● Oxy.
Hầu hết các chủng nấm men trong lên men rượu vang thuộc giống Saccharomyces. Chúng là nhóm vi sinh vật kỵ khí tùy tiện. Khi trong môi trường đủ lượng oxy nấm men phân hủy đường dùng làm nguồn năng lượng và cấu tạo tế bào tăng sinh khối.
Trường hợp thiếu oxy (kỵ khí) nấm men sử dụng phần oxy hòa tan trong môi trường để sinh trưởng và chủ yếu là lên men.
Trong quá trình lên men giai đoạn đầu yêu cầu oxy cao nhất để nấm men sinh sản, phát triển tăng sinh khối. Nếu có giai đoạn nhân giống thì cũng cần phải cung cấp oxy bằng cách lắc hoặc sục khí.
● Nhiệt độ.
Nhiệt độ lên men có ảnh hưởng đến đời sống của nấm men, đến quá trình lên men và chất lượng của sản phẩm.
Nhiều công trình nghiên cứu về sản xuất rượu vang đã xác định được khoảng nhiệt độ lên men rượu vang trắng thích hợp là 15– 300C, nếu lên men ở những thang độ thấp hơn thì càng tốt. Còn lên men rượu vang đỏ (nước quả lẫn với xác quả) phải chiết xuất các chất thơm và polyphenol từ vỏ quả nên cần thang độ cao hơn.
Nhiệt độ lên men cao, thời gian của quá trình lên men ngắn, độ cồn có thể thấp, đường sót còn nhiều và hương vị của sản phẩm có khi không tốt.
● Hàm lượng đường.
Trong nước quả thường có hàm lượng đường không đều do vậy người ta thường bổ sung thêm đường saccaroza. Đa số các loại nấm men hoạt động bình thường trong môi trường đường dưới 20%. Có một số chủng hoạt động ở môi trường có đường cao hơn. Khi nhân giống thường dùng môi trường có đường thấp dưới 15%.
● pH của môi trường.
Trong thực tế lên men những dịch quả chua thường được rượu vang ngon. Đối với dịch quả thường có độ pH từ 2,8 – 3,8. Khoảng pH này nấm men vẫn hoạt động được. Vùng pH tối thích của nấm men là 4 – 6.
Trong sản xuất rượu vang người ta thường chuẩn bị môi trường nước quả có độ pH bằng 3 – 3,5.
● Nguồn Nitơ.
Đa số trong nước quả có các hợp chất nitơ đủ cung cấp cho nấm men. Tuy nhiên cũng có trường hợp không đủ nguồn nitơ do đó cần bổ sung thêm nguồn nitơ. Trong trường hợp này người ta thường dùng amon sulphat (NH4)2SO4. Cũng có thể dùng men tự phân cho thêm vào môi trường. Nếu dịch quả quá chua dùng tartrat amon-kali hay amon hydroxy trung hòa bớt acid.
Đối với dịch nhân giống hoặc hoạt hóa giống thì hỗn hợp các nguồn nitơ và các chất sinh trưởng rất có ý nghĩa.
1.3. QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU [5]. 1.3.1. Bản chất của quá trình lên men.
Sự lên men theo nghĩa rộng là quá trình trao đổi chất qua đó các chất hữu cơ mà trước tiên là đường bị biến đổi dưới tác dụng của các enzyme của vi sinh vật.
Từ năm 1803 L.J.Thenard chứng minh rằng nấm men là nguyên nhân trực tiếp của quá trình lên men rượu. Đến năm 1810 được Gay - Lussac viết thành phương trình:
C6H12O6 2C2H5OH + 2 CO2
L.Pasteur đã có nhiều công trình nghiên cứu về nấm men và sự lên men rượu. Năm 1857 Pasteur đã chỉ ra rằng: “Sự phân giải đường thành rượu và CO2 là sự hô hấp của nấm men trong điều kiện yếm khí”. Tuy vậy thời đó Pasteur đã có quan điểm sai lầm là: “ Sự lên men chỉ xảy ra trong tế bào men sống”. Về sau Buchner đã nghiên cứu bổ sung hoàn chỉnh bản chất quá trình lên men rượu qua thí nghiệm lên men rượu dịch nghiền tế bào nấm men và ông đưa ra kết luận chính xác như sau về sự lên men rượu: “Sự lên men rượu là sự phân giải các chất đường thành rượu và CO2 dưới tác dụng của cơ chất do nấm men tiết ra”.
Các phản ứng hóa sinh trong quá trình lên men là phản ứng tách và vận chuyển hydro ở dạng (H+, +e) dưới tác dụng của các enzyme dehydrogenase. Trong quá trình đó hydro được tách ra khỏi cơ chất đến chất nhận điện tử cuối cùng là chất hữu cơ. Hợp chất hữu cơ đó được khử tạo thành sản phẩm lên men rồi tích tụ lại trong môi trường dinh
dưỡng. Tùy theo sản phẩm tích lũy nào chiếm ưu thế mà ta có thể lên men rượu, lên men lactic…
Vì vậy bản chất của quá trình lên men là quá trình oxy hóa khử xảy ra trong cơ thể sinh vật dưới tác dụng của hệ thống enzyme. Cho nên quá trình lên men còn được gọi là quá trình oxy hóa khử sinh học.
Sự khác nhau giữa quá trình oxi hóa khử sinh học và quá trình đốt cháy các vật liệu tương tự trong lò hay nhiệt lượng kế mặc dù các cơ chất ban đầu và các sản phẩm cuối cùng giống nhau. Khi đốt cháy, năng lượng tỏa cùng một lúc dưới dạng nhiệt, trong khi đó lên men và hô hấp chỉ một phần năng lượng ra dưới dạng nhiệt. Phần nhiệt chủ yếu được tích lũy dưới dạng những hợp chất phospho giàu năng lượng hoặc trong các liên kết cao năng, từ đó có thể chuyển thành hóa năng hoặc cơ năng để cung cấp cho hoạt động sống. Hợp chất giàu năng lượng quan trọng của cơ thể là ATP. Trong cơ thể sinh vật sự tích lũy năng lượng và giải phóng năng lượng sử dụng cho hoạt động cơ thể là những quá trình thuận nghịch theo sơ đồ sau:
Oxi hóa khử sinh học Năng lượng
ADP + H3PO4 ATP
Năng lượng Cung cấp cho hoạt động của cơ thể
Như vậy lên men và hô hấp tế bào là quá trình oxi hóa khử sinh học. Qua đó tế bào sinh vật thu được năng lượng.
1.3.2. Quá trình hoá học của sự lên men. C6H12O6 Glucose CH2-O-PO3H2 CHOH CHO Phosphoglyceraldehyde (a) CH2-O-PO3H2
PhosphoglycerylCHOH Phosp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
CH2OH - H3PO4 CH3-CHO Acetaldehyde Glyceryln
Hình 1.7. Sơ đồ lên men ethanol .
1.3.3. Các thời kì lên men ethanol.
Xét về mặt hóa học, lên men ethanol bình thường chia làm hai thời kỳ:
Thời kỳ cảm ứng: Là thời kỳ đầu hướng phản ứng xảy ra theo chiều hướng (a). Lúc này sản phẩm hình thành glycerin. Bởi lẽ lúc này hàm lượng acetaldehyde (CH3CHO) chưa có nhiều để tiếp nhận hyđro của coldehydrogenase mà hyđro lại chuyển đến cho photphoglyceraldehyde tạo thành phosphoglyceryl, tiếp sau đó phosphoglycerin bị thủy phân giải phóng acid phosphoric và glycerin.
CH3-CH2OH Ethanol CH2OH CHOH CH2OH CH2-O-PO3H2 CHOH COOH -CO2 Photphoglyxeric (b)
Thời kỳ tĩnh: Lúc này lượng acetaldehyde đã hình thành nhiều, nên hydro từ alcoldehydrogenase lại chuyển sang acetaldehyde theo chiều hướng phản ứng
( b). Lúc này sản phẩm chủ yếu là ethanol.
1. 3.4. Diễn biến của quá trình lên men.
Trong quá trình lên men ethanol đầu tiên tế bào nấm men hấp thụ đường và chất dinh dưỡng khác lên bề mặt của nó. Sau đó các chất khuếch tán qua màng bán thấm của tế bào vào trong tế bào. Sự khuếch tán này tuân theo định luật chung của sự thẩm thấu. Nước có thể ra vào tự do nhưng đường và các chất hòa tan khác ra vào tế bào rồi thì không quay ra được. Trong nguyên sinh chất của tế bào nấm men, đường được chuyển hóa thành ethanol và CO2. Ethanol và CO2 được tạo thành thoát ra khỏi tế bào và khuếch tán vào môi trường, ethanol hòa tan vào trong nước. Lúc này môi trường lên men nhanh chóng được bão hòa bởi khí CO2, khí CO2 hấp phụ trên bề mặt của tế bào nấm men tạo thành như một cái phao, thắng được trọng lực của tế bào cả bọt khí và nấm men nổi lên. Bọt khí vỡ, tế bào nấm men lại chìm xuống. Như vậy nếu quan sát vào môi trường lên men ta thấy nấm men vốn không di động trở thành di động. Hiện tượng này góp phần tăng nhanh quá trình trao đổi chất và tốc độ lên men được tăng nhanh một cách tương ứng.
1.4. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CHUỐI, TÁO. 1.4.1. Tổng quan về Táo tây [12].
1.4.1.1. Nguồn gốc và đặc điểm .
- Có các loại táo như táo tây, táo ta, táo tàu. Trong đó, Táo tây, còn gọi là bôm (phiên âm từ tiếng Pháp: pomme) có danh pháp khoa học là Malus domestica. Loài cây thân gỗ này thuộc họ Hoa hồng (Rosaceae). Đây là một trong những loại cây ăn trái phổ biến nhất.
- Cây Táo có nguồn gốc tại vùng núi Caucasus phía Tây Á. Những quả táo hóa thạch tìm được ở vùng đất thuộc Á châu của Thổ Nhĩ Kỳ có niên hiệu khoảng 6500 năm trước Tây Lịch. Táo đến nước Anh cùng với đoàn quân viễn chinh La Mã do Julius Cesar mang theo và được trồng trong những khu vườn có tường bao quanh của các sĩ quan La Mã, nhưng sau đó cũng lan sang những vùng khác xung quanh.
- Táo được đưa đến Massachusetts vào năm 1623 do William Blackstone, Tuyên Úy của những người di dân
- Táo là một cây rất phổ biến trong vùng ôn đới, và được trồng hầu như tại khắp mọi tiểu bang Hoa Kỳ..
- Một số vùng khác tại Nam bán cầu cũng có khí hậu tương đối thích hợp cho việc trồng táo như Tasmania (Nam Phi), Úc, Tân tây Lan và Chile, các quốc gia này đã trở thành những nước xuất cảng táo, cung cấp táo cho các nước ở Bắc bán cầu trong những mùa lạnh.
- Vùng Trung Đông và Á Châu, khí hậu tương đối không thích hợp cho việc trồng táo, ngoại trừ những vùng đồi lạnh, mát như cao nguyên tại Lebanon, vùng đồi núi phía Bắc Ấn Độ, Nhật, Trung Hoa .
Cây Táo tây.
Cây táo tây cao khoảng 3÷12 m, tán rộng và rậm. Đến thu cây rụng lá. Lá táo hình bầu dục, rộng 3÷6 cm, dài 5÷12 cm; đầu lá thắt nhọn với cuống lá (petiole) khoảng 2÷5 cm. Rìa lá dạng răng cưa.
Hình 1.12. Cây táo tây
Hoa Táo tây.
Hoa táo nở vào mùa xuân cùng lúc khi mầm lá nhú. Hoa sắc trắng, có khi pha chút màu hồng rồi phai dần. Hoa có năm cánh, đường kính 2.5÷3.5 cm.
Hình 1.9. Hoa Táo tây.
Quả Táo tây.
Trái táo tây chín vào mùa thu và thường có đường kính cỡ 5÷9 cm, ruột táo bổ ra có năm "múi" (carpel) chia thành ngôi sao năm cánh, mỗi múi có 1÷3 hột.
Hình 1.10. Quả táo tây và tiết diện cắt đôi.
Tiết diện ngang quả táo cho thấy từ ngoài vào là vỏ mỏng (màu đỏ), thịt (trắng xanh), và ruột 5 múi với hột màu nâu.
1.4.1.2. Thu hoạch và bảo quản Táo tây. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thu hoạch táo tây tốt nhất khi quả chín. Trong quá trình thu hái nên cắt để tránh ảnh hưởng đến quả non và cây. Táo được bọc từng quả trong túi xốp hở để tránh dập trong quá trình vận chuyển và bảo quản. Táo được bảo quản lạnh sẽ tươi lâu hơn là để ở nhiệt độ bình thường
1.4.1.3. Thành phần hóa học.
Bảng 1.3. Bảng thành phần hóa học của Táo.
Acid hữu cơ phần chính là Malic Acid (0.2-1.5%), Quinic Acid, Citric Acid, Succinic Acid, Lactic Acid...
Các chất thơm 2-Trans-Hexenal, 3-Cis-Hexenal, 2-Trans- Hexenol, 3-Cis-Hexenol, Beta-Damascenone, Ethyl Butyrate, Methylbutyric Acid Hexylester. Vitamins và khoáng
chất
Beta Carotene (A), Thiamine (B1), Riboflavin (B2), Ascorbic Acid (C), Tocopherol (E), Manganese, Sắt, Magnesium, Phosphorus, Potassium, Kẽm, Đồng, Calcium.
Các thành phần khác Tannins, Pectins, Flavonoids…
Xác định một số thành phần hóa học của nguyên liệu [1]
- Hàm ẩm : 85,2% - Độ pH : 4,5 - Hàm lượng khoáng : 0,53% - Hàm lượng axit : 3,79 g/l - Hàm lượng chất khô : 12,30Bx - Hàm lượng vitamin C : 0,12%
1.4.1.4. Công dụng của Táo tây [12]
Quả táo từ lâu đã được coi là một loại quả rất có lợi cho sức khỏe. Từ xa xưa đã lưu truyền câu ngạn ngữ: “Một ngày một quả táo, thầy thuốc không đến nhà” ăn táo được coi là một cách để giữ gìn sức khỏe và nâng cao tuổi thọ. Táo có nhiều công dụng đối với sức khỏe con người, cả về giá trị dinh dưỡng và công dụng phòng, trị bệnh.
Giảm đau đầu.
Táo có đầy đủ các vitamin C và khoáng chất, là nguồn dinh dưỡng khá tốt. Uống nước táo ép và xoa nhẹ nước táo lên đầu và vùng thái dương có tác dụng làm giảm căng thẳng, bớt đau đầu.
Tăng cường trí nhớ.
Uống nước ép từ quả táo có thể giúp cải thiện chức năng não và tốt cho các bệnh nhân Alzheimer (mất trí nhớ). Trẻ em hay ăn táo có thể tăng cường trí lực, vì táo được người Trung Quốc mệnh danh là “quả trí nhớ”.
Giảm bệnh tim mạch, đột quỵ.
Táo rất giàu pectin–một chất xơ hòa tan đã được biết đến để làm giảm cholesterol. Ăn hai quả táo mỗi ngày đã giảm mức cholesterol trong máu đến 16%. Vì thế nó rất tốt cho việc giúp cho máu lưu thông và giảm chứng xơ vữa động mạch.
Các chuyên gia dinh dưỡng khuyên rằng để giảm nguy cơ mắc các bệnh tim mạch, mọi người nên thêm vài quả táo vào trong chế độ ăn hàng ngày. Quả táo còn là lựa chọn tối ưu giúp ngừa chứng đột quỵ, nhất là đối với những người cao tuổi
Chống lão hóa.
Các nhà khoa học đã so sánh 1500 mg vitamin C với 1 quả táo nhỏ, kết quả là quả táo và lượng vitamin C này có lượng chất chống ôxy hóa như nhau. Quả táo tươi có lượng chất chống oxy hóa gấp 15 lần so với lượng vitamin C mỗi ngày nên dùng.
Ngăn ngừa ung thư.
Nghiên cứu của Finland’s National Public Health tại Helsinki (1994) ghi nhận các Flavonoids trong táo đóng một vai trò quan trọng trong việc làm giảm nguy cơ ung thư phổi. Theo các nhà nghiên cứu Quercetin, một Flavonoid có nhiều trong táo, cung cấp 95% lượng Flavonoids tổng cộng mà các người thử nghiệm đã dùng trong cuộc nghiên cứu. Nguy cơ bị ung thư phổi trong nhóm ăn táo giảm được 58%. Đặc biệt, nếu ăn những quả táo còn nguyên vỏ thì hiệu quả ngăn ngừa bệnh sẽ cao hơn nhiều khi gọt vỏ.
Chống béo phì.
Táo chứa nhiều chất xơ, kali, magiê...giúp điều chỉnh lượng đường trong máu, rất tốt cho bệnh nhân tiểu đường. Nó cũng giúp ngăn chặn sự gia tăng đột ngột hoặc giảm mức đường huyết thanh.
Có tác dụng tiêu mỡ, giảm cân bởi chất béo trong táo không đáng kể, hầu như không chứa protein nên cung cấp ít calo (trung bình 100 gram chỉ có 60 calo). Và có hàm lượng acid malic ít và lại phân tán dễ dàng trong cơ thể nên là cách giảm béo hữu hiệu.
Tốt cho ruột và hệ tiêu hoá.
Nước táo ép mang lại hiệu quả tích cực cho đường ruột. Nghiên cứu mới đây cho thấy chất pectin trong táo và chất polyphenol trong nước táo là những hợp chất quan trọng tạo nên các chất chống ung thư trong suốt quá trình lên men tại đường ruột.
1.4.1.5. Một số sản phẩm từ Táo.
Nước ép Táo (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Rượu Táo Giấm Táo
Hình 1.11. Một số sản phẩm từ Táo
1.4.2. Tổng quan về chuối.
1.4.2.1. Nguồn gốc, đặc điểm.
Chuối không chỉ là một trong những loại trái cây rất quen thuộc với cuộc mỗi chúng ta, nhiều loại khác nhau, mà còn có nhiều tác dụng hữu hiệu.
Nguồn gốc.
Cây chuối có tên khoa học là Musa paradisiaca, Var.Pientum, hoặc Musa parasiaca L Theo truyền thuyết, cây chuối được cho là xuất phát từ vườn của Eden ( thiên đường) do đó tên Musaparadisiaca có nghĩa là trái của thiên đường. Tên này được gọi đầu tiên cho đến khi được thay thế bằng từ “banana” bởi những người thuộc bộ tộc African Congo.
Những cây này có gốc từ vùng nhiệt đới ở Đông Nam Á và Úc. Ngày nay, nó được trồng khắp vùng nhiệt đới.
Đặc điểm.
Cây chuối được trồng chủ yếu để lấy quả của nó, và ở mức độ ít hơn là thân và để trang trí. Cây thường mọc lên cao, thẳng, và hơi vững, nó thường bị lầm lẫn với thân cây thật (thân thật là phần nằm dưới đất mà ta còn gọi là củ chuối), trong khi "thân" chính của nó là một "thân giả". Thân giả của một số loài có thể cao tới 2 - 8 m, với lá kéo dài 2 - 3,5 m. Khi chuối ra buồng, ta mới thấy một cán hoa từ củ chuối mọc xuyên qua thân giả rồi lồi qua ở phía ngọn. Cụm hoa chuối là một bông gồm nhiều lá bắc màu đỏ úp vào nhau thành bắp chuối, hình nón dài, ở kẽ mỗi bắc lá có chừng 20 hoa xếp thành một nải chuối gồm 2