CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG RƯỢU VANG MÍT

CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG RƯỢU VANG MÍT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SHƯD

Xin cảm ơn các bạn lớp Công nghệ Thực phẩm khoá 28 đã cùng em chia sẻ những bài học quý báu và cùng em vượt qua chặng đường năm năm gian khó này

Và em xin chân thành cảm ơn thầy Lý Nguyễn Bình Trưởng bộ môn Công nghệ Thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng - Trường Đại học Cần Thơ

đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt kinh nghiệm quý báu giúp em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này

Cuối cùng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến cha mẹ và các anh chị em trong gia đình đã hy sinh vất vả và lao động khổ cực để em có thể hoàn thành tốt chương trình học tập này

Cần Thơ, ngày 14 tháng 6 năm 2007

Sinh viên thực hiện Trần Tuấn Anh

TÓM LƯỢC

Với mục đích cải thiện chất lượng rượu vang mít: tăng hiệu suất trích ly rượu, cải thiện màu sắc và độ trong của rượu, cải thiện hương vị thơm ngon của rượu vang mít, đề tài tiến hành trên cơ sở sử dụng chế phẩm enzyme amylase và chế phẩm enzyme pectinase trong đường hóa nguyên liệu và phá hủy pectin của dịch quả trước giai đoạn lên men Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm:

- Phân tích thành phần nguyên liệu mít nghệ;

- Khảo sát ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến hoạt tính của enzyme amylase trong quá trình thủy phân tinh bột;

- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme amylase và thời gian đến khả năng thủy phân tinh bột trong nguyên liệu mít nghệ;

- Khảo sát ảnh hưởng của độ Brix và giá trị pH đến hàm lượng rượu sinh ra trong quá trình lên men;

- Khảo sát ảnh hưởng độ Brix và giá trị pH đến giá trị cảm quan của rượu vang mít;

- Phân tích đánh giá chất lượng rượu thành phẩm

Qua quá trình nghiên cứu và thực hiện các thí nghiệm, chúng tôi thu được các kết quả như sau:

- Nguyên liệu mít nghệ có độ ẩm 66,25%; hàm lượng đường tổng số 23,48%; hàm lượng chất khô hoà tan 28%; pH của dịch mít là 5,33;

- Điều kiện thích hợp cho chế phẩm enzyme amylase hoạt động trong giai đoạn thuỷ phân tinh bột trong nguyên liệu mít: nhiệt độ 65oC và pH 4,2;

- Nồng độ enzyme amylase là 0,4% và thời gian thuỷ phân 60 phút thì hiệu quả thuỷ phân tinh bột trong nguyên liệu mít đạt được kết quả tốt;

- Để giúp cho quá trình lắng trong của rượu cần bổ sung enzyme pectinase với nồng

độ 0,04% trong quá trình đường hóa;

- Hàm lượng chất khô và pH của dịch lên men thích hợp và cho kết quả đánh giá cảm quan tốt nhất là 23 độ Brix và pH 3,5;

- Kết quả phân tích các chỉ tiêu hoá học của rượu thành phẩm trong các mẫu thí nghiệm đều đạt yêu cầu (ngoại trừ mẫu đối chứng);

- Thời gian kết thúc quá trình lên men chính là 9 ngày

MỤC LỤC

Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 Giới thiệu 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1

1.3 Nội dung nghiên cứu 2

Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 Cây Mít 3

2.1.1 Mít nghệ 5

2.1.2 Thu ho ạch và bảo quản mít sau thu hoạch 5

2.2 Enzyme pectinase và đặc tính kỹ thuật 5

2.2.1 Pectinesterase (EC 3.1.1.11) 5

2.2.2 Polygalacturonase (EC 3.2.1.40) 6

2.2.3 Lyases (EC 4.2.2.10) 7

2.3 Enzyme amylase và đặc tính kỹ thuật 9

2.3.1 α-amylase (EC 3.2.1.1) 9

2.3.2 β-amylase (EC 3.2.1.2) 9

2.3.3 Glucoamylase (EC 3.2.1.3) 10

2.3.4 Isoamylase(EC 3.2.1.68) và pullulanase (EC 3.2.1.41) 10

2.3.5 Ch ế phẩm enzyme AMG 300L 11

2.4 Nấm men 12

2.5 Giới thiệu về rượu vang 13

2.5.1 L ịch sử rượu vang 13

2.5.2 Các lo ại rượu vang 13

2.6 Biến đổi sinh hoá trong quá trình lên men 14

2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 19

2.7.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men 19

2.7.2 Ảnh hưởng của pH 19

2.7.3 Ảnh hưởng của nồng độ dịch lên men 19

2.7.4 Ảnh hưởng của ánh sáng 19

2.7.5 Ảnh hưởng ethanol 20

2.8 Sản phẩm phụ trong quá trình lên men 20

2.8.1 S ự tạo thành acid 20

2.8.2 S ự tạo thành alcol cao phân tử 22

2.8.3 S ự tạo thành este 22

Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

3.1 Vật liệu 23

3.2 Phương pháp nghiên cứu 23

3.2.1 S ơ đồ sản xuất chung 23

3.2.2 Phân tích thành ph ần nguyên liệu 25

3.2.3 Thí nghi ệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến hoạt tính c ủa enzyme glucoamylase trong quá trình thủy phân tinh bột 25

3.2.4 Thí nghi ệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme glucoamylase và th ời gian đến khả năng thủy phân nguyên liệu mít nghệ 26

3.2.5 Thí nghi ệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của độ Brix và giá trị pH đến hàm

l ượng rượu sinh ra trong quá trình lên men rượu vang mít. 28

3.2.6 Thí nghi ệm 4: Xác định hằng số K m c ủa chế phẩm enzyme glucoamylase 29

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31

4.1 Phân tích thành phần nguyên liệu 31

4.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến hoạt tính của enzyme glucoamylase trong quá trình thủy phân tinh bột 32

4.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme glucoamylase và thời gian thủy phân đến khả năng thủy phân nguyên liệu mít nghệ 34

4.4 Thí nghiệm 3: Theo dõi ảnh hưởng của độ Brix và giá trị pH đến hàm lượng rượu sinh ra trong quá trình lên men rượu vang mít .36

4.5 Thí nghiệm 4: Xác định hằng số K m của chế phẩm enzyme amylase 41

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 42

5.1 Kết luận 42

5.2 Đề nghị 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHỤ CHƯƠNG I

1 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH I

1.1 Xác định độ ẩm nguyên liệu mít I 1.2 Phương pháp kiểm tra độ cồn I 1.3 Xác định acid toàn phần của rượu II 1.4 Xác định hàm lượng ester của rượu III 1.5 Định tính furfurol III 1.6 Xác định hàm lượng đường khử theo phương pháp Bertrand IV 1.7 Phân tích thành phần methanol VI 1.8 Xác định hàm lượng aldehyde IX

2 T I Ê U C H U Ẩ N V I Ệ T N A M (TCVN 7045 : 2002) XIII

2.1 Phạm vi áp dụng XIII 2.2 Tiêu chuẩn viện dẫn XIII 2.3 Định nghĩa XIV 2.4 Yêu cầu kỹ thuật XIV

2.4.1 Yêu c ầu cảm quan XIV

2.4.2 Ch ỉ tiêu hoá học XIV 2.4.3 Gi ới hạn hàm lượng kim loại nặng XIV 2.4.4 Ch ỉ tiêu vi sinh vật XV

2.4.5 Ph ụ gia thực phẩm XV 2.5 Phương pháp thử XV 2.6 Bao gói, ghi nhãn, bảo quản và vận chuyển XVI

2.6.1 Bao gói XVI

2.6.2 Ghi nhãn XVI

2.6.3 B ảo quản XVI

2.6.4 Vận chuyển XVI

3 CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XVII3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến hoạt tính của enzyme glucoamylase trong quá trình thủy phân tinh bột XVII3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme amylase và thời gian đến khả năng thủy phân nguyên liệu mít nghệ XVII3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của độ Brix và giá trị pH đến hàm lượng rượu sinh ra trong quá trình lên men rượu vang mít XVIII

4 CÁC KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THỐNG KÊ XIX4.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến hoạt tính của enzyme glucoamylase trong quá trình thủy phân tinh bột XIX4.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme glucoamylase và thời gian đến khả năng thủy phân nguyên liệu mít nghệ XIX4.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của độ Brix và giá trị pH đến hàm lượng rượu sinh ra trong quá trình lên men rượu vang mít XXCác chỉ tiêu cảm quan rượu XXI

4.3.1 Màu s ắc XXI

4.3.2 Mùi XXII

4.3.3 Vị XXII

DANH SÁCH HÌNH

Trang

Hình 1 Trái mít nghệ 3

Hình 2 Cơ chế phân cắt của pectinesterase 6

Hình 3 Cơ chế phân cắt của polygalacturonase 7

Hình 4 Cơ chế phân cắt của pectin lyase 7

Hình 5 Cơ chế phân cắt của pectin lyase 8

Hình 6 Cơ chế phân cắt của hệ enzyme pectinase 8

Hình 7 Cơ chế phân cắt của hệ enzyme amylasa 11

Hình 8 Nguyên liệu trái mít 31

Hình 9 Múi mít sau khi xử lý 31

Hình 10 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt và pH đối với hoạt tính của glucoamylase 33

Hình 11 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hàm lượng đường khử sinh ra ở các mức nồng độ enzyme glucoamylase khác nhau 35

Hình 12 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ rượu theo thời gian lên men 36

Hình 13 Các mẫu rượu thành phẩm 38

Hình 14 Đồ thị biểu thị sự ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến hoạt tính amylase 41 Hình 15 Xây dựng đồ thị chuẩn methanol VII

DANH SÁCH BẢNG

Trang

Bảng 1 Thành phần hoá học của múi mít tính cho 100g 4

Bảng 2 Thành phần hoá học của hạt mít tính cho 100g 4

Bảng 3 Thành phần các acid amin không thay thế có trong hạt mít 5

Bảng 4 Đặc điểm của α- amylase 9

Bảng 5 Đặc tính của glucoamylase 10

Bảng 6 Thành phần của nguyên liệu 31

Bảng 7 Hàm lượng đường khử thu được sau quá trình đường hóa ở điều kiện pH và nhiệt độ khác nhau 32

Bảng 8 Hàm lượng đường khử thu được sau quá trình thủy phân bằng enzyme amylase với các mức nồng độ và thời gian khác nhau 34

Bảng 9 Sự thay đổi hàm lượng cồn theo thời gian lên men 36

Bảng 10A Ảnh hưởng của pH và độ Brix đến hàm lượng rượu sinh ra 37

Bảng 10B Ảnh hưởng của độ Brix đến hàm lượng rượu sinh ra theo thời gian 37

Bảng 10C Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng rượu sinh ra theo thời gian 37

Bảng 11A Ảnh hưởng của pH và độ Brix đến chỉ tiêu đánh giá cảm quan về màu sắc và độ trong của các mẫu rượu thành phẩm 38

Bảng 11B Ảnh hưởng của pH và độ Brix đến chỉ tiêu đánh giá cảm quan về mùi của các mẫu rượu thành phẩm 38

Bảng 11C Ảnh hưởng của pH và độ Brix đến chỉ tiêu đánh giá cảm quan về vị của các mẫu rượu thành phẩm 38

Bảng 12A Kết quả đánh giá cảm quan các chỉ tiêu của rượu vang mít chưa nhân thêm hệ số quan trọng 39

Bảng 12B Kết quả đánh giá cảm quan rượu vang mít theo tiêu chuẩn Việt Nam 39

Bảng 13 Phân tích thành phần hóa học của sản phẩm 40

Bảng 14 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến hoạt tính của enzyme amylase 41 Bảng 14A Bảng điểm mô tả đánh giá cảm quan chỉ tiêu màu sắc-độ trong

của rượu vang mít XI Bảng 14B Bảng điểm mô tả đánh giá cảm quan chỉ tiêu mùi của rượu vang mít XI

Bảng 14C Bảng điểm mô tả đánh giá cảm quan chỉ tiêu vị của rượu vang mít XII Bảng 15 Cơ sở phân cấp chất lượng sản phẩm dựa trên điểm chung có trọng lượng XII Bảng 16 Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến hoạt tính của enzyme amylase XVI Bảng 17 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme amylase và thời gian đến khả năng

thủy phân nguyên liệu mít nghệ XVII Bảng 18 Phân tích các chỉ tiêu hóa học của sản phẩm XVIII

Bảng A – Yêu cầu về cảm quan của rượu vang XIV

Bảng B – Các chỉ tiêu hoá học của rượu vang XIV

Bảng C – Giới hạn tối đa hàm lượng kim loại nặng của rượu vang XIV

Bảng D – Các chỉ tiêu vi sinh vật của rượu vang XV

Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Giới thiệu

Hiện nay, xã hội ngày càng phát triển, cuộc sống được nâng lên, vì vậy, nhu cầu sử dụng thực phẩm của con người ngày càng tăng và đòi hỏi chất lượng cũng khắt khe hơn Tuy nhiên, những sản phẩm lên men vẫn là mặt hàng được nhiều người yêu thích bởi tính đa dạng và hương vị rất đặc trưng của chúng

Trong đó, có thể kể đến rượu vang trái cây, đây là loại rượu lên men từ các loại dịch quả không qua chưng cất, có độ cồn từ 9 – 15o Nó được xem là thức uống có lợi cho sức khoẻ vì thực chất chỉ là nước trái cây lên men Có nhiều nguồn thông tin cho rằng các sản phẩm thức uống lên men được sản xuất từ 7000 năm trước ở Babylon (hiện nay là Iraq), 5000 năm trước tại Ai Cập, 4000 năm trước tại Mexico

và 3500 năm trước tại Sudan (Dirar, 1993; Pedersen, 1979)

Nước ta với nguồn nguyên liệu trái cây phong phú là điều kiện thuận lợi để sản xuất loại sản phẩm rượu vang Nhưng do sản phẩm này rất đa dạng nên để cạnh tranh được thị trường thế giới cần phải lựa chọn nguyên liệu mới cho sản phẩm Và giải pháp đưa ra là nghiên cứu về nguyên liệu rượu vang mít

Mít có nguồn gốc từ Ấn Độ, được trồng rộng rãi ở Malaysia, Indonexia, Philipin,

là loại cây dễ trồng, không kén đất, thời gian cho trái dài, có thể hàng trăm tuổi Và Việt Nam cũng được xem là xứ sở của cây mít, vì thế việc sản xuất sản phẩm rượu vang mít có thể tiến hành nghiên cứu được

Tuy vậy, nguyên liệu có vách tế bào dày, hàm lượng protopectin và tinh bột còn cao nên gây khó khăn cho việc trích ly dịch quả cũng như việc làm trong dịch quả Do vậy, việc sử dụng các chế phẩm sinh học để nâng cao chất lượng rượu vang từ nguồn nguyên liệu mít là rất có ý nghĩa Áp dụng phương pháp này nhằm tạo ra một sản phẩm rượu vang hứa hẹn nhiều triển vọng với hương vị thơm ngon đặc trưng của trái mít

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Với mục tiêu cải thiện chất lượng rượu vang mít, đề tài tiến hành trên cơ sở nghiên cứu sử dụng chế phẩm amylase và chế phẩm pectinase trong việc làm trong và khảo sát các điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men nhằm cải thiện giá trị cảm quan rượu vang mít

1.3 Nội dung nghiên cứu

Với mục đích sử dụng chế phẩm enzyme amylase và chế phẩm enzyme pectinase đường hóa nguyên liệu phá hủy pectin của dịch quả trước lên men để cải thiện chất lượng rượu vang mít: tăng hiệu suất trích ly rượu, cải thiện màu sắc và độ trong của rượu, cải thiện hương vị thơm ngon của rượu vang mít, nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm:

- Phân tích thành phần nguyên liệu mít nghệ

- Khảo sát ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến hoạt tính của enzyme amylase trong quá trình thủy phân tinh bột

- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme amylase và thời gian đến khả năng thủy phân tinh bột trong nguyên liệu mít nghệ

- Khảo sát ảnh hưởng của độ Brix và giá trị pH đến hàm lượng rượu sinh ra trong quá trình lên men

- Khảo sát ảnh hưởng độ Brix và giá trị pH đến giá trị cảm quan của rượu vang mít

- Phân tích đánh giá chất lượng rượu thành phẩm

Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Cây Mít

Theo bách khoa toàn thư Wikipedia, cây mít có danh pháp khoa học là Artocarpus heterophyllus thuộc giới Plantae, ngành Magnoliophyta, lớp Magnoliopsida, bộ Rosales , họ Moraceae, loài Heterophyllus Cây mít còn có tên khoa học khác là Artocapus integrifolius.

Mít được xếp vào loại cây lâu năm, từ khi trồng đến khi cho trái có thể từ 5 đến 7 năm tuổi, thời gian cho quả tương đối dài, khoảng 50 năm Quả mít thuộc loại quả phức, có hình bầu dục kích thước (30-60) cm x (20-30) cm Mít ra quả vào khoảng giữa mùa xuân và chín vào giữa và cuối mùa hè (tháng 5-10) Ở miền Nam nước ta, mít ra hoa gần như quanh năm nhưng cũng tập trung vào đầu mùa mưa

Cây mít được cho là có nguồn gốc ở phía

tây dãy núi Ghats của Ấn độ và

Bangladesh Hiện nay, cây mít được trồng

nhiều ở Ấn Độ, Malaysia, Thái Lan,

Philipin, Braxin, các nước Đông Dương

và vùng nhiệt đới

Ở Việt Nam cây mít được trồng phổ biến

ở các vùng nông thôn Mít có nhiều loại

như mít mật, mít dai, mít tố nữ (đặc sản

của miền Nam) v.v, ngoài giá trị dinh

dưỡng trong ẩm thực, nhiều bộ phận của cây mít cũng được sử dụng trong các vị thuốc

Ở Ấn Độ, mít hộp (múi mít đóng hộp với nước đường) là một mặt hàng xuất khẩu quan trọng Trong mấy năm qua, Viện công nghiệp thực phẩm cũng đã nghiên cứu sản phẩm này và bước đầu đã thu được kết quả Ngoài việc đóng hộp múi mít với nước đường, người ta còn chế biến mặt hàng nước mít đóng hộp

Ở nước ta, nhân dân còn sử dụng quả mít non, mít già để chế biến các món ăn hoặc phơi khô như một loại lương thực phụ Nhiều món ăn chế biến từ mít chứa nhiều giá trị về dinh dưỡng và cảm quan như: mắm mít (Nghệ An), nộm mít, bánh mít, mít farci, là những món ăn quen thuộc của nhân dân miền trung

Quả mít có giá trị lương thực, thực phẩm cao Quả mít được chia làm 3 phần: vỏ quả và xơ chiếm khoảng 50 %; thịt quả (múi mít không hạt) chiếm 29 % và hạt chiếm khoảng 12 % Trong đó, múi mít rất giàu về dinh dưỡng Ta có (Bảng 1) thể hiện thành phần hóa học của múi mít

Hình 1 Trái mít nghệ

Bảng 1 Thành phần hoá học của múi mít tính cho 100g

Chất khoáng

Calci Phospho Sắt Natri Kali Vitamine

Vitamine A Thiamine Niacine Vitamine C

72,0-77,2 g 1,3-1,9 g 0,1-0,3 g 18,9-25,4 g 6,4-8,0g 1,0-1,1 g 0,8-1,0 g

22 mg

38 mg 0,5 mg

( Theo tài li ệu của www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp.)

Múi mít được xếp vào loại thịt quả có giá trị dinh dưỡng cao thì hạt mít cũng được xem là loại hạt có giá trị về mặt lương thực Hạt mít tươi (mới lấy ở quả ra) có 52-57% nước, 7% protein và 38% chất bột đường Ta có (Bảng 2) thể hiện thành phần hóa học của hạt mít

Bảng 2 Thành phần hoá học của hạt mít tính cho 100g

51,6-57,77 g 6,6 g

0,4 g 38,4 g 1,5 g 1,25-1,50 g 0,05-0,55 mg 0,13-0,23 mg 0,5 mg 0,002-1,2 mg

407 mg

( Theo tài li ệu của www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp.)

Khi xét về giá trị dinh dưỡng của hạt mít người ta chú ý đến các thành phần acid amin - đặc biệt là acid amin không thay thế có trong protein của hạt mít Ta có (Bảng 3) thể hiện thành phần các acid amine không thay thế trong hạt mít

Bảng 3 Thành phần các acid amin không thay thế có trong hạt mít

Các acid amin mg/100g nitơ Các acid amin mg/100g nitơ Valine

Giống mít nghệ cao sản có tên là Artocarplus hectorophyllus, là giống mít chịu khô

hạn tốt, chống được giông bão Trái to, múi thơm, giòn, ngọt, thích hợp ăn tươi hoặc chế biến xuất khẩu rất tốt, ngoài ra có thể sử dụng làm thức ăn chăn nuôi và lấy gỗ Mít nghệ dễ trồng, ít công chăm sóc, ít sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, cho năng suất cao Mít nghệ và mít tố nữ được xem là hai giống mít được trồng phổ biến ở Việt Nam

2.1.2 Thu hoạch và bảo quản mít sau thu hoạch

Mít là loại trái cây lớn nhất trong các loại trái cây phát triển từ hoa Có thể nặng đến

80 lb (36,32kg) dài khoảng 36 in (90cm) đường kính khoảng 20 in (50cm)

Mít có độ chín thuần thục sau 3 đến 8 tháng ra hoa Thời gian này dài ngắn tuỳ thuộc từng giống mít Khi chín có sự thay đổi màu sắc của trái mít từ màu xanh nhạt sang màu vàng đậm Khi mít chín quá chúng sẽ hoá nâu và hư hỏng nhanh

Một số thí nghiệm chỉ ra rằng: có thể kéo dài quá trình của trái mít từ 3 đến 6 tuần trong kho mát ở nhiệt độ 52-55oF (11,11oC-12,78oC) và độ ẩm tương đối của không khí 85 đến 95%

Ở Jamaica, người ta có thể làm tăng nhanh quá trình chín và cải thiện mùi của trái mít bằng cách cắt phần đầu có cuống của trái mít

2.2 Enzyme pectinase và đặc tính kỹ thuật

2.2.1 Pectinesterase (EC 3.1.1.11)

Pectinesterase (PE) có tên gọi là pectin-pectinhydrolase (EC 3.1.1.11), là enzyme

xúc tác thuỷ phân của các nhóm methyl ester của các gốc galacturonate nằm kề đơn

vị không bị ester hoá Tức là phân cắt các nhóm methoxyl (-COOCH3) đứng cạnh các nhóm -COOH tự do Sản phẩm tạo thành là acid pectic hay acid pectinic và methanol

Hình 2 Cơ chế phân cắt của pectinesterase

Đối với enzyme thu nhận từ vi sinh vật (nấm mốc) thì pH tối ưu là 4,5-5,5 và nhiệt

độ hoạt động tối ưu là 30-45 oC và bị vô hoạt ở 62 oC

Cấu trúc khác nhau của chuỗi galacturonan, chẳng hạn như: các gốc bị acetyl hoá, các nhóm ester bị chuyển đổi thành amide hay bị khử đến rượu bậc I hay sự tồn tại của các vùng có nhiều mạch nhánh sẽ ức chế hoạt động của enzyme pectinesterase Polygalacturonic acid cũng là chất ức chế cạnh tranh của enzyme pectinesterase Tốc độ đề ester hoá trên mạch pectin phụ thuộc vào độ dài của mạch Đối với enzyme pectinesterase có nguồn gốc từ thực vật tấn công vào hoặc đầu không khử hoặc gần với nhóm carboxyl tự do và tiến dọc theo phân tử bằng cơ chế chuỗi đơn Còn đối với enzyme pectinesterase có nguồn gốc từ nấm mốc thì phân cắt theo cơ chế đa mạch, do đó các nhóm methoxyl bị lấy đi một cách ngẫu nhiên Tức là xúc tác phản ứng từ bên trong

2.2.2 Polygalacturonase

Polygalacturonase xúc cắt sự phân cắt các liên kết α-1,4-D-glycoside Dựa vào cơ chế tác dụng với cơ chất, người ta chia enzyme polygalacturonase 2 loại:

- Endopolygalacturonase có tên danh pháp poly-α-1,4-D-galacturonidglycano

hydrolase (EC 3.2.1.15), thủy phân liên kết α-1,4-D-glycoside trong phân tử galacturonid tấn công ngẫu nhiên vào mạch cơ chất, hoạt động của enzyme này làm giảm nhanh độ nhớt của dịch quả;

- Exopolygalacturonase có tên danh pháp poly-α-1,4-D-galacturonidgalacturon hydrolase (EC 3.2.1.40), thủy phân liên kết α-1,4-D-glycoside trong phân tử galacturonid bắt đầu từ đầu không khử tạo ra acid galacturonic là sản phẩm thuỷ

phân chiếm ưu thế Hoạt động của enzyme exo-PG làm tăng nhanh sự tạo thành các

PME có nguồn gốc từ nấm mốc, pH tối thích 4,5

PME có nguồn gốc từ thực vật, pH tối thích > 7,0

nhóm khử và làm tăng chậm độ nhớt của dung dịch cơ chất Sự thuỷ phân của các enzyme này bị hạn chế bởi sự tồn tại của các mạch nhánh trong cơ chất

Hình 3 Cơ chế phân cắt của polygalacturonase

Cơ chất thích hợp cho hoạt động của enzyme polygalacturonase là các phân tử pectin có độ methoxyl thấp pH tối ưu cho enzyme hoạt động là 4,0 - 5,5

2.2.3 Lyases (EC 4.2.2.10)

Bao gồm hai nhóm: pectin lyase và pectate lyase

Đối với nhóm pectin lyase: xúc tác sự phân cắt các đơn vị galacturonate bị ester hoá Với enzyme này, chỉ có hoạt tính của enzyme endo-pectin lyase (EC 4.2.2.10) được tìm thấy Enzyme này được trích ly từ nguồn nấm mốc, pH hoạt đông tốt là 5 – 6 và không cần ion Ca2+ để hoạt động

Hình 4 Cơ chế phân cắt của pectin lyase

Cơ chất thích hợp là pectin có độ methoxyl thấp

Gồm 2 loại:

Endopolygalacturonase

Exopolygalacturonase

pH tối thích 4,0 - 5,5

Cơ chất thích hợp là pectin có độ methoxyl cao

Đối với enzyme này chỉ có hoạt tính Endopolygalacturonase được nhận biết

pH tối thích 5,0 - 6,0

Enzyme này có nguồn gốc từ nấm mốc

Đối với nhóm pectate lyase gồm 2 loại: exo-poly(1,4-α-D-galacturonide) lyase và endo-poly(1,4-α-D-galacturonide) lyase Cả hai enzyme này đều có khoảng pH tối ưu: 8 - 9,5 và cần ion Ca2+ để hoạt động Enzyme này có nguồn gốc từ thực vật, vi khuẩn và nấm mốc

Hình 5 Cơ chế phân cắt của pectin lyase

Hình 6 Cơ chế phân cắt của hệ enzyme pectinase

Không thuỷ phân mà cắt các đơn vị galacturonate

Cơ chất thích hợp pectin có độ methoxyl thấp

Cần Ca2+ để hoạt động

pH thích hợp 8 - 9,5

Có nguồn gốc từ nấm mốc, vi khuẩn và thực vật

2.3 Enzyme amylase và đặc tính kỹ thuật

Enzyme amylase là enzyme tinh bột, đóng vai trò rất quan trọng trong thực phẩm

Hệ enzyme này gồm nhiều loại: α-amylase, β-amylase, γ-amylase và một số mới tìm ra từ nguồn gốc vi sinh vật là: isoamylase, pullutanase

2.3.1 α-amylase (EC 3.2.1.1)

Có khả năng phân cắt mối liên kết α – 1,4 glucoside ở bất kì vị trí nào trên mạch tinh bột đã được hồ hóa và sản phẩm tạo thành gồm các dextrin có phân tử lượng thấp là chủ yếu, ít maltose và glucose

Dưới tác dụng của α-amylase, dung dịch hồ tinh bột sẽ bị làm loãng nhanh chóng và các dextrin sẽ được tạo thành cho phản ứng màu với iodine hay cho màu đỏ nâu Do

đó, có thể xác định hoạt tính của α-amylase bằng cách đo độ nhớt của dung dịch tinh bột hoặc xác định lượng tinh bột đã bị phân giải dựa vào phản ứng màu với iodine hoặc bằng cách xác định đường khử tạo thành (Nguyễn Đức Lượng, 2002) Chúng được hoạt hoá bởi ion hoá trị I như Cl- > Br- >I- và bị kìm hãm bởi ion kim loại nặng như Cu2+, Hg2+ … α-amylase kém bền trong môi trường acid nhưng khá bền nhiệt (bền nhất trong hệ enzyme amylase)

Ta có (Bảng 4) thể hiện các đặc tính kĩ thuật của enzyme α-amylase được trích ly từ các nguồn khác nhau:

Bảng 4 Đặc điểm của α- amylase

STT Enzyme Nguồn Khoảng pH hoạt động và khoảng pH tối ưu Nhiệt độ tối ưu (o C)

1 α- amylase vi khuẩn Bacillus subtilis 4,5 – 9,0

(6,5 – 7,5)

70 – 85 (95)

2 α- amylase vi khuẩn chịu nhiệt Bac licheniformic 5,8 – 8,0

(7,0)

90 – 105 (120)

β-amylase rất bền khi không có ion Ca2+, bền với acid hơn α- amylase nhưng không bằng glucoamylase và bị kìm hãm bởi ion kim loại nặng như Cu2+, Hg2+ , urê, ozon, iod,…

2.3.3 Glucoamylase (EC 3.2.1.3)

Glucoamylase phân hủy tinh bột thành những dextrin có phân tử thấp, liên tục tách gốc glucose và cuối cùng tạo thành glucose mà không cần có một enzyme amylase nào khác

Enzyme này khá bền với acid nhưng lại kém bền dưới tác dụng của rượu etylic, aceton, không bền với ion kim loại nặng như Cu2+, Hg2+.… có tác dụng thủy phân tinh bột, glucogen, polysacarit đồng loạt ở các mối nối liên kết α – 1,4 glucoside

Nó có giá trị đặc biệt trong sản xuất rượu, chuyển những dextrin có phân tử cao không lên men được và do đó nâng cao được hiệu suất nấu rượu từ các tinh bột.(Lương Đức Phẩm, 2004)

Ta có (Bảng 5) thể hiện các đặc tính kĩ thuật của enzyme glucoamylase được trích ly

2.3.4 Isoamylase(EC 3.2.1.68) và pullulanase (EC 3.2.1.41)

Isoamylase là enzyme thu nhận từ nấm men và nấm sợi còn pullulanase là enzyme

thu nhận từ vi khuẩn Aerobacter aerogenes hay từ Klebsiella

Dưới tác dụng của isoamylase hoặc pullulanase, sản phẩm tạo thành sẽ là glucose Trong quá trình thuỷ phân, người ta thường sử dụng enzyme này với amyloglucosidase Hoạt tính tối ưu của chúng ở pH 6,0 và nhiệt độ 60oC Khi thuỷ phân cùng với amyloglucosidase, hoạt tính tối ưu của chúng ở pH 4,0-5,0 và nhiệt

độ 45oC

Hình 7 Cơ chế phân cắt của hệ enzyme amylasa

2.3.5 Chế phẩm enzyme AMG 300L

AMG – Amyloglucosidase Novo – là một chất exo-1,4-α-D-glucosidase

(gluco-amylase) được sản xuất từ chủng vi sinh vật chọn lọc có tên là Aspergillus niger bằng sự lên men chìm Tên theo hệ thống là 1,4-α-D-Glucan glucohydrolase

(EC.3.2.1.3)

Enzyme thuỷ phân các cầu nối α-1,4 và α-1,6 trong tinh bột

Trong quá trình thuỷ phân các gốc glucose được tách rời theo thứ tự từ đầu không khử của phân tử chất nền Mức độ thuỷ phân tuỳ thuộc vào loại liên kết cũng như chiều dài chuỗi các mối nối; liên kết α-1,4 dễ dàng thuỷ phân hơn liên kết α-1,6 Chế phẩm AMG 300L ở dạng lỏng, có màu nâu, có độ đặc chung là 1,2g/ml

Khi AMG (ở dạng lỏng) được tồn trữ ở 25oC, hoạt tính phổ biến được duy trì ít nhất

06 tháng Khi tồn trữ ở 5oC sản phẩm giữ được hoạt tính phổ biến trong ít nhất một năm

Đối với các phẩn ứng lâu (40 – 100 giờ) như là để sản xuất đường glucose sirúp với năng suất cao, các điều kiện tối ưu được đề nghị là pH 4,5 và nhiệt độ 60oC

Sự trao đổi ion hay xử lý carbon của dung dịch đường thường sẽ làm mất hoạt tính của chế phẩm AMG Với hình thức khác, hoạt tính của chế phẩm AMG có thể mất bằng cách đun dung dịch đến 80oC trong 5 phút hoặc 75oC trong khoảng 40 phút (NOVO Nordish A/S, B296 & B194)

2.4 Nấm men

Trong sản xuất cồn, rượu vang và bia người ta hay dùng chủng Saccharomyces và

được phân chia thành các dạng:

Lên men nổi mà đặc điểm của nó là trong giai đoạn lên men chính chúng tạo trên bề mặt một lớp bọt tương đối dày, trạng thái này được duy trì cho đến khi lên men gần kết thúc Sau đó nấm men sẽ lắng dần nhưng chậm và không tạo thành lớp men xít, bám chắc ở đáy thùng Theo cấu trúc thì nấm men nổi thuộc dạng hạt, chúng ít liên kết nhau thành chuỗi Đối với loại nấm men lên men nổi thì nhiệt độ lên men thích hợp ở 20 – 28oC

Nấm men chìm chỉ phát triển ở lơ lửng và ở đáy môi trường lên men, chúng không tạo thành bọt dày trên bề mặt, lắng nhanh khi lên men kết thúc và tạo thành lớp men xít, bám chắc ở đáy thùng Nhiệt độ thích hợp cho nấm men loại này là 5 - 10oC Đặc điểm nổi bật của nấm men chìm là một số chủng có chứa enzyme α-galactosidase nên men hoàn toàn đường rafinose Còn đối với nấm men nổi thì chỉ

có một số ít chủng có khả năng chuyển hoá chỉ được 1/3 đường rafinose thành rượu

và CO2

Ngoài tính chất chung là nấm men có khả năng chuyển hoá đường thành rượu và

CO2 thì trong mỗi ngành sản xuất đều có những đòi hỏi đặc thù Ví dụ: nấm men dùng trong sản xuất bia và rượu vang phải cho sản phẩm mùi đặc trưng thơm ngon; đồng thời phải lắng tốt và giúp cho dịch lên men nhanh chóng

Các nòi nấm men được sử dụng trong sản xuất rượu vang thường có khoảng nhiệt

độ thích hợp 18 – 25oC, ở 35oC sinh sản của chúng bị ức chế, ở 40oC sinh sản bị ngừng hoàn toàn, ở nhiệt độ thấp hơn 16oC sinh sản và lên men bị kéo dài Các điều kiện lý hóa, thành phần và chất liệu dịch quả cũng như pH môi trường có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình sống của nấm men

Ch ủng nấm men thường sử dụng trong sản xuất rượu vang

Ngày nay trong công nghệ sản xuất rượu vang, người ta thường sử dụng các chủng

nấm men như: Saccharomyces ellipsodues, Saccharomyces oriformis (Osterwalder) Các chủng nấm men này có tốc độ lên men mạnh mẽ tạo ra các sản

phẩm chứa 18-20% ethanol Đặc trưng của nấm men vang là có hình ellip hoặc ellip kéo dài Trong điều kiện thuận lợi, nấm men sinh sản bằng cách nảy chồi; trong điều kiện không thuận lợi chúng sinh sản bằng cách tạo bào tử

- Saccharomyces vini: Đây là tên dùng phổ biến hiện nay, trước đây người ta gọi là

Saccharomyces vini Meyer hay là Saccharomyces ellipsoideus, theo Lodder là Saccharomyces cerevisiae Hansen

Trong quá trình lên men nước quả, nấm men này sử dụng nguồn dinh dưỡng cacbon

là đường, cồn và acid hữu cơ; có tác nhân sinh trưởng là acid pantotenic, biotin, mezoinzit, tiamin và piridoxin; ngoài ra chúng còn có các đặc tính riêng về khả năng tạo cồn, chịu sunfit, tổng hợp các cấu tử bay hơi và các sản phẩm thứ cấp cho rượu vang có mùi đặc trưng riêng biệt Nhiều nòi của nấm men này trong lên men tạo được một lượng rượu chỉ đạt 8 -10 % so với thể tích

Ở giai đoạn cuối của quá trình lên men Saccharomyces vini kết lắng nhanh và làm trong rượu Sau đó chúng thường bị già, không tiếp tục chuyển đường thành cồn và

bị chết rất nhanh

- Saccharomyces oviformic: Men này được tách từ nước nho tự lên men, có khả năng chịu được lượng đường và cồn cao, lên men kiệt đường và tạo ra lượng cồn tới

18 độ cồn Giống này lên men được glucose, fructose, manose, saccarose, maltose

và 1/3 rafinose và không lên men được lactose, pectose (Nguyễn Đức lượng, 2002)

2.5 Giới thiệu về rượu vang

2.5.1 Lịch sử rượu vang

Theo tác giả (Tô Việt, 2005) thì lịch sử hình thành của rượu vang như sau:

Truyền thuyết của dân tộc Ba Tư (hiện nay là Iran) cho rằng: một ông vua xứ Ba Tư

đã vô tình để quên các chùm nho trong một vại sành trên nắp có đề chữ “độc dược” Một bà vợ kế của vua bị ruồng bỏ, đã quyết định kết liễu đời mình Bà tìm ra chiếc vại sành nói trên và lấy nước nho ra uống, vì lầm tưởng đó là thuốc độc

Khoảng 5000 năm trước, rượu nho đã có mặt ở Ai Cập, sau đó được người Hy Lạp

kế thừa và truyền nghề lại cho người La Mã, người La Mã truyền lại cho người Gaulois

Đến thế kỷ thứ VI (Tr.CN), người Gaulois đã nghĩ ra việc dự trữ rượu (tồn trữ rượu) trong các thùng gỗ

Tới thời Trung Cổ, rượu vang Pháp đã được xuất sang các nước khác như: Anh, Bỉ,

Hà Lan,

Còn ở Việt Nam, từ khi các nhà truyền đạo phương Tây vào Việt Nam truyền đạo thì rượu vang nho cũng du nhập vào Việt Nam Đến nay thì sản phẩm rượu vang ở nước ta trở nên rất phong phú Ngoài rượu vang nho thì thị trường nước ta còn xuất hiện các sản phẩm rượu vang được sản xuất từ các loại trái cây nhiệt đới: rượu vang dứa, rượu vang sim (đặc sản Phú Quốc),

2.5.2 Các loại rượu vang

Theo giới tiêu dùng thì rượu vang được phân thành 4 loại:

Vang bàn

Là vang đỏ, vang trắng và vang hồng có hàm lượng rượu từ 9 - 14 %, thường dùng trong bữa ăn

Vang sủi tăm

Còn gọi là Champagne, có từ 8 – 12 % cồn, thường dùng vào những dịp liên hoan

và bữa ăn sang trọng Vang sủi tăm là do thêm CO2 Loại nổi tiếng được sản xuất từ các giống nho trồng ở vùng Champagne nước Pháp

Vang nặng

Là rượu vang có thêm rượu mạnh Brandy để tăng hàm lượng cồn, thường là 17 – 22

% Vang nặng thay đổi nồng độ giữa loại ngọt và không ngọt Loại không ngọt có nồng độ cao hơn thì dùng làm vang khai vị, còn loại ngọt dùng để tráng miệng

Vang mùi

Có hàm lượng cồn từ 15 – 20 % là vang được cường hóa và thêm mùi thơm

2.6 Biến đổi sinh hoá trong quá trình lên men

Trong quá trình lên men, lượng C2H5OH và CO2 được hình thành tăng dần theo tốc

độ và thời gian lên men Lượng CO2 sinh ra bám vào tế bào nấm men, nổi lên trên

bề mặt dịch lên men, khi gặp không khí, CO2 thoát vào không khí, còn tế bào nấm men bị chìm xuống Tế bào nấm men sinh ra ngày càng nhiều do sự phát triển mạnh về sinh khối và chuyển động trong thiết bị lên men nhờ áp lực sinh ra của quá trình lên men, có tạo thành khí CO2

+ Quá trình phân giải yếm khí bắt đầu từ phosphorin hóa đường Dưới tác dụng của enzyme hexokinase, một nhóm phosphat của ATP được xúc tác chuyển đến glucose

O

OHOHO

OH

OHHOH

H

Phospho hexose isomerase

+ Tiếp tới giai đoạn phosphorin hóa mới, dưới tác dụng của enzyme phosphofructokinase cơ chất fructose-6-phosphat được chuyển hóa thành fructose-1,6-diphosphat

OHOHO

OH

OHHOH

OHOOHATP

ADP

Phosphofructokinase

+ Tiếp đến giai đoạn phân hủy fructose-1,6-diphosphat dưới tác dụng của enzyme

aldolase thành hai phân tử phosphotrimose là: phosphoglyceraldehyd (PGA) và

CH2OP

OHO

C

CH2OP

OHOOH

CHO

Fructose-1,6-phosphate

+ Giai đoạn đồng phân hóa, dưới tác dụng của enzyme triophosphat isomerase, các phân tử phosphodihydroxyaceton được chuyển hóa thành phosphoglyceraldehyde

OHOOH

CHO

Dưới tác dụng của enzyme glyceraldehyde phosphatdehydrogenase, 3-phosphat bị oxy hóa và phosphorin hóa để tạo thành acid-1,3-diphosphoglyceric

P

~ P

O _ 2ADP

2ATP

2 2

Phosphoglycerate kinase

P

Năng lượng được giải phóng ra trong phản ứng này lập tức được dự trữ trong ATP

do phosphat chứa liên kết cao năng được chuyển từ acid-1,3-diphosphoglyceric đến ADP và tạo thành ATP

+ Giai đoạn tiếp theo, acid 3-phosphoglyceric được chuyển hoá thành acid phosphoglyceric

O _

+ Giai đoạn tạo thành acid phosphoenolpyruvic (PEP) nhờ enzyme enolase

Do mất một phân tử nước nên acid 2-phosphoglyceric phân bố lại năng lượng nội phân tử và chuyển hoá thành acid phosphoenolpyruvic này chứa liên kết cao năng

CH2

C O

O _

H2O

Enolase

+ Tạo thành ATP và enolpyruvic

Dưới tác dụng của phosphotransferase (hay pyruvatphosphokinase) gốc acid phosphoric có liên kết cao năng, được chuyển từ acid phosphoenolpyruvic đến ADP

và tạo thành ATP và acid enolpyruvic

CH2

C O

O _ 2

2ADP

2ATP

Pyruvate kinase

+ Sự tạo thành acid enolpyruvic là hợp chất không bền vững và sẽ chuyển thành acid pyrucic bền vững hơn

C -OH

CH2

C O

O _

CH3

C O

O _

+ Dưới tác dụng của enzyme pyruvat decarboxylase phân tử acid pyruvic sẽ bị khử

CO2 và tạo thành acetaldehyde

C

C O

O _

CH3

C O O

+ Sau đó acetaldehyde được khử thành etanol dưới tác dụng của enzyme alcohol dehydrogenase

C O O

CH32

CH3

CH22

Nhiều loài nấm men Saccharomyces có đặc trưng là phát triển trên bề mặt của môi

trường lên men rượu vang và có một số loài tạo được một vòng váng xung quanh bề mặt Việc tạo váng trên bề mặt của rượu vang là dấu hiệu của sự chuyển qua giai đoạn oxy hoá của nấm men

Trong giai đoạn oxy hoá, những nấm men gây váng là nguyên nhân của những biến đổi sinh hoá về thành phần của rượu vang, tạo ra những sản phẩm mới tham gia vào

sự hình thành mùi vị và hương thơm của rượu vang

Những nấm men gây váng cũng có thể oxy hoá được cồn bậc cao: butylic, propilic Theo nghiên cứu của Marsilla, hàm lượng glycerine giảm đi 50% so với ban đầu Saenko, Schanderl và các cộng sự đã thông báo là những nấm men gây váng có thể phân hủy acid acetic (Nguyễn Đức Lượng, 2002)

2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

2.7.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men

Mỗi vi sinh vật đều có nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của chúng Đối với nấm

men Saccharomyces, nhiệt độ tối ưu nằm trong giới hạn 28-32oC Tuy nhiên, nếu bắt đầu lên men ở nhiệt độ thấp thì khả năng lên men cao và sẽ kéo dài hơn

Mặt khác, nếu có điều kiện làm lạnh dịch lên men tới 16-18oC sẽ hạn chế được sự phát triển của tạp khuẩn Ở nhiệt độ này thì tốc độ lên men sẽ chậm nhưng chất lượng sản phẩm lên men tốt do hạn chế được sự lên men sinh ra các sản phẩm phụ như: methanol, glycerin và các rượu bậc cao

Ở nhiệt độ cao, hoạt tính của nấm men sẽ giảm nhanh, nhưng chủ yếu là trong điều kiện nhiệt độ này dịch lên men tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn lactic và nấm men dại phát triển

2.7.2 Ảnh hưởng của pH

Nồng độ của ion H+ trong môi trường lên men có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của nấm men Chúng có khả năng làm thay đổi điện tích các chất của vỏ tế bào, làm tăng hoặc giảm mức độ thẩm thấu của các chất dinh dưỡng cũng như chiều hướng của quá trình lên men Mỗi vi sinh vật chỉ có thể hoạt tốt trong trạng thái ion nhất định, trạng thái này phụ thuộc vào pH của môi trường lên men

Trong điều kiện lên men rượu, pH tối ưu để tạo ra rượu etylic là 4,5-5,5 Nếu tăng

pH thì bị nhiễm khuẩn, glycerine sẽ tạo ra nhiều hơn và do đó làm giảm hiệu suất lên men

Ở pH ≤ 4,2 nấm men phát triển tuy chậm hơn so với ở pH 4,5-5,0 nhưng tạp khuẩn hầu như không phát triển (Nguyễn Đình Thưởng, Nguyễn Thanh Hằng, 2000)

2.7.3 Ảnh hưởng của nồng độ dịch lên men

Nồng độ dịch đường lên men quá cao sẽ dẫn đến làm tăng áp suất và làm mất cân bằng trạng thái sinh lý của nấm men Kết quả là rượu nhiều sẽ ức chế không chỉ tạp khuẩn mà ức chế cả nấm men Mặt khác đường nhiều sẽ dẫn đến tổn thất hoặc kéo dài thời gian lên men Ngược lại nếu nồng độ dịch đường lên men thấp sẽ không kinh tế vì sẽ làm giảm năng suất của thiết bị lên men

Thường người ta khống chế nồng độ chất khô của dịch lên men rượu vang quả khoảng 22%Bx

2.7.4 Ảnh hưởng của ánh sáng

Ánh sáng là yếu tố kìm hãm hoạt động của nấm men vang Đặc biệt, các tia cực tím trong ánh sáng sẽ giết chết tế bào nấm men Vì vậy, quá trình lên men phụ thuộc vào thời tiết của từng mùa

Tuy nhiên, nếu sản phẩm rượu (hoặc dịch lên men) tiếp xúc với ánh sáng thì sẽ dẫn đến việc oxy hoá các loại vitamine của dịch lên men, làm giảm chất lượng sản phẩm

2.7.5 Ảnh hưởng ethanol

Sản phẩm chủ yếu của quá trình lên men kỵ khí là ethanol Ethanol kìm hãm hoạt động sống của tế bào nấm men, tuy nhiên mức độ kìm hãm khác nhau đối với từng

chủng, nòi nấm men khác nhau Ví dụ: đối với S ellipsoideus có thể chịu đựng

được độ cồn 18% thể tích Khả năng chịu đựng của nấm mốc, vi khuẩn thì kém hơn nhiều so với nấm men Điều này thực sự có ý nghĩa lớn trong sản xuất, bởi vì khi quá trình lên men kỵ khí bắt đầu xảy ra thì ethanol hình thành trong môi trường lên men có tác dụng kìm hãm sự phát triển nấm mốc, vi khuẩn và nấm men dại Vì thế, môi trường lên men chỉ tạo điều kiện cho nấm men vang phát triển

2.8 Sản phẩm phụ trong quá trình lên men

Trong quá trình lên men, ngoài sản phẩm chính là ethanol và CO2 còn tạo ra nhiều chất khác Bằng phân tích sắc kí người ta phát hiện trên 50 chất khác nhau, nhưng

có thể xếp thành 4 nhóm chính: acid, este, aldehyde và alcol cao phân tử

2.8.1 Sự tạo thành acid

Trong quá trình lên men rượu, luôn luôn có sự tạo thành các acid hữu cơ: acetic, lactic, citric, pyrovic và succinic nhưng nhiều nhất là acetic và lactic

Acid acetic có thể được tạo thành từ phản ứng oxy hoá khử giữa hai andehyd acetic:

CH3CHO + CH3CHO + H2O = CH3COOH + C2H5OH

Acid lactic được tạo thành bởi pyruvat dehydronase theo phản ứng:

CH3CO – COOH + NAD.H2 = CH3CHOHCOOH + NAD

Hoặc

CH2O(H2PO3)CHOHCHO + H2O = CH3CHOHCOOH + H3PO4

Glycerine và aldehyde đều là sản phẩm trung gian của lên men rượu Trong điều kiện lên men nhằm mục đích chỉ thu ethanol, người ta khống chế pH của dịch lên men trong giới hạn 4,5-5,2 Với điều kiện ấy lượng glycerin tạo thành chỉ chiếm 0,3-0,45% dịch sau lên men Glycerine chỉ được tạo thành trong giai đoạn cảm ứng khi mà lượng acetaldehyde tạo thành còn ít, hydro từ NADH2 được chuyển đến

glyceraldehyde-3-phosphat để tạo thành phosphat Sau đó phosphat bị mất gốc phosphat và tạo thành glycerin

2.8.2 Sự tạo thành alcol cao phân tử

Một trong những sản phẩm phụ quan trọng được tạo thành trong quá trình lên men rượu, là các rượu có số nguyên tử carbon lớn hơn hai Các rượu này tuy ít nhưng nếu có lẫn vào sản phẩm sẽ gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng sản phẩm Đó là các rượu propylic, izobutylic, Hàm lượng của chúng chỉ chiếm khoảng 0,4-0,5% so với cồn etylic nhưng gây cho sản phẩm có mùi hôi khó chịu

Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng, sự tạo thành alcol cao phân tử chỉ phụ thuộc vào cấu trúc và hàm lượng acid amin có trong dịch lên men Theo giáo sư Vexelop, việc tạo thành alcol cao phân tử xuất hiện chủ yếu trong giai đoạn sinh trưởng của nấm men Trong giới hạn pH từ 3,0 – 5,0, alcol cao phân tử tích tụ trong dịch lên men sẽ nhiều hơn, nhưng nếu tiếp tục tăng pH thì hàm lượng alcol cao phân tử sẽ giảm Sục khí vào dịch lên men sẽ làm tăng sự tạo thành alcol cao phân tử, bổ sung acid amin vào dịch lên men cũng làm tăng hàm lượng alcol cao phân tử (Nguyễn Đình Thưởng, Nguyễn Thanh Hằng, 2000)

Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Vật liệu

Địa điểm nghiên cứu

Thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm của Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ

Thời gian thực hiện

Đề tài được thực hiện từ ngày 26/02/2006 đến 18/5/2007

Nấm men thuần Saccharomyces cerevisiae;

Các chế phẩm enzyme thương mại: Glucoamylase và Pectinase

Hóa chất

Các hóa chất cần thiết dùng để phân tích: đường tổng, fufurol, aldehyd, ester, acid toàn phần như: NaOH 0,1N, Na2SO4, phenolphtalein, H2SO4,

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Sơ đồ sản xuất chung

Cồn thực phẩm

Nước Thịt quả Acid ascorbic 0,15%

Cấy nấm men 0,04%

Lên men chính

7 - 8 ngày

Lên men phụ

20 ngày Lọc 2

Điều vị

3.2.2 Phân tích thành phần nguyên liệu

+ Mục đích: phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu làm cơ sở để xây dựng phương pháp chế biến các thí nghiệm tiếp theo

Hàm lượng chất khô hòa tan: chiết quang kế

3.2.3 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến hoạt tính của enzyme glucoamylase trong quá trình th ủy phân tinh bột

+ Mục đích: tìm giá trị pH và nhiệt độ tối ưu cho sự phân giải tinh bột từ đó

áp dụng cho quá trình đường hóa nguyên liệu mít nghệ

Thủy phân (thời gian 15 phút)

Vô hoạt enzyme (thời gian 15 phút)

Phân tích đường khử

Thí nghiệm được tiến hành ngẫu nhiên với 2 nhân tố, 2 lần lặp lại;

Nhân tố A: các giá trị nhiệt độ (5 mức độ);

Hàm lượng đường khử trong dung dịch thủy phân bằng phương pháp Bertrand

3.2.4 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme glucoamylase và thời gian đến khả năng thủy phân nguyên liệu mít nghệ

+ M ục đích: xác định nồng độ enzyme amylase và thời gian thích hợp cho

hiệu suất thủy phân nguyên liệu đạt hiệu quả cao

+ Ph ương pháp tiến hành:

Múi mít chín đem xay nhuyễn;

Mỗi mẫu lấy 30g thịt mít xay nhuyễn cho vào bình tam giác 250ml; Thêm 55ml nước cất và chỉnh pH tối ưu được xác định ở thí nghiệm trước;

Bổ sung enzyme glucoamylase với 4 nồng độ khác nhau như được nêu

ở trên;

Thủy phân ở nhiệt độ tối ưu đã được xác định ở thí nghiệm trước với 5 mức độ thời gian: 15 phút; 30 phút; 60 phút; 90 phút và 120 phút;

Làm thí nghiệm với mẫu đối chứng không bổ sung enzyme amylase

+ Ch ỉ tiêu theo dõi:

Hàm lượng đường khử trong dung dịch thủy phân bằng phương pháp Bertrand

Mít thịt quả xay nhuyễn

Cân mít xay nhuyễn & thêm nước cất

Điều chỉnh pH và nhiệt độ

Bổ sung enzyme và thủy phân

Vô hoạt enzyme (thời gian 15 phút)

Phân tích đường khử

D1 D2 D3 D4 D5 D1 D2 D3 D4 D5 D1 D2 D3 D4 D5 D1 D2 D3 D4 D5

3.2.5 Thí nghiệm 3: Kh ảo sát ảnh hưởng của độ Brix và giá trị pH đến hàm lượng

r ượu sinh ra trong quá trình lên men rượu vang mít

+ Mục đích: tìm được phương pháp tối ưu thuận lợi cho quá trình lên men

và thu được thành phẩm đạt chất lượng cao

Đem rửa sạch, rồi xay nhuyễn với tỉ lệ thịt quả 35%

Bổ sung enzyme: amylase và pectinase với nồng độ tối ưu đã được xác định

ở các thí nghiệm trước;

Tiến hành thủy phân với điều kiện nhiệt độ, pH và thời gian được xác định ở thí nghiệm trước;

Sau khi thủy phân tiến hành lọc, sau đó mỗi mẫu lấy 3500g dịch quả;

Bổ sung nước đường, chỉnh nồng độ Brix ở 3 mức độ thí nghiệm;

Chỉnh pH theo 3 mức độ thí nghiệm;

Cấy nấm men giống tỉ lệ 0,04 %;

Sau khi cấy chủng nấm men vào, khuấy đều và đậy kín nắp lại Quan sát quá trình lên men khoảng 7 - 8 ngày ở nhiệt độ phòng Ở giai đoạn này, hàng ngày ta tiến hành khảo sát một lần, mỗi lần khảo sát đồng thời 10 mẫu đến khi quá trình lên men chính kết thúc (không còn thấy bọt khí CO2 xuất hiện di chuyển từ dưới lên bề mặt)

+ Chỉ tiêu theo dõi: hàm lượng ethanol sinh ra, xác định bằng phương pháp chưng cất rượu

Kết thúc quá trình lên men chính ta tiến hành lọc thô bằng vải lọc, sau đó tiến hành lên men phụ 20 ngày

Tiến hành lọc lại và ổn định rượu

+ Ch ỉ tiêu theo dõi:

3.2.6 Thí nghiệm 4: Xác định hằng số K m c ủa chế phẩm enzyme glucoamylase

+ M ục đích: xác định nồng độ cơ chất thích hợp để hoạt tính enzyme

amylase cao nhất

+ B ố trí thí nghiệm: