CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN
3.4.5. Ảnh hưởng của thời gian lên men đến chất lượng rượu vang trái cây từ nước dừa
Trên cơ sở các kết quả đã khảo sát các điều kiện lên men trên môi trường nước dừa, tiến hành lên men tạo sản phẩm theo các yếu tố đã lựa chọn:
Hàm lượng chất khô: 220Bx;
Tỉ lệ nấm men: 6%;
pH dịch lên men: 4,5;
Nhiệt độ lên men: 300C.
Thời gian lên men được tiến hành qua các giai đoạn sau:
3.4.5.1. Khảo sát giai đoạn lên men hiếu khí
Mục đích của giai đoạn này trong quá trình lên men tạo điều kiện tăng sinh khối tế bào nấm men để đủ số lượng tế bào cần thiết cho quá trình lên men etylic ở giai đoạn sau.
Hình 3.16. Ảnh hưởng của thời gian lên men hiếu khí đến hàm lượng chất khô còn lại
Theo Vũ Công Hậu cùng một số tác giả khác cho thấy: để đảm bảo tốt cho quy trình lên men rượu etylic ở giai đoạn sau, tổng số tế bào nấm men ở giai đoạn lên men hiếu khí phải đạt từ 10 ÷ 100 triệu tế bào/ml.
Nấm men là vi sinh vật hiếu khí, cần có oxi không khí để tế bào sinh trưởng và phát triển tăng sinh khối. Do vậy, ở giai đoạn này tiến hành cho nấm men có điều kiện tiếp xúc tối đa với không khí bằng cách dùng vải đã tiệt trùng đậy kín vào hũ lên men [51]. Kết quả phân tích được trình bày ở hình 3.16 ÷ 3.17.
* Về hàm lượng chất khô còn lại
Kết quả phân tích ANOVA cho thấy có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) về hàm lượng chất khô còn lại trong quá trình lên men hiếu khí được khảo sát sau 9 ngày lên men. Hàm lượng chất khô còn lại giảm dần theo thời gian lên men, ở
những ngày đầu lên men (2 ÷ 5 ngày) hàm lượng chất khô giảm mạnh (từ 220Bx giảm xuống còn 10,95 ± 0,050Bx), nhưng từ ngày thứ 6 đến ngày thứ 9 hàm lượng chất khô giảm chậm. Điều này chứng tỏ ở giai đoạn đầu của quá trình lên men lượng cơ chất cần sử dụng cho nấm men để tăng sinh khối nên hàm lượng chất khô tiêu hao đi nhiều, nhưng khi nấm men bắt đầu suy yếu thì sử dụng cơ chất ít nên hàm lượng chất khô tiêu hao ít.
Hình 3.17. Ảnh hưởng của thời gian lên men hiếu khí đến quá trình lên men
* Về tổng số tế bào nấm men
Kết quả phân tích phương sai một yếu tố (one way ANOVA) cho thấy tổng số tế bào nấm men thu được trong khoảng thời gian từ 0 ÷ 6 ngày tăng nhanh dần và khác biệt (p<0,05) tương ứng 11,57 ± 0,06 triệu tb/ml; 12,55 ± 0,05 triệu tb/ml; 15,29 ± 0,01 triệu tb/ml; 22,70 ± 0,05 triệu tb/ml; 45,15 ± 0,04 triệu tb/ml; 60,32 ± 0,04 triệu tb/ml; 70,83 ± 0,01 triệu tb/ml. Khi tăng thời gian lên men trong khoảng 7 ÷ 9 ngày thì tổng số tế bào nấm men thu được lại giảm nhanh chóng và khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) tương ứng 35,22 ± 0,03 triệu tb/ml; 9,63 ± 0,06 triệu tb/ml; 4,65 ± 0,03 triệu tb/ml. Điều này được lý giải là do ở những ngày đầu lên men hiếu khí nấm men đã thích nghi với điều kiện môi trường nước dừa trong thời gian nuôi tăng sinh để bắt đầu tăng sinh khối và khi đó tổng số tế bào tăng lên, hàm lượng chất khô giảm đi rất nhiều, lượng khí CO2 thải ra liên tục tăng làm xuất hiện nhiều bọt và khi bọt có kích
thước đủ lớn sẽ di chuyển lên trên ngày càng nhiều thể hiện cường độ lên men ngày càng tăng.
Trong điều kiện cho oxi tiếp xúc với dịch lên men, tế bào nấm men sử dụng oxi để oxi hóa đường tạo thành khí CO2 và năng lượng
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Năng lượng
Năng lượng tạo thành cung cấp cho quá trình sinh trưởng và sinh sản nên số lượng nấm men trong giai đoạn này sẽ tăng cao.
Riêng từ thời điểm sau 6 ngày lên men số lượng tế bào nấm men giảm mạnh và tổng lượng sinh khối còn giảm do hiện tượng tự phân của tế bào. Nguyên nhân của hiện tượng này là do nguồn dinh dưỡng trong môi trường cạn kiệt, tế bào bắt đầu giai đoạn già và sản phẩm trao đổi chất nhiều gây ức chế quá trình trao đổi chất của tế bào.
3.4.5.2. Khảo sát giai đoạn lên men kỵ khí
Khi kết thúc giai đoạn lên men hiếu khí sinh khối nấm men đã tăng được trị số cao nhất định đủ số lượng tế bào cần thiết cho quá trình lên men etylic trong điều kiện kỵ khí ở giai đoạn tiếp theo. Ở giai đoạn kỵ khí, khi lượng oxi trong môi trường ít dần, sự oxi hóa của nấm men giảm dần, sự sinh trưởng và phát triển của nấm men bị ức chế chủ yếu là gia tăng về kích thước và bắt đầu diễn ra quá trình lên men theo phương trình
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Năng lượng
Ở giai đoạn này, theo dõi sự biến động của hàm lượng chất khô (0Bx), hàm lượng acid tổng số (g/l) và hàm lượng ethanol sinh ra (%v/v) theo thời gian từ 1 đến 7 ngày sau thời điểm kết thúc lên men hiếu khí 5 ngày. Kết quả được trình bày ở đồ thị hình 3.18 ÷ 3.20.
* Về hàm lượng chất khô còn lại
Kết quả phân tích ANOVA cho thấy có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) về hàm lượng chất khô còn lại trong quá trình lên men kỵ khí được khảo sát sau 7 ngày lên men. Hàm lượng chất khô còn lại giảm dần theo thời gian lên men, ở những ngày đầu lên men kỵ khí (1 ÷ 5 ngày) hàm lượng chất khô còn lại giảm mạnh tương ứng là 10,07 ± 0,060Bx; 9,12 ± 0,030Bx; 8,33 ± 0,030Bx; 7,73 ± 0,060Bx; 7,23 ± 0,060Bx. Điều này được lý giải vì trong những ngày đầu lên men kỵ khí lượng O2 hòa tan vẫn còn trong môi trường và trong tế bào nấm men nên tế bào nấm men vẫn duy trì sinh trưởng. Qua quan sát cho thấy dịch lên men sủi bọt khá mạnh, chứng tỏ nấm men đã sử dụng nguồn đường có trong môi trường để lên men. Nhưng hàm lượng chất khô
còn lại trong thời gian lên men kỵ khí 6 ÷ 7 ngày giảm chậm và không có sự sai khác có ý nghĩa thống kê (p>0,05).
Hình 3.18. Ảnh hưởng của thời gian lên men đến hàm lượng chất khô còn lại
Hình 3.19. Ảnh hưởng của thời gian lên men kỵ khí đến hàm lượng acid tổng số
* Về hàm lượng acid tổng số
Từ kết quả phân tích trình bày ở hình 3.19 cho thấy trong cùng điều kiện lên men kỵ khí, thời gian lên men kỵ khí khác nhau thì hàm lượng acid tổng số trong dịch lên men cũng khác nhau. Cụ thể, hàm lượng acid tổng số trong dịch lên men tương ứng với khoảng thời gian lên men từ 1 ÷ 7 ngày là 3,37 ± 0,05g/l; 3,93 ± 0,03g/l; 4,39 ± 0,13g/l; 4,87 ± 0,08g/l; 4,98 ± 0,04g/l; 4,99 ± 0,06g/l; 4,79 ± 0,06g/l. Như vậy, hàm lượng acid tổng số trong thời gian từ 1 đến 5 ngày tăng mạnh với sự khác biệt (p<0,05) và khi tăng thời gian lên men kỵ khí trong khoảng từ 5 đến 6 ngày, hàm lượng acid tổng số dường như ở mức ổn định với (p>0,05). Khi thời gian lên men kỵ khí kéo dài sau ngày thứ 7, hàm lượng acid tổng số giảm với mức ý nghĩa thống kê (p<0,05).
Kết quả này có thể lý giải: hàm lượng acid tổng số tăng mạnh vì lúc này các acid hữu cơ tạo thành nhiều, việc sinh tổng hợp acid bỡi nấm men liên quan mật thiết đến chu trình Kreps [42]. Đến cuối giai đoạn lên men kỵ khí hàm lượng acid tổng số có xu hướng giảm nhẹ, điều này là do sau khi kết thúc quá trình lên men chính thì có sự hình thành của quá trình lên men malolactic làm phân giải lượng acid malic có trong rượu vang dưới tác dụng của vi khuẩn Lactic, bên cạnh đó những acid tạo thành đã phản ứng với các cấu tử khác trong dịch lên men như các loại rượu để tạo thành các este.
Hình 3.20. Ảnh hưởng của thời gian lên men kỵ khí đến độ cồn sinh ra
* Về độ cồn sinh ra
Từ kết quả phân tích trình bày ở hình 3.20 cho thấy trong cùng điều kiện lên men kỵ khí, thời gian lên men kỵ khí khác nhau thì độ cồn sinh ra cũng khác nhau. Cụ thể, độ cồn sinh ra tương ứng với khoảng thời gian lên men từ 1 ÷ 7 ngày là 7,75 ± 0,05%v/v; 8,33 ± 0,03%v/v; 8,85 ± 0,05%v/v; 9,33 ± 0,06%v/v; 9,42 ± 0,03%v/v; 9,45
± 0,05%v/v; 9,47 ± 0,03%v/v. Như vậy, độ cồn sinh ra trong thời gian từ 1 đến 5 ngày tăng dần với sự khác biệt (p<0,05) và khi tăng thời gian lên men kỵ khí lên khoảng từ 5 đến 7 ngày thì độ cồn sinh ra tăng chậm không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p>0,05).
Khi độ cồn tạo ra nhiều các nấm men phải sử dụng glucogen của tế bào để tạo năng lượng cung cấp cho hoạt động sống, khi lượng glucogen giảm sẽ làm tế bào nấm men chết. Các xác của tế bào sẽ lắng xuống đáy tạo lớp cặn. Do vậy, trước khi tiến hành lên men phụ phải loại bỏ lớp cặn tế bào nấm men.
Thời gian lên men ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm rượu vang. Theo kết quả nghiên cứu trên ta thấy được tầm quan trọng của thời gian lên men. Nó là một trong những yếu tố quyết định độ cồn tạo ra nhiều hay ít và chất lượng cảm quan của sản phẩm. Thời gian lên men không được quá ngắn vì lượng cơ chất còn lại nhiều làm độ cồn tạo ra thấp và vị không hài hoà do lượng đường còn lại nhiều. Tuy nhiên nếu thời gian lên men quá dài sẽ tạo ra các sản phẩm phụ ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm, làm cho mùi và vị của rượu vang giảm.
Như vậy thời gian lên men chính được xác định là 10 ngày trong đó 5 ngày lên men hiếu khí và 5 ngày lên men kỵ khí.