Cũng như các sinh vật cao cấp, men cần một số chất kích thích, trước hết là vitamin để sinh sản và hoạt động. Một số loài men có thể tổng hợp được những vitamin nhất định do lấy nguyên liệu từ các chất hữu cơ trong nước quả. Những vitamin khác thì men không tự tổng hợp được mà không có sẵn trong nước quả thì men ngừng hoạt động.
1.5. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU QUẢ XƯƠNG RỒNG [15], [16], [17], [21] 1.5.1. Trên thế giới 1.5.1. Trên thế giới
- Chủ đề của nghiên cứu thử nghiệm máu cholesterol tài trợ của American Heart Association. Các nghiên cứu khoa học đã được tiến hành trên những đặc tính kháng virus của xương rồng bà để điều trị mụn rộp, cúm, và HIV, cũng như việc sử dụng nó trong điều trị bệnh béo phì, rối loạn dạ dày-ruột, và các bệnh da.
- Nước Mexico đã sản xuất ra nước giải khát nopalea và lên men rượu từ quả xương rồng bàn chải.
- Pectin và chất nhày của quả xương rồng bàn chải có lợi cho hệ tiêu hóa, hoa được dùng để trị tiêu chảy, đau bụng, các triệu chứng khó chịu đường ruột và chống ung loét bao tử đã được nghiên cứu tại Messina-Ý (Journal of Ethnopharmacology Số 76-Jan 2001).
- Dịch chiết từ quả bằng ethanol cho thấy có hoạt tính bảo vệ niêm mạc ống tiêu hóa, làm giảm đau, ức chế sự di chuyển của leukocyte nơi chuột bị gây phù bằng carrageenan, đồng thời cũng ức chế sự phóng thích beta-glucuronidase (một loại enzym lysosomal có trong neutrophil của chuột) (Archive of Pharmacology Research Số 21-1998).
- Dịch chiết từ quả xương rồng (liều 100-400mg/kg, tiêm qua màng phúc toan) có hoạt tính chống phản ứng sưng gây ra nơi chân chuột bị chích carrageenan, tác dụng cũng tùy thuộc liều sử dụng : các phản ứng khi chạm vào vật nóng bị ức chế khi dùng liều 100 mg/kg. (Journal of Ethnopharmacology Số 67-1999).
- Trong thập niên 1990, nhiều nhà khoa học đã kéo về khá đông ở vùng này và phải mất gần 10 năm mới tìm ra nguyên nhân và phân lập các yếu tố tác dụng của cây xương rồng và đến 4/1997, công trình mới được cấp quyền bảo hộ cho yếu tố hoạt tính sinh học trên có tên là P57. Giấy phép khai thác và kinh doanh được cấp cho Công ty Dược phẩm Anh: Phytopharma. Và sau đó(8/1998), công ty này kết hợp với Tập đoàn Dược phẩm Pfizer (Mỹ) đầu tư hàng trăm triệu đô la vào nghiên cứu loại thuốc giảm béo này. Qua thử nghiệm thấy P57 có khả năng làm giảm 1000-2000 calori/ngày, bằng cách tạo ra cảm giác no và dường như không có tác dụng phụ. Qua thử nghiệm trên chuột và trên những người tình nguyện, sản phẩm có nhiều hứa hẹn với một thị trường có doanh số khoảng 3 tỷ đô-la/năm (vì số người mập trên thế giới khá đông đảo). Tuy rằng, sau này Pfizer rút khỏi dự án (7/2003).
1.5.2. Trong nước [20]
- Đại học Huế đã xác định các thành phần sinh hóa trong xương rồng bàn chải.
- Viện ứng dụng công nghệ tại TP.HCM đã trồng thành công 1ha tại Phước Long - Bình Phước và đang có kế hoạch mở rộng phát triển giống này trong năm 2007.
Chương 2
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
2.1.1. Nguyên liệu chính [16], [17], [20]
Quả xương rồng bàn chải được thu hái ở xã Bình Kiến-Tuy Hòa-Phú Yên. Yêu cầu quả thu hái phải đạt độ chín kỹ thuật: Chín đều toàn quả, hàm lượng đường đạt từ 9-110brix.
Đạt tối đa là 30 quả/kg. Hình 2.1: Quả xương rồng
bàn chải 2.1.2. Nguyên liệu phụ và hóa chất
2.1.2.1. Nấm men
Để chế biến rượu vang từ quả xương rồng nên dùng chủng nấm men
Sacchromyces cerevisiae được giữ trong ống nghiệm, men ở dạng tiềm sinh, trên môi trường thạch. Chủng nấm men này được cung cấp bởi bộ môn hóa sinh – vi sinh trường đại học Nha Trang.
Hình 2.2: Nấm men
Saccharomyces cerevisiae
2.1.2.2. Đường
Đường sử dụng nhằm mục đích làm tăng hàm lượng đường của dịch quả trước khi đưa vào lên men. Đường sử dụng trong sản xuất rượu này là đường cát trắng Biên Hòa, yêu cầu đường phải đạt:
- Hàm lượng đường saccarose > 99%. - Hàm lượng nước < 0,2%.
- Đường không lẫn tạp chất, hàm lượng đường khử < 0,1%
- Hàm lượng tro < 0,03%.
Hình 2.3: Đường cát trắng Biên Hòa
2.1.2.3. Axit citric
Dùng để điều chỉnh pH của dịch quả trước khi lên men. Axit citric được dùng phải đạt yêu cầu sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Hàm lượng axit citric >99%. - Hàm lượng nước < 0,2%.
- Dạng tinh thể không lẫn tạp chất. Hình 2.4: Axit citric 2.1.2.4. Enzyme pectinase
Pectinex Ultra SP-L là chế phẩm của enzyme pectinase, có nguồn gốc từ nấm mốc
Aspergillus aculeatus, là nhóm enzyme xúc tác sự phân cắt liên kết glucosid 1,4 trong mạch pectin tạo ra axit galacturonic. Một số đặc tính của enzyme:
- Enzyme hoạt động tối thích ở pH khoảng 4,5.
- Enzyme có màu nâu và mùi nhẹ đặc trưng của sản phẩm lên men.
- Bảo quản thích hợp ở nhiệt độ là 0÷100C, khi bảo quản ở 200C hoạt độ của nó duy trì trong 3 tháng.
Hình 2.5: Enzyme pectinase
2.1.3. Các thiết bị và dụng cụ dùng trong phòng thí nghiệm
Máy đo pH, khúc xạ kế, cân kỹ thuật, buồng đếm Thomas, máy lắc, nồi hấp, tủ sấy tiệt trùng, thiết bị chưng cất đơn giản, …
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1. Quy trình dự kiến 2.2.1. Quy trình dự kiến
Rượu vang từ quả xương rồng bàn chải là vang đỏ tức là dùng phương pháp lên men có xác quả nên quy trình dự kiến sản xuất vang đỏ từ quả xương rồng bàn chải như sau
Phân loại Rửa Làm dập
Đường, axit citric Nấm men Enzyme pectinase Lên men ethanol
Làm trong, gạn cặn Điều chỉnh thành phần
Xương rồng
2.2.2. Nội dung nghiên cứu
- Xác định thành phần hóa học của nguyên liệu chính: pH, hàm lượng chất khô, khoáng, hàm lượng ẩm.
- Nuôi tăng sinh nấm men và đếm số lượng tế bào nấm men.
- Nghiên cứu tối ưu hóa công đoạn lên men: Nồng độ đường, pH, tỷ lệ nấm men, thời gian lên men.
- Nghiên cứu xác định tỷ lệ bổ sung enzyme pectinase để làm trong. - Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất vang từ quả xương rồng bàn chải. - Sơ bộ tính giá thành.
2.2.3. Bố trí thí nghiệm
2.2.3.1. Nuôi tăng sinh nấm men
Xương rồng bàn chải Rửa
Xử lý Ép
Dịch quả Đường, axit citric, vitamin B1, amonsunfat ([đường]= 10÷12%, pH=4,5)
Thanh trùng (1000C, ح = 15 phút)
Môi trường nuôi nấm men men giống Nước cái men
2.2.3.2. Bố trí thí nghiệm tối ưu hóa cho công đoạn lên men ethanol
Phương pháp bố trí thí nghiệm theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm yếu tố toàn phần N=2k để tìm phương trình thể hiện mối liên hệ giữa hàm mục tiêu với các yếu tố ảnh hưởng là hàm bậc 1. Dựa vào kết quả thí nghiệm để kiểm định tính phù hợp của mô hình đã chọn. Nếu mô hình không phù hợp thì bổ sung thêm thí nghiệm để tìm phương trình bậc 2, sử dụng phương pháp mặt đáp ứng cấu trúc hợp tử tại tâm (Central composite). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thời gian lên men từ 6÷10 ngày Tỷ lệ nấm men từ 8÷12% pH=4,2÷4,8 Công đoạn lên men Độ cồn Hàm lượng đường từ 19÷25 0Brix
- Ma trận thực nghiệm theo mô hình bậc 1 được bố trí như sau: N U1 U2 U3 U4 1 19 4,2 8 6 2 25 4,2 8 6 3 19 4,8 8 6 4 25 4,8 8 6 5 19 4,2 12 6 6 25 4,2 12 6 7 19 4,8 12 6 8 25 4,8 12 6 9 19 4,2 8 10 10 25 4,2 8 10 11 19 4,8 8 10 12 25 4,8 8 10 13 19 4,2 12 10 14 25 4,2 12 10 15 19 4,8 12 10 16 25 4,8 12 10 Tâm 1 22 4,5 10 8 Tâm 2 22 4,5 10 8 Tâm 3 22 4,5 10 8 Trong đó:
U1: Hàm lượng đường của nguyên liệu (0Brix), được mã hóa là X1.
U2: pH của nguyên liệu, được mã hóa là X2. U3: Tỷ lệ nấm men (%), được mã hóa là X3. U4: Thời gian lên men, được mã hóa là X4.
Nếu mô hình bậc 1 không tương thích thì bổ sung thêm một số thí nghiệm để tìm mô hình bậc 2 như sau:
N U1 U2 U3 U4 17 16 4,5 10 8 18 28 4,5 10 8 19 22 3,9 10 8 20 22 5,1 10 8 21 22 4,5 6 8 22 22 4,5 14 8 23 22 4,5 10 4 24 22 4,5 10 12 Tâm 4 22 4,5 10 8 Tâm 5 22 4,5 10 8 Tâm 6 22 4,5 10 8 Trong đó:
U1: Hàm lượng đường của nguyên liệu (0Brix), được mã hóa là X1.
U2: pH của nguyên liệu, được mã hóa là X2. U3: Tỷ lệ nấm men (%), được mã hóa là X3. U4: Thời gian lên men (ngày), được mã hóa là X4.
2.2.3.3. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme pectinase thích hợp
2.2.4. Các phương pháp phân tích
2.2.4.1. Xác định các thành phần hóa học của xương rồng bàn chải [3]
Xác định pH bằng pH kế.
Xác định hàm lượng chất khô bằng khúc xạ kế 1E.
Xác định hàm lượng ẩm bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi. Xác định hàm lượng khoáng bằng phương pháp nung.
Xương rồng Tỷ lệ enzyme pectinase (%V) Phân loại Rửa Làm dập
Đường, axit citric Nấm men Làm trong, gạn cặn
Lên men ethanol Điều chỉnh thành phần
Rượu vang
2.2.4.2. Phương pháp phân tích xác định độ rượu của dịch lên men bằng phương pháp bình tỷ trọng [9] phương pháp bình tỷ trọng [9]
Rửa sạch bình định mức 25ml, sấy khô và làm nguội trong bình hút ẩm sau đó đem cân ta được a (g).
Tiếp theo rót nước cất đã được điều chỉnh về nhiệt độ 200C vào bình tới vạch định mức, rồi đậy nút bình. Sau đó lau thật khô bình và cân lại ta được b (g).
Như cân nước cất, ta cân bình có chứa rượu cần xác định ta được c (g). Tỷ trọng của rượu so với nước ở nhiệt độ 200C: 0
0 c a d b a 2 2
Căn cứ vào tỷ trọng tra bảng ta xác định được độ rượu.
2.2.4.3. Đếm số lượng tế bào nấm men bằng buồng đếm Thomas
+ Buồng đếm Thomas có tất cả 25 ô lớn, trong mỗi ô lớn lại 16 ô nhỏ, diện tích mỗi ô nhỏ là 1/400m2.
+ Chuẩn bị mẫu:
- Pha loãng mẫu nấm men tới 102, lau lá kính thật sạch bằng 1 miếng bông thấm nước có tẩm cồn.
- Lấy 1 miếng bông có thấm nước chùi sơ 2 khe của buồng đếm, để phiến kính dễ dính. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Cho 1 ít dịch tế bào lên lá kính, đậy lá kính lên giữa 2 khe trên buồng đếm, sao cho không có khí ở khu vực buồng đếm, lấy bông thấm dịch hoặc nước 2 bên buồng đếm nếu có.
- Đưa buồng đếm đặt lên khay kính hiển vi, quan sát ở vật kính x40, chỉnh vi ốc và ánh sáng để thấy rõ.
- Tế bào nấm men hiện lên trong buồng đếm hình cầu trong, sáng có màng tế bào bao quanh, nguyên sinh chất trong suốt. Có tế bào riêng biệt, có tế bào đang nảy chồi đang còn dính với nhau.
- Quan sát ở vật kính x40 thì một ô lớn chiếm hầu hết diện tích vi trường nên rất khó xác định ô đếm, ta phải xác định ô đầu tiên là 1 trong 4 ô ở các góc, sau đó mới đi xác định các ô tiếp theo kề nó.
+ Kết quả X A F* *1000(tb ml/ )
V
X: Số tế bào nấm men trong 1 ml dịch (tb/ml) F: hệ số pha loãng
V: thể tích dịch hút (ml)
2.2.4.4. Xử lý số liệu bằng phần mềm Design-Expert 8.0.2
2.2.4.5. Phương pháp phân tích đánh giá cảm quan cho sản phẩm theo TCVN 32 – 1579 [12]
Phương pháp đánh giá cảm quan sản phẩm được thực hiện theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3215-79. Đây là tiêu chuẩn sử dụng hệ điểm 20 xây dựng trên một thang 6 bậc 5 điểm (từ 0 đến 5), trong đó 0 điểm ứng với chất lượng sản phẩm “bị hỏng”, còn từ điểm 1 đến điểm 5 ứng với mức khuyết tật giảm dần. Ở điểm 5 thì sản phẩm coi như không có sai lỗi, khuyết tật nào trong tính chất đang xét, sản phẩm có tính tốt đặc trưng và rõ rệt cho chỉ tiêu đó. Tổng hệ số trọng lượng của tất cả các chỉ tiêu được đánh giá cho 1 sản phẩm bằng 4.
Bảng 2.1: Bảng điểm cảm quan về độ trong và màu sắc của rượu vang xương rồng bàn chải Bậc đánh giá Điểm chưa có trọng lượng Hệ số quan trọng Cơ sở đánh giá
1 5 Rượu trong không vẩn đục và cặn, khi rót chảy đều và màu sắc đẹp, giữ được màu sắc ban đầu của dịch quả
2 4
Rượu trong, ít bị vẩn đục, có một số cặn và màu sắc tương đối đẹp nhưng vẫn chưa bằng màu sắc ban đầu của dịch quả. Khi rót vẫn chảy đều.
3 3
Rượu có vẩn đục do một số các tế bào nấm men còn lơ lửng chưa tách được. Màu sắc hơi sẫm so với dịch quả ban đầu. Khi rót vẫn chảy đều.
4 2 Rượu bị vẩn đục do các tế bào nấm men lơ lửng tương đối nhiều so với dịch quả ban đầu.
5 1
Rượu bị đục do có kết tủa bông protein màu trắng hay kết tủa màu đỏ sẫm nhưng ít, tuy nhiên sau khi lọc lại rượu có thể trong và bảo quản được trong thời gian ngắn. Màu của rượu có màu nâu đen.
6 0
0,8
Rượu đục do nhiều cặn lắng của kết tủa bông protein màu trắng hay kết tủa màu đỏ sẫm rất nhiều, lọc không trong hay rượu bị sệt, rót không chảy lỏng đều. Rượu có màu đen.
Bảng 2.2: Bảng điểm cảm quan về mùi của vang xương rồng bàn chải Bậc đánh giá Điểm chưa có trọng lượng Hệ số quan trọng Cơ sở đánh giá 1 5
Mùi thơm hài hòa của nguyên liệu, ethanol, axit bay hơi, glycerin… tất cả tạo thành tổ hợp mùi hấp dẫn, đặc trưng cho rượu vang. Lưu mùi lâu.
2 4 Có mùi thơm nhẹ nhưng vẫn hài hòa đặc trưng của rượu vang, lưu mùi tương đối lâu, không có mùi lạ. 3 3 Mùi thơm rất nhẹ của rượu vang nhưng không có mùi
lạ, lưu mùi hơi lâu.
4 2 Có mùi lạ nhưng nhanh hết, vẫn có mùi thơm đặc trưng của rượu vang
5 1 Có mùi lạ lâu hết, vẫn có ít mùi thơm đặc trưng của vang. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
6 0
1,2
Bảng 2.3: Bảng điểm cảm quan về vị của vang xương rồng bàn chải Bậc đánh giá Điểm chưa có trọng lượng Hệ số quan trọng Cơ sở đánh giá 1 5
Vị hài hòa giữa vị chua axit, vị ngọt của ethanol, glycerin, đường sót và vị chát của polyphenol, vị mặn của muối khoáng có trong quả. Uống vào nóng từ bụng nóng lên và hậu tốt.
2 4
Hơi thiếu vị chát nhưng vị ngọt dịu, vị mặn dịu và vị chua nhẹ vẫn đảm bảo tổ hợp vị tương đối hài hòa, lưu vị lâu.
3 3 Vị hơi chua gắt của axit hay vị hơi ngọt làm cho tổ hợp vị ít hài hòa nhưng uống được. Hậu vị vừa phải. 4 2 Vị hơi đắng hay quá chua, có mùi lạ nhẹ, không cảm
nhận được vị ngọt chát.
5 1 Có vị đắng và vị lạ rất mạnh và hoàn toàn không có vị đặc trưng của rượu vang.
6 0
2
Có vị lạ khó chịu, vừa đắng vừa chua của axit acetic. Không có vị đặc trưng của rượu vang.
Bảng 2.4: Bảng điểm chung phân cấp chất lượng sản phẩm rượu vang theo cảm quan
Cấp chất lượng Điểm chung Yêu cầu về điểm trung bình chưa có trọng lượng đối với các chỉ tiêu Loại tốt 18,6÷20 Các chỉ tiêu quan trọng nhất ≥ 4,7 Loại khá 15,2÷18,5 Các chỉ tiêu quan trọng nhất ≥ 3,8 Loại trung bình 11,2÷15,1 Mỗi chỉ tiêu ≥ 2,8
Loại kém (không đạt mức chất lượng qui định trong tiêu chuẩn nhưng còn khả năng bán được)
7,2÷11,1 Mỗi chỉ tiêu ≥ 1,8
Loại rất kém (không có khả năng bán được nhưng sau khi tái chế thích hợp vẫn còn sử dụng được)
4,0÷7,1 Mỗi chỉ tiêu ≥ 1,0
Loại hỏng (không còn sử
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU