TỔNG QUAN
Giới thiệu về thanh long ruột đỏ
Cây thanh long có tên khoa học là Hylocereus undatus thuộc chi Hylocereus, bộ Cactaceae Cây thanh long thuộc họ Xương rồng (Cactaceae)
Cây thân bò lan có thân và cành màu xanh, hình dạng 3 cạnh với bìa cạnh có nhiều thùy nhỏ tạo thành hình gợn sóng, mỗi thùy có 3-5 gai nhỏ ở đáy Cắt ngang thân, ta thấy phần ngoài chứa diệp lục và phần trong là lõi cứng hình trụ Cây quang hợp giống như các cây vùng sa mạc, mỗi năm cho ra 3-4 đợt cành, với khoảng cách giữa các đợt từ 40-50 ngày Số lượng cành tăng dần theo tuổi, cây một năm có khoảng 30 cành, hai năm 70 cành, ba năm 100 cành, bốn năm 130 cành, và từ năm thứ năm trở đi duy trì khoảng 150-170 cành, với chiều dài cành từ 80-100 cm.
Rễ cây thanh long có khả năng chịu hạn do chứa ít nước, bao gồm hai loại: rễ địa sinh và rễ khí sinh Rễ địa sinh, loại rễ chính, phát triển từ phần lõi của gốc hom và bám xuống đất để hút chất dinh dưỡng nuôi cây Sau khoảng 10-20 ngày đặt hom, rễ bắt đầu xuất hiện và số lượng cũng như kích thước rễ tăng dần theo tuổi cây Rễ địa sinh chủ yếu phân bố ở tầng đất mặt từ 0-30 cm, và trong điều kiện đất xốp và đủ nước, rễ có thể mọc sâu hơn.
Rễ khí sinh là loại rễ phụ mọc dọc theo thân cây, có chức năng bám vào cây choái để hỗ trợ sự leo lên giá đỡ Phần rễ khí sinh gần gốc thân sẽ dần phát triển xuống đất và hình thành rễ chính.
Hoa thanh long là hoa lưỡng tính, có kích thước lớn, dài từ 25-35 cm, với các lá đài và cánh hoa dính nhau thành ống Hoa có nhiều nhị đực và một nhụy cái dài 18-24 cm, đường kính 5-8 mm, với nhụy chia thành nhiều nhánh Hoa nở quanh cành, có mùi thơm và chủ yếu tự thụ phấn Thời gian hoa nở tập trung từ 3-5 ngày, và từ khi hoa nở đến khi quả chín mất khoảng 30-35 ngày.
Cây thanh long ruột đỏ chủ yếu được trồng tại các tỉnh Tây Nam Bộ, bao gồm Ninh Thuận, Bình Thuận và đồng bằng Sông Cửu Long như Long An, Tiền Giang, Đồng Tháp Với nhu cầu toàn cầu ngày càng tăng, Việt Nam đã trở thành quốc gia xuất khẩu thanh long hàng đầu thế giới (Ratna La Thu Laja và Abd Rahman 2017).
Các giống thanh long chủ yếu được trồng tại Việt Nam bao gồm thanh long ruột trắng và ruột đỏ, với các vùng chuyên canh lớn tập trung ở Bình Thuận, Chợ Gạo (Tiền Giang) và Long An Gần đây, thanh long đã được mở rộng trồng ở nhiều địa phương trên toàn quốc.
2019, đã có 60/63 tỉnh thành, thành phố trên cả nước trồng thanh long
Việt Nam sở hữu khí hậu lý tưởng cho việc trồng trọt các loại trái cây nhiệt đới, đặc biệt là ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long và Đông Nam Bộ, nơi mà thanh long phát triển mạnh mẽ.
Trong chi Hylocereus, có ba loài chính là Hylocereus guatemalensis (Hg), Hylocereus polyrhizus (Hp) và Hylocereus undatus (Hu) Những loài này cùng với các giống lai của chúng được trồng rộng rãi trên toàn thế giới (Nizamlıoğlu 2021) Sự khác biệt rõ rệt về hình thái có thể thấy ở các đặc điểm của thân, hoa và quả trong chi Hylocereus (Abirami).
2021) Quả có màu trắng, đỏ thẫm, hoặc đỏ sẫm, hoặc vàng nhạt, tùy thuộc vào giống và thịt quả
Dựa vào màu sắc của vỏ và thịt quả thanh long được chia làm 3 loại cơ bản:
• Thanh long có thịt trắng vỏ hồng hoặc đỏ có tên khoa học là Hylocereus undatus
• Thanh long có thịt đỏ với vỏ hồng có tên khoa học là Hylocereus polyrhizus
• Thanh long có thịt trắng với vỏ vàng có tên khoa học là Selenicereus megalanthus
2.1.3 Trái thanh long ruột đỏ
Thanh long, thuộc chi Hylocereus trong họ Cactaceae, là một loại trái cây nhiệt đới có nguồn gốc từ Bắc, Trung và Nam Mỹ Loại trái cây này được trồng thương mại ở hơn 20 quốc gia nhiệt đới và cận nhiệt đới như Bahamas, Indonesia, Colombia, và Việt Nam Nghiên cứu cho thấy, một quả thanh long trưởng thành chứa lượng chất rắn hòa tan đáng kể và giàu axit hữu cơ.
2003), protein và các khoáng chất khác như kali, magie, canxi và vitamin C (Le Bellec và cộng sự, 2006)
Hình 2.2: Các giống thanh long ở Việt Nam
Thanh long ruột đỏ, một giống cây mới du nhập vào Việt Nam trong những năm gần đây, đã chứng minh hiệu quả kinh tế cao Quả thanh long đỏ (Hylocereus polyrhizus) có hình bầu dục, kích thước lớn, nặng từ 300 đến 600 gram, với đường kính từ 32cm đến 35cm và chiều dài từ 13cm đến 15cm Thịt quả mỏng, ngọt, với màu đỏ tím đậm cả ở thịt lẫn vỏ.
Small black seeds are particularly rich in fatty acids (Ariffin et al., 2009) The red pigment in the fruit is betacyanin (Wybraniec et al., 2001).
Loại thanh long ruột đỏ cho trái quanh năm, có thời gian sinh trưởng từ 27 đến
Cây thanh long có thời gian thu hoạch trái từ 26 đến 31 ngày, tùy thuộc vào nhu cầu thị trường Ở miền Nam, loại cây này có khả năng cho trái gần như quanh năm, mang lại lợi ích kinh tế ổn định cho người trồng.
Trong quá trình trồng cây, có thể thực hiện 10 lần thu hoạch và 2-3 lần trong mùa trái vụ Thời gian ra hoa tự nhiên diễn ra từ giữa đến cuối tháng 3 và kéo dài đến tháng 10 với 6-8 chu kỳ, chủ yếu vào mùa hè từ tháng 5 đến tháng 8 Trong mùa trái vụ từ tháng 10 đến tháng 3, có thể kích thích ra hoa nhân tạo bằng cách cung cấp ánh sáng ngắn ngày Mặc dù năng suất trong mùa lạnh chỉ đạt 15-20 tấn/ha, nhưng giá thu được lại cao hơn so với vụ hè.
Thanh long, với các đặc tính dinh dưỡng phong phú, hoạt tính sinh học cao và giá trị thương mại lớn, đã trở thành một sản phẩm quan trọng cho nền kinh tế Việt Nam, đặc biệt là trong việc thúc đẩy xuất khẩu và nâng cao giá trị nông sản.
Hình 2.3: Trái thanh long ruột đỏ
Đồng bằng sông Cửu Long, với 10 vùng nghèo nhất, đang đối mặt với những thách thức lớn từ biến đổi khí hậu toàn cầu như xâm nhập mặn và hạn hán Tuy nhiên, đây cũng chính là động lực phát triển bền vững của Việt Nam, nhằm tìm kiếm giải pháp thích ứng và nâng cao đời sống người dân trong khu vực.
Tổng quan về rượu vang
Rượu vang là đồ uống lên men từ nước hoa quả, được sản xuất mà không qua quá trình chưng cất Nguồn gốc của rượu vang chủ yếu từ quả nho, nhưng hiện nay khái niệm đã mở rộng để bao gồm cả rượu không chưng cất từ các loại nước quả khác Tại Việt Nam, rượu lên men từ gạo như rượu nếp hoặc nếp cẩm cũng được coi là rượu vang.
Những tàn tích rượu vang cổ nhất được phát hiện tại Hajji Firuz Tepe, thuộc dãy núi Zagros, phía bắc Iran Rượu vang này có niên đại từ thời kỳ đồ đá mới, khoảng 8500-4000 TCN, và xác định niên đại bằng carbon cho thấy rượu vang đã tồn tại từ khoảng 5400-5000 TCN.
Nghệ thuật làm rượu vang được cho là bắt đầu từ khoảng năm 6000 trước Công nguyên, đánh dấu một trong những sáng tạo quan trọng nhất của nhân loại Người dân ở các vùng này đã nỗ lực xây dựng các khu định cư lâu dài thông qua việc thuần hóa động vật và thực vật.
Người Ai Cập đã sử dụng nhiều loại trái cây như nho trắng, hồng, xanh lá cây, đỏ, xanh đậm, cũng như sung, cọ, chà là và lựu để làm rượu vang, tạo ra hương vị khác biệt so với rượu vang ngày nay Quá trình làm rượu từ các loại trái cây này tương tự như làm rượu nho, nhưng cần thêm đường để hỗ trợ quá trình lên men Họ sử dụng giàn che để bảo vệ trái cây khỏi ánh sáng mặt trời gay gắt và hiểu rằng 100 ngày trước khi thu hoạch là rất quan trọng Sau khi hái, nho được đưa đến thùng ép lớn, nơi người Ai Cập giẫm lên nho thay vì dùng máy ép, giúp tránh việc nghiền nát hạt và thân, từ đó giảm vị đắng trong rượu Cuối cùng, họ tiến hành ép rượu lần hai qua một tấm vải lanh, được kéo trên khung gỗ chắc chắn với sự hỗ trợ của bốn người đàn ông, trong khi một người khác đảm bảo không để rượu bị đổ.
Những dấu hiệu ban đầu của rượu vang ở Hy Lạp có thể được tìm thấy qua các máy ép rượu bản sao trong các ngôi mộ ở Crete, có niên đại từ 3000 đến 2000 năm TCN Thương nhân Phoenicia được cho là đã giới thiệu niềm vui thưởng thức rượu vang cho người Hy Lạp.
Hy Lạp, các ngành sản xuất rượu vang đã được thành lập ở hầu hết các nước Tây Âu
Người La Mã đã đóng góp lớn cho ngành sản xuất rượu vang bằng cách phân loại nhiều loại nho và phát minh ra thùng rượu bằng gỗ, giúp truyền đạt hương vị đặc trưng cho rượu Họ cũng được cho là những người đầu tiên sử dụng chai thủy tinh để đựng rượu, với chai rượu cổ nhất được tìm thấy có niên đại từ năm 325 sau Công Nguyên Vào thời điểm đó, họ đã phát minh ra phương pháp corking, bảo quản rượu bằng cách bôi một lớp dầu ô liu lên trên.
Vào giữa thế kỷ 19, nhà hóa học Louis Pasteur đã giải thích quá trình lên men và xác định các loại nấm men gây ra rượu, đồng thời phát hiện vi khuẩn làm hỏng rượu và phát triển phương pháp thanh trùng để tiêu diệt chúng Đến cuối thế kỷ, các phương pháp nuôi cấy nấm men thuần khiết đã được phát triển, cùng với những tiến bộ trong sinh lý và bệnh lý thực vật đã giúp cải thiện chất lượng cây nho và giảm thiểu nấm mốc gây hại.
Trong thế kỷ 20, các đổi mới cơ giới hóa đã đóng góp quan trọng vào việc kiểm soát chất lượng trong ngành sản xuất Việc sử dụng thùng chứa và thiết bị lên men bằng thép không gỉ giúp dễ dàng vệ sinh và duy trì nhiệt độ chính xác nhờ khả năng bảo quản lạnh Hệ thống lọc và giá đỡ tự động, khép kín, giảm thiểu tiếp xúc với vi khuẩn trong không khí Từ những năm 1960, máy thu hoạch nho cơ học và máy nghiền hiện trường đã cho phép thu hoạch nhanh chóng, chuyển trực tiếp đến các thùng lên men.
Có hai phương pháp tiêu chuẩn để phân loại rượu vang: theo vùng và theo loại nho Ở Châu Âu, rượu vang được xác định dựa trên nơi trồng, ví dụ như rượu sâm banh chỉ có thể đến từ vùng Champagne của Pháp, và Port chỉ được sản xuất tại một thung lũng nhất định ở Bồ Đào Nha Nếu các khu vực khác sản xuất rượu vang tương tự, họ sẽ sử dụng tên khác Hầu hết rượu vang Châu Âu không ghi chủng loại nho trên nhãn, mà chỉ ghi khu vực xuất xứ, yêu cầu người tiêu dùng hiểu rõ ý nghĩa này.
Tại các khu vực mới như Hoa Kỳ, Nam Mỹ và Úc, rượu vang thường được quảng cáo dựa trên loại nho sản xuất Chẳng hạn, mặc dù California nổi tiếng với "Thung lũng Napa", khu vực này thực sự sản xuất đa dạng các loại rượu vang Do đó, khi mua rượu vang từ Thung lũng Napa, nhãn mác sẽ ghi rõ thông tin về loại nho mà nó được làm từ.
"Chardonnay" hoặc "Cabernet Sauvignon" hoặc "Merlot", v.v
❖ Về mặt công nghệ, rượu vang chia thành 2 nhóm lớn: nhóm vang có gas và nhóm vang không có gas:
- Nhóm rượu vang không có gas gồm các nhóm nhỏ sau:
+ Nhóm vang phổ thông: Lên men tự nhiên hoàn toàn, không được bổ sung cồn etylic trong công nghệ sản xuất, chia là hai nhóm:
Vang khô (lên men cạn kiệt): chứa hàm lượng ethanol do lên men có thể từ 9-14 thể tích, hàm lượng đường sót không quá 0,3%
Vang bán ngọt: chứa hàm lượng ethanol nhờ lên men tự nhiên từ 9-12%, hàm lượng đường sót từ 3-8%V
Nhóm vang cao độ là loại vang có nồng độ rượu cao hơn so với vang phổ thông, thường được tăng cường bằng cồn tinh luyện để nâng cao hàm lượng ethanol Nhóm này còn được chia thành hai nhóm nhỏ.
Vang nặng: Ethanol từ 17-20%V, trong đó ethanol tích lũy do lên men không ít hơn 3% Hàm lượng đường trong sản phẩm có thể từ 1-4%
Vang khai vị có nồng độ ethanol từ 12-17%, với lượng ethanol tích lũy nhờ quá trình lên men không dưới 1,2% Hàm lượng đường trong rượu khai vị cũng ảnh hưởng đến độ ngọt của sản phẩm.
3 dạng là vang khai vị bán ngọt (ethanol 14-16%V và đường từ 5-12%); Vang khai vị ngọt (ethanol 15-17%V và đường từ 14-20%); vang khai vị rất ngọt (ethanol 12-17%V và đường từ 21-35%)
- Nhóm rượu vang có gas gồm 2 nhóm nhỏ:
Rượu vang có gas tự nhiên được sản xuất thông qua quá trình lên men phụ trong các chai, thùng hoặc hệ thống kín Tùy thuộc vào nhiệt độ và thời gian của quá trình này, các loại rượu Champagne sẽ có sự khác biệt về hương vị và chất lượng Nhóm rượu này có nồng độ cồn từ 10-12% và độ ngọt từ 3-5%.
Rượu vang có gas nhân tạo được sản xuất bằng cách nạp gas CO2, cho phép tạo ra nhiều loại rượu vang khác nhau phù hợp với thị hiếu và yêu cầu của từng thị trường Nhóm rượu vang này thường có độ rượu từ 9-12% và độ ngọt từ 3-8% (Bùi Ái, 2009).
2.2.3 Công nghệ sản xuất rượu vang
Làm dập, nghiền, xé quả
Hình 2.6: Quy trình sản xuất rượu vang
Lựa chọn, phân loại quả
Cần lựa chọn, phân loại theo các chỉ tiêu cảm quan, ví dụ như :
Quả cần đạt kích thước trung bình của giống, loại bỏ những quả phát triển không bình thường Độ chín kỹ thuật lý tưởng là giai đoạn chín hoàn toàn, khi lượng dịch bào và các thành phần hóa học đạt tối ưu cho chế biến Độ chín thể hiện qua sự biến đổi màu sắc vỏ và các chỉ tiêu vật lý như khối lượng riêng, độ cứng Cần loại bỏ quả chưa đủ độ chín hoặc chín quá, trong khi quả còn xanh có thể để lại cho đến khi chín Quả chín quá vẫn có thể sử dụng nếu chưa hư hỏng.
Giới thiệu về nấm men và enzyme pectinase
Saccharomyces cerevisiae is a unicellular yeast characterized by its round or oval shape, measuring between 5 to 10 μm in diameter (Feldmann, 2011) The cell wall of S cerevisiae primarily consists of an inner layer made up of β-glucan and chitin, while the outer layer is formed by highly glycosylated fibers that are linked to proteins known as mannoproteins (Soares, 2011).
Nguồn dinh dưỡng của Saccharomyces cerevisiae chủ yếu bao gồm cacbon từ đường và nitơ từ các acid amin Các tế bào S cerevisiae chứa enzyme invertase ngoại bào, giúp thủy phân sucrose thành glucose và fructose, sau đó được chuyển vào trong tế bào và chuyển hóa qua glycolysis Sucrose, loại carbohydrate phân tử thấp tự do phổ biến nhất, là đường quan trọng nhất trong công nghiệp của nấm men này Saccharomyces cerevisiae có khả năng phân chia nhanh trên môi trường xác định, với mỗi tế bào sinh sản bằng cách nảy chồi và chồi phát triển trong suốt chu kỳ tế bào Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng S cerevisiae là loài sinh vật thí nghiệm dễ sử dụng nhất để phân tích di truyền, sinh lý học và sinh hóa của chu trình phân chia tế bào ở sinh vật nhân thực.
Sinh khối nấm men là nguồn cung cấp protein phổ biến cho cả người và động vật, thường được sử dụng trong thức ăn chăn nuôi và các sản phẩm bổ sung dinh dưỡng cho con người.
Năm 2017, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae có khả năng sản xuất protein đơn bào, glucan và carotenoid (Kwiatkowski, 2012) Hiện nay, Saccharomyces cerevisiae không chỉ được ứng dụng rộng rãi trong ngành lên men thực phẩm mà còn trong nhiều lĩnh vực khác.
31 uống và sản xuất protein đơn bào mà còn được bổ sung vào thức ăn chăn nuôi (Ngô Thị Huyền Trang, 2017)
❖ Đặc điểm hình thái và cấu tạo của nấm men
Tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae có hình dạng đa dạng như hình cầu, hình ovan, hình elip hoặc hình sợi Kích thước và hình dáng của nấm men có thể thay đổi tùy thuộc vào giai đoạn phát triển và điều kiện môi trường xung quanh.
Saccharomyces cerevisiae cú kớch thước nhỏ từ 5-6 đến 10-14 àm, trọng lượng riờng của nấm men rơi vào khoảng 1.055 – 1.060 KDa
Saccharomyces cerevisiae là một loại nấm men đơn bào, có cấu trúc tế bào tương tự như thực vật Tuy nhiên, so với vi khuẩn, nấm men này đã tiến hóa hơn về mặt cấu trúc tế bào.
Cấu tạo gồm hai lớp phân tử bao gồm 90% là hợp chất glucan và mannan, phần còn lại là protein, lipid và glucosamine
Glucan là hợp chất cao phân tử của D-Glucose, đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc thành tế bào Khi lớp glucan bị tổn thương, toàn bộ tế bào sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng Ngoài ra, manan có khả năng kết hợp với protein để tạo thành mannoprotein, một lớp bảo vệ rất khó bị phá hủy.
Lớp màng mỏng, có chiều dày khoảng 0.1 nm dính chặt với tế bào chất
Bao bọc tế bào, ranh giới giữa tế bào và môi trường
Vận chuyển các chất qua màng
Tổng hợp thành phần vỏ tế bào
Nơi khu trú một số enzyme và ribosome
Vận chuyển vật chất màng liên quan đến tính thẩm thấu chọn lọc màng tế bào Đặc tính này sẽ phụ thuộc vào enzyme lipase và phospholipase
Tế bào chất được cấu tạo từ protein, lipid, khoáng, nước và các hợp chất khác, có độ nhớt cao và chứa nhiều bào quan Cấu trúc của tế bào chất thay đổi tùy thuộc vào độ tuổi của nấm men.
Dạng hạt nhỏ, hình que hoặc hình sợi Hình dáng sẽ thay đổi trong quá trình nuôi cấy
Số lượng ti thể trong tế bào nấm men có sự thay đổi lớn, dao động từ 1 đến 50 Khi nồng độ glucose thấp, tế bào có thể chứa từ 100 đến 200 ti thể, nhưng khi nồng độ glucose cao, số lượng ti thể giảm xuống chỉ còn khoảng 30 đến 40.
Các phản ứng năng lượng chủ yếu diễn ra trong ti thể của nấm men Khi nấm men chuyển từ điều kiện kỵ khí sang hiếu khí, cấu trúc của ti thể có thể thay đổi Trong môi trường kỵ khí mà không có lipid, ti thể có cấu trúc đơn giản với hai lớp màng nhưng không có nếp gấp Tuy nhiên, khi có lipid, ti thể sẽ hình thành nếp gấp, tạo ra cấu trúc phức tạp hơn.
Nhân tế bào Saccharomyces cerevisiae, một loại nấm men, có màng nhân và chứa chất dịch nhân với hạch nhân bên trong Giống như các vi sinh vật bậc cao, nhân tế bào này chứa DNA và RNA Kích thước của nhân không đồng nhất giữa các chủng nấm men, ngay cả trong cùng một chủng.
Các bào quan khác như không bào, ribosome, mạng lưới nội chất, thể golgi…có cấu tạo tương tự như thế bào thực vật
❖ Đặc điểm sinh lý của Saccharomyces cerevisiae
Bảng 0.3: Thành phần hóa học của Saccharomyces cerevisiae
STT Thành phần Thành phần sinh khối khô (%)
5 lipid 2 - 5 Đặc tính sinh sản của nấm men
Nghiên cứu về đặc tính di truyền của nấm men tại Đan Mạch vào năm 1935 cho thấy các loài Saccharomyces có khả năng chuyển đổi giữa dạng đơn bội và nhị bội Tế bào nấm men có hai giới tính α và a, với tế bào đơn bội α và a được hình thành qua quá trình nảy chồi Khi kết hợp, chúng tạo ra bào tử lưỡng bội 2 α Trong điều kiện dinh dưỡng kém, nấm men sẽ giảm phân để tạo ra nang chứa 4 bào tử 2 α và 2 a, sau đó tiến hành sinh sản theo hai hình thức vô tính và hữu tính.
Hình 2.9: Chu kỳ sinh sản của nấm men Saccharomyces
(1) Quá trình sinh sản vô tính (nảy chồi)
(2) Quá trình sinh sản hữu tính (giao hợp)
(3) Quá trình tạo nang 4 bào tử
Quá trình sinh sản của nấm men liên quan chặt chẽ đến hiện tượng nảy chồi, khi chồi tách ra khỏi tế bào mẹ khi đạt kích thước tương đương Chu kỳ sinh sản của Saccharomyces cerevisiae kéo dài khoảng hai giờ và diễn ra đồng thời với việc tổng hợp DNA Enzyme lytic làm mềm vỏ tế bào, tác động lên polysaccarit của thành tế bào, từ đó hình thành các vật liệu mới như chitin, mannan và glucan Cuối cùng, chồi tách ra để lại sẹo trên tế bào mẹ.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của nấm men:
Áp suất thẩm thấu của môi trường được xác định bởi hàm lượng đường và các chất hòa tan, với nồng độ cơ chất cao dẫn đến áp suất thẩm thấu tăng, từ đó thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của nấm men Tuy nhiên, nếu áp suất thẩm thấu vượt quá mức cho phép, nó có thể gây co nguyên sinh chất của tế bào.
Nhiệt độ lý tưởng cho sự phát triển của nấm men nằm trong khoảng 25-30°C; khi nhiệt độ giảm xuống dưới 5°C, tốc độ phát triển của nấm men sẽ bị giảm và ngừng hoàn toàn Ngược lại, nếu nhiệt độ vượt quá 60°C, nấm men sẽ bị chết Về pH, môi trường lý tưởng cho sự phát triển của nấm men là từ 4 đến 5, trong khi pH dưới 2 có thể gây hại cho nấm men.
> 7,5, thì nấm men sẽ bị ức chế và ngừng phát triển
❖ Động học quá trình lên men
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nguyên liệu
Chúng tôi lấy nguồn thanh long ruột đỏ tại xã Quơn Long, huyện Chợ Gạo, tỉnh Tiền Giang để phục vụ cho nghiên cứu Những trái thanh long này có khối lượng trung bình từ 500-700g, màu đỏ, vị ngọt và chín đều Sau khi thu hoạch, trái thanh long được vận chuyển về phòng thí nghiệm Hóa Sinh Thực Phẩm của Trường ĐHSPKT TP.HCM và được bảo quản ở ngăn mát tủ lạnh với nhiệt độ 8°C.
Nguyên liệu thu nhận và bảo quản cần được sử dụng trong vòng 14 ngày để đảm bảo độ tươi Thanh long được xử lý bằng cách chọn lọc, loại bỏ quả không đạt chất lượng và chưa chín, sau đó lột vỏ và ép lấy dịch bằng máy ép rau quả.
Hình 3.1: Thanh long ruột đỏ dùng cho nghiên cứu
Nấm men được sử dụng trong bài viết là chủng Saccharomyces cerevisiae RV002, được mua từ công ty TNHH CFOOD Việt Nam, địa chỉ 316 Lê Văn Sỹ, Phường 1, Quận Tân Bình, Thành Phố Hồ Chí Minh Nấm men này có dạng đông khô thương mại và cần được bảo quản ở ngăn mát tủ lạnh với nhiệt độ 8 độ C.
Men rượu RV002 được lựa chọn từ chủng nấm men Saccharomycess Cerevisiae tự nhiên với chất lượng cao, giúp quá trình lên men nhanh, ổn định và hiệu quả
Men rượu RV002 tối ưu hóa quá trình lên men bằng cách tương tác với tannins và pigments trong vỏ nho, tạo ra nhiều polysaccharide có cấu trúc tốt, từ đó nâng cao hương vị đặc trưng của rượu vang đỏ Ngoài ra, men RV002 còn giúp gia tăng mùi thơm hấp dẫn cho sản phẩm.
Men rượu RV002 giúp giảm lắng đọng sau quá trình lên men, ổn định các chất pigments, axit amin, và rượu vang từ men antolyzed, bảo toàn đầy đủ các tính chất của axit lactic trong quá trình lên Malolactic (MLF).
• Nhiệt độ lên men thích hợp 100 – 300
• Tỷ lệ chuyển hóa đường thành rượu: 1% alcohol (v/v)/ 16,8g/L
• Ít sản sinh ra axit dễ bay hơi
• Không sản sinh tạp chất
Bảo quản: nơi khô ráo, thoáng mát
Liều lượng sử dụng: 200 – 400mg/L
Hạn dùng: 36 tháng kể từ ngày sản xuất
Hình 3.2: Nấm men Saccharomyces cerevisiae RV002
Enzyme Pectinase là một loại enzyme dạng bột khô, màu sẫm vàng, dễ hút ẩm và cần được bảo quản kín ở nhiệt độ phòng Sản phẩm này được cung cấp bởi công ty TNHH CFOOD Việt Nam, địa chỉ 316 Lê Văn Sỹ, Phường 1, Quận Tân Bình, Thành Phố Hồ Chí Minh Enzyme Pectinase giúp tăng khả năng thu hồi dịch quả, từ đó nâng cao năng suất sản phẩm và tiết kiệm nguyên liệu Bên cạnh đó, enzyme này còn hỗ trợ làm trong dịch.
Giảm độ nhớt của sản phẩm giúp quá trình lọc diễn ra dễ dàng hơn, đồng thời tạo ra sản phẩm với màu sắc đẹp và độ sánh phù hợp.
3.1.4 Đường saccharose Đường được bổ sung vào dịch quả để tăng nồng độ chất khô lên nồng độ chất khô mong muốn bởi vì đường trong dịch quả không đủ cho quá trình lên men diễn ra thuận lợi nên cần bổ sung đường saccharose Đồng thời đường saccharose là cơ chất cho nấm men sinh trưởng và phát triển để sinh ra ethanol tạo vị đặc trưng cho sản phẩm rượu vang thanh long ruột đỏ Đường saccharose sử dùng là đường tinh luyện biên hòa với thành phần chính là saccharose mua từ các hệ thống siêu thị Bách Hóa Xanh
Hình 3.4 Đường tinh luyện biên hòa
Hình 3.5 Công thức hóa học của đường saccharose Bảng 0.1: Các chỉ tiêu chất lượng của đường (theo nhà sản xuất)
STT Chỉ tiêu Đường RE
Các hóa chất và thiết bị sử dụng trong đề tài nghiên cứu
Acid citric được sử dụng để điều chỉnh pH của dịch quả trong quá trình lên men Thông tin này được cung cấp bởi phòng thực tập của Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh.
NaHCO3 dùng để tăng pH của dịch quả lên men Được cung cấp bởi phòng thực tập của đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Sodium bisulfite (NaHSO3) là một phụ gia thực phẩm được cung cấp bởi phòng thực tập của Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh.
Potassium Sorbate được sử dụng như phụ gia thực phẩm được cung cấp bởi phòng thực tập của đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Phòng thí nghiệm hóa phân tích của trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh cung cấp nhiều hóa chất khác nhau để phân tích thành phần hóa học.
Hình 3.6: Thiết bị ly tâm Hermle, Đức
Máy ly tâm để bàn Z206A, sản xuất bởi Hermle tại Đức, là thiết bị lý tưởng cho việc ly tâm 12 ống 15ml với thiết kế đáy hình nón và đáy hình trò.
Hình 3.7: Tủ lắc ổn định nhiệt, Đức
Thông số: Nhiệt độ từ 5-80 o C, tốc độ vòng quay từ 20-500rpm, thời gia đặt giờ từ
Hình 3.8: Tủ sấy đổi lưu Memmert, UF110, dung tích 108 lít, Đức
Hình 3.9: Hệ thống chưng cất phân đoạn tách ethanol từ hỗn hợp rượu vang
Hình 3.10: Bình lên men tự thiết kế
Ngoài ra còn nhiều thiết bị khác như:
Khúc xạ kế đo độ ngọt ATAGO Master (0-30%Brix)
Máy đo pH/ ORP/ nhiệt độ cầm tay HANNA HI991002, nhà sản xuất Mỹ Máy ép trái cây Panasonic mj68m, Malaysia
Phương pháp nghiên cứu
3.3.1 Sơ đồ bố trí nghiên cứu tổng quát
Hình 3.11: Sơ đồ nghiên cứu tổng quát
Thí nghiệm 1: Xác định thành phần khối lượng và thành phần hóa học của thanh long ruột đỏ
Thành phần khối lượng của vỏ quả và thịt quả Thành phần hóa học như: Hàm lượng chất khô, độ ngọt, ẩm, pH, protein, tro
Nghiên cứu hiệu suất dịch ép thanh long:
Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ 30 0 C,
Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của pH 3.5, 4.0, 4.5,
Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme/nguyên liệu 0,2%, 0.3%, 0.4%
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men:
Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của thời gian lên men
2 ngày, 4 ngày, 6 ngày, 8 ngày và 10 ngày
Thí nghiệm 6: Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men/nguyên liệu 0,01%, 0,03%, 0,05% và
Chỉ tiêu theo dõi: Độ cồn Nồng độ chất khô
Thể tich thu hồi dịch quả
Xây dựng quy trình công nghệ Quy trình công nghệ
Giải thích quy trình Đánh giá chất lượng sản phẩm Đánh giá thành phần hóa học Đánh giá cảm quan Đánh giá chỉ tiêu vi sinh
3.3.2.1 Thí nghiệm 1: Xác định thành phần khối lượng và thành phần hóa học của thanh long ruột đỏ
Mục tiêu của nghiên cứu là xác định tỷ lệ giữa thịt quả, vỏ quả và dịch quả của thanh long ruột đỏ, từ đó tính toán lượng nguyên liệu cần thiết cho quá trình lên men.
Hình 3.12: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1.1
Để thực hiện quy trình, trước tiên cần chọn thanh long đỏ chất lượng tốt và cân để xác định khối lượng quả Sau đó, bóc vỏ để xác định khối lượng thịt và vỏ quả, đồng thời ép để thu dịch quả và xác định thể tích dịch thu được Cuối cùng, tiến hành đo pH và hàm lượng chất khô của dịch quả.
Mục tiêu của nghiên cứu là xác định các thành phần hóa học của thanh long ruột đỏ, bao gồm độ ngọt, độ ẩm, nồng độ chất khô, pH, tro và protein, nhằm đánh giá chất lượng của nguyên liệu này.
Cân định lượng thịt quả và vỏ quả Ép lấy dịch quả Đo thể tích dịch quả Kết quả
Hình 3.13: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1.2
Phương thức thực hiện bao gồm việc lấy mẫu thử cho từng thí nghiệm và áp dụng các phương pháp khác nhau cho từng chỉ tiêu, cụ thể như xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy, xác định tro qua phương pháp nung, xác định protein bằng phương pháp Kjeldahl, xác định độ ngọt bằng khúc xạ kế, và xác định pH bằng pH kế Kết quả phân tích sẽ được đưa ra dựa trên các phương pháp này.
3.3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt tính của enzyme pectinase đến hiệu suất thu hồi dịch quả
Mục tiêu: Xác định nhiệt độ tối ưu của enzyme pectinase để thu hồi lượng dịch quả lớn nhất và khả năng làm trong dịch quả cao nhất
Hảm ẩm Hàm tro Protein Độ ngọt pH
Hình 3.14: Sơ đồ thí nghiệm 2
Phương pháp thực hiện: Xay nhuyễn thịt quả thanh long ruột đỏ cho vào ống đong
Cho 250ml vào bình tam giác 300ml và thêm 50ml nước cất, sau đó điều chỉnh pH về 4.5 và bổ sung enzyme pectinase với tỷ lệ 0,2% Đặt bình tam giác vào tủ lắc ổn định nhiệt ở các nhiệt độ 30°C, 40°C, và 50°C, với tốc độ lắc 200rpm trong 2 giờ Lặp lại thí nghiệm 3 lần cho mỗi nhiệt độ.
3.3.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của pH lên hoạt tính của enzyme pectinase đến hiệu suất thu hồi dịch quả
Mục tiêu: Xác định pH tối ưu của enzyme pectinase để thu hồi lượng dịch quả lớn nhất và khả năng làm trong dịch quả cao nhất
Dịch thanh long ruột đỏ
Lọc thu hồi dịch quả
Hình 3.15: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3
Phương thức thực hiện: Xay nhuyễn thịt quả thanh long ruột đỏ cho vào ống đong
Cho 250ml dung dịch vào bình tam giác 300ml và thêm 50ml nước cất Điều chỉnh pH lần lượt về 3.5, 4.0, 4.5 và 5.0, sau đó bổ sung enzyme pectinase với tỷ lệ 0,2% Đặt bình tam giác vào tủ lắc ổn định nhiệt ở nhiệt độ 50°C, đây là nhiệt độ tối ưu xác định từ thí nghiệm.
2) và tốc độ lắc là 200rpm trong vòng 2 giờ Lặp lại thí nghiệm với mỗi pH là 3 lần
3.3.2.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát tỷ lệ bổ sung enzyme pectinase ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi dịch quả
Mục tiêu: Xác định được tỷ lệ enzyme thích hợp để thu hồi được lượng dịch quả tối ưu nhất
Dịch thanh long ruột đỏ Phối trộn
Hiệu chỉnh pH pH=4.5 pH=3.5 pH=4.0 pH=5.0
Lọc và thu dịch quả
Hình 3.16: Sơ đồ bố trí thí nghệm 4
Phương thức thực hiện: Xay nhuyễn thịt quả thanh long ruột đỏ cho vào ống đong
Cho 250ml vào bình tam giác 300ml và thêm 50ml nước cất, điều chỉnh pH về 4.5 và bổ sung enzyme pectinase với tỷ lệ 0,2%, 0,3%, 0,4% Đặt bình tam giác vào tủ lắc ổn định nhiệt ở 50oC và tốc độ lắc 200rpm trong 2 giờ Lặp lại thí nghiệm với mỗi tỷ lệ enzyme 3 lần và tiến hành lọc thu dịch quả, ghi lại kết quả.
3.3.2.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát của ảnh hưởng thời gian lên men tạo ra sản phẩm
Mục tiêu của nghiên cứu là xác định thời điểm dừng quá trình lên men nhằm sản xuất rượu vang đạt được độ cồn và độ ngọt mong muốn, đồng thời đảm bảo sản phẩm có chất lượng cảm quan tốt nhất.
Dịch thanh long ruột đỏ
Lọc và thu dịch quả
Hình 3.17: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 5
Để thực hiện quy trình, chuẩn bị 250ml dịch ép thanh long ruột đỏ và chuẩn hóa hàm lượng chất khô bằng cách thêm 50ml dung dịch nước đường, tạo thành hỗn hợp 300ml với hàm lượng chất khô đạt 20° Brix Điều chỉnh pH về 4.5 và bổ sung enzyme pectinase với nồng độ theo thí nghiệm 4 Thêm Sodium hydrogen sulfite với nồng độ tối đa 200ppm và cấy nấm men cố định với tỷ lệ 3% Kết quả thí nghiệm được đo ở các thời điểm 2 ngày, 4 ngày và 6 ngày.
8 ngày và 10 ngày Các phép đo lặp lại 3 lần trên mỗi điểm dừng lên men
3.3.2.6 Thí nghiệm 6: Khảo sát tỷ lệ nấm men Saccharomyces cerevisiae đến quá trình lên men tạo ra sản phẩm
Mục tiêu của nghiên cứu là xác định tỷ lệ nấm men Saccharomyces cerevisiae bổ sung vào quy trình lên men nhằm rút ngắn thời gian sản xuất rượu vang Hiện nay, nhiều công xưởng sản xuất rượu vang vẫn duy trì phương pháp lên men truyền thống, nhưng phương pháp này thường mất nhiều thời gian để tạo ra sản phẩm Việc bổ sung nấm men giúp rút ngắn thời gian sản xuất mà vẫn giữ được những đặc trưng riêng của rượu vang.
Dịch thanh long ruột đỏ
2 ngày 6 ngày 10 ngày Đo đường, đo cồn
Hình 3.18: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 6
Để thực hiện quy trình sản xuất dịch ép thanh long ruột đỏ 250ml, trước tiên chuẩn hóa hàm lượng chất khô bằng dung dịch nước đường 50ml, tạo thành hỗn hợp 300ml với hàm lượng chất khô đạt 20 o Brix Tiếp theo, điều chỉnh pH về mức 4.5 và thêm enzyme pectinase với nồng độ theo thí nghiệm 4 Sau đó, bổ sung Sodium hydrogen sulfite với nồng độ tối đa 200ppm và cấy nấm men với các tỷ lệ 0,01%, 0,03%, 0,05% và 0,07% Cuối cùng, tiến hành lên men trong 7 ngày và ghi lại kết quả đo sau khi hoàn tất quá trình.
3.3.3 Các phương pháp phân tích đánh giá
3.3.3.1 Phương pháp đo độ cồn
Nguyên tắc đo độ cồn là xác định nồng độ rượu trong dung dịch bằng phương pháp chưng cất và đo tỷ trọng của dịch chưng cất Phương pháp này cho phép đánh giá chính xác nồng độ cồn và đường trong sản phẩm.
Dịch thanh long ruột đỏ
Phương thức thực hiện: Cho 100ml dung dịch mẫu vào bình chưng cất, bổ sung thêm
Để tiến hành chưng cất, đầu tiên chuẩn bị 50ml nước cất và lắp bình cầu vào hệ thống chưng cất, điều chỉnh nhiệt độ chưng cất từ 78,5-80 ᵒC để thu dịch cất Khi không còn dịch cất thu được, gia nhiệt bình cầu lên 100ᵒC và dừng chưng cất khi thu được 70-80ml dung dịch Tiếp theo, hiệu chỉnh dịch cất bằng nước cất sao cho đạt thể tích 100ml và làm lạnh về 20ᵒC Cuối cùng, đo độ cồn bằng cồn kế bằng cách cho 100ml dung dịch 20ᵒC vào ống đong 100ml, thả cồn kế nhẹ nhàng cho đến khi nó đứng im và ghi nhận kết quả.
3.3.3.2 Phương pháp xác định đường tổng bằng khúc xạ kế
Mục đích: Xác định được lượng cơ chất (đường sucrose) còn lại trong quá trình lên men
Để định lượng đường, sử dụng khúc xạ kế là phương pháp hiệu quả Đầu tiên, cho 1 ml mẫu vào ống nghiệm và đun cách thủy trong 15 phút để tiêu diệt nấm men Sau đó, ly tâm mẫu ở tốc độ 2000 - 3000 rcf trong 10 phút để lắng cặn Dịch nổi thu được sẽ được đưa vào khúc xạ kế để xác định hàm lượng đường tổng số (% sucrose equivalent) Lưu ý rằng khúc xạ kế cần được hiệu chỉnh về 0 Brix bằng nước cất trước khi thực hiện đo.
3.3.3.3 Phương pháp xác định hàm ẩm
Phân tích độ ẩm bằng phương pháp sấy đối lưu ở 105 o C đến khối lượng không đổi và tính toán kết quả bằng công thức:
3.3.3.4 Phương pháp Kjeldahl (phương pháp xác định protein)
Nguyên tắc phân tích mẫu thử bao gồm việc phân hủy bằng hỗn hợp axit sunfuric đậm đặc và kali sulfat, với đồng (II) sulfat làm chất xúc tác để chuyển đổi nitơ hữu cơ thành amoni sulfat Kali sulfat được sử dụng để tăng điểm sôi của axit sunfuric, tạo ra hỗn hợp oxi hóa mạnh hơn cho quá trình phân hủy Sau khi dịch phân hủy đã nguội, bổ sung natri hydroxit dư sẽ giải phóng amoniac Amoniac này sau đó được chưng cất trong dung dịch axit boric dư và chuẩn độ bằng dung dịch axit clohydric chuẩn Hàm lượng nitơ được xác định từ lượng amoniac tạo thành, từ đó tính được phần trăm protein có trong mẫu.
