KHẢO SÁT KHẢ NĂNG LÊN MEN NƯỚC TRÁI CÂY CỦA KLUYVEROMYCES MARXIANUS

TÓM TẮT Đề tài “Khảo sát khả năng lên men nước trái cây của Kluyveromyces marxianus” gồm các nội dung chính sau: - Xác định một số đặc tính của 3 loại nguyên liệu dứa, xoài và mãng cầu.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG LÊN MEN NƯỚC TRÁI CÂY

CỦA KLUYVEROMYCES MARXIANUS

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ ÁNH

Ngành: BẢO QUẢN CHẾ BIẾN NÔNG SẢN VÀ VI SINH THỰC PHẨM Niên khóa: 2008 – 2012

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG LÊN MEN NƯỚC TRÁI CÂY

CỦA KLUYVEROMYCES MARXIANUS

LỜI CẢM ƠN

Xin cho con gửi lời tri ân đến bố mẹ và gia đình Những người đã sinh thành, nuôi dưỡng,

dạy dỗ, cho con cơ hội này và là nguồn động viên mỗi khi con gặp khó khăn, vấp ngã

trong cuộc sống

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS Nguyễn Minh Hiền đã luôn quan tâm, hướng

dẫn tôi tận tình trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Phạm Tuấn Anh với sự giúp đỡ nhiệt tình khi tôi

có những vấn đề thắc mắc trong xử lý số liệu cũng như sử dụng phần mềm JMP

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí

Minh nói chung và đặc biệt là các thầy cô thuộc Khoa Công nghệ Thực Phẩm nói riêng đã

truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm cũng như kỹ năng trong học tập và cuộc sống cho tôi

trong suốt 4 năm qua

Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến các bạn của tôi Cảm ơn các bạn đã luôn bên tôi, chia

sẻ những vui buồn và cho tôi những kỷ niệm khó phai trong khoảng đời sinh viên cùng

với những lời động viên, chia sẻ trong suốt thời gian tôi thực hiện đề tài này

Một lần nữa, xin cảm ơn tất cả mọi người! Chúc mọi người luôn sức khỏe, thành công và

hạnh phúc!

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm Nguyễn Thị Ánh

TÓM TẮT

Đề tài “Khảo sát khả năng lên men nước trái cây của Kluyveromyces marxianus”

gồm các nội dung chính sau:

- Xác định một số đặc tính của 3 loại nguyên liệu dứa, xoài và mãng cầu

- Khảo sát ảnh hưởng của nguyên liệu đến khả năng lên men nước trái cây bằng K marxianus

- Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ men, oBrix, pH và thời gian đến khả năng lên men nước

dứa bằng K marxianus

- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến chất lượng sản phẩm

Sau quá trình thực hiện đề tài chúng tôi đã chọn được dứa là nguyên liệu thích hợp

để Kluyveromyces marxianus lên men

- Xác định được thông số tối ưu để lên men: 4% v/v men, 18oBrix, pH 4 và thời gian lên men 30h Sản phẩm thu được có 15oBrix, 0.88% v/v cồn, 0.58% v/v acid, K marxianus

2.1×108 tb/ml và điểm cảm quan đạt 19.26

- Thời gian bảo quản sản phẩm thích hợp là 7 ngày

MỤC LỤC

Trang

Trang tựa i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC BẢNG viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH ix

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Nội dung nghiên cứu và yêu cầu của đề tài 1

Chương 2 TỔNG QUAN 3

2.1 Tổng quan về nước trái cây lên men 3

2.1.1 Khái niệm 3

2.1.3 Một số sản phẩm nước trái cây lên men trên thị trường 5

2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 5

2.2 Tổng quan về những nguyên liệu thực hiện trong đề tài 8

2.2.1 Dứa 8

2.2.2 Xoài 11

2.2.3 Mãng cầu xiêm 14

2.3 Tổng quan về Kluyveromyces marxianus 17

2.3.1 Nguồn gốc, phân loại 17

2.3.2 Đặc điểm tế bào và sinh hóa 18

2.2.4 Các nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực của đề tài 20

Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

3.1 Địa điểm và thời gian tiến hành thí nghiệm 23

3.2 Vật liệu và trang thiết bị sử dụng 23

3.2.1 Nguyên liệu 23

3.2.2 Nấm men Kluyveromyces marxianus 23

3.2.3 Đường saccharose 24

3.2.4 Dụng cụ và thiết bị sử dụng 24

3.2.5 Hóa chất sử dụng 24

3.3 Phương pháp nghiên cứu 25

3.3.1 Xác định một số đặc tính nguyên liệu 25

3.3.2 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của một số nguyên liệu đến chất lượng nước trái cây lên men bằng Kluyveromyces marxianus 26

3.3.3 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của tỉ lệ men, oBrix, pH và thời gian đến khả năng lên men nước dứa bằng K marxianus 26

3.3.4 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến chất lượng sản phẩm 30

3.4 Phương pháp xác định các chỉ tiêu hóa lý và vi sinh 31

3.5 Phương pháp đánh giá cảm quan 31

3.5 Phương pháp xử lý số liệu 31

Chương 4KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32

4.1 Kết quả xác định một số đặc tính nguyên liệu 32

4.2 Kết quả TN1: Ảnh hưởng của nguyên liệu đến khả năng lên men nước trái cây lên men từ Kluyveromyces marxianus 33

4.3 Kết quả TN 2: Ảnh hưởng của tỉ lệ men, oBrix, pH và thời gian lên men đến khả năng lên men nước dứa của K marxianus 36

4.3.1 Ảnh hưởng của 4 yếu tố khảo sát (tỉ lệ men, oBrix dịch lên men, pH và thời gian lên men) đến oBrix còn lại sau lên men (oBrix SP) 39 4.3.2 Ảnh hưởng của 4 yếu tố khảo sát (tỉ lệ men, oBrix, pH và thời gian lên men) đến

4.3.3 Ảnh hưởng của 4 yếu tố khảo sát (tỉ lệ men, oBrix, pH và thời gian lên men) đến

giá trị cảm quan 47

4.4 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến chất lượng sản phẩm 52

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 55

5.1 Kết luận 55

5.2 Đề nghị 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

PHỤ LỤC 63

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

2-PE: 2-phenyl ethanol

CCD: Central composite design

Ctv: cộng tác viên

FAOSTAT: Food and Agriculture Organization Statistics

GRAS: Generally recognized as safe

HFCS: High Fructose Corn Cyrup

HS PTHQ: Hệ số phương trình hồi quy

KL: khối lượng PTHQ: Phương trình hồi quy

SHF: Separated hydrolysis and fermentation

SSF: Saccharification and simultaneous fermentation

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

TN: Thí nghiệm

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Đặc điểm của các nhóm dứa chính 9 

Bảng 2.2 Đặc điểm của các nhóm xoài chính 12 

Bảng 3.1 Các đặc tính và phương pháp xác định đặc tính của nguyên liệu 25 

Bảng 3.2 Bố trí thí nghiệm 1 26 

Bảng 3.3 Ma trận bố trí thí nghiệm 2 29 

Bảng 4.1 Đặc tính của các loại nguyên liệu 32 

Bảng 4.2 Các đặc tính của 3 loại nước trái cây lên men 34 

Bảng 4.3 Một số đặc tính cảm quan của sản phẩm 34 

Bảng 4.4 Điểm trung bình cảm quan so hàng 3 loại nước trái cây lên men 35 

Bảng 4.5 Ảnh hưởng của các yếu tố thí nghiệm đến oBrix SP, độ cồn, giá trị cảm quan 38  Bảng 4.6 Hệ số ảnh hưởng của các chỉ tiêu khảo sát đến oBrix còn lại sau lên men 42 

Bảng 4.7 Hệ số ảnh hưởng của các chỉ tiêu khảo sát đến độ cồn của sản phẩm 46 

Bảng 4.8 Hệ số ảnh hưởng của chỉ tiêu khảo sát đến giá trị cảm quan của sản phẩm 50 

Bảng 4.9 Kết quả dự đoán của JMP và kết quả thực nghiệm 51 

Bảng 4.10 Biến đổi về mặt hóa lý và vi sinh của sản phẩm theo thời gian 52 

Bảng 4.11 Điểm cảm quan của sản phẩm 53   

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1 Quy trình sản xuất nước trái cây lên men 4 

Hình 2.2 Đặc điểm hình thái của dứa Cayenne, Queen, Spanish (từ trái sang phải) 10 

Hình 2.3 Đặc điểm hình thái của xoài Ấn Độ và Đông Nam Á (từ trái sang phải) 12 

Hình 2.4 Đặc điểm hình thái của mãng cầu xiêm 14 

Hình 2.5 Nấm men K marxianus 18 

Hình 2.6 Sự sinh tổng hợp ethanol của nấm men 19 

Hình 3.1 Tế bào nấm men K marxianus 24 

Hình 3.2 Tiến trình thực hiện đề tài 25 

Hình 3.3 Minh họa thiết kế thí nghiệm bốn yếu tố theo kiểu CCD 28 

Hình 4.1 Sự tương quan giữa oBrix SP trên thực tế và mô hình do JMP đề xuất 39 

Hình 4.4 Mô hình bề mặt đáp ứng của chỉ tiêu oBrix SP 43 

Hình 4.5 Sự tương quan giữa độ cồn sản phẩm trên thực tế và mô hình do JMP đề xuất 44  Hình 4.7 Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến độ cồn sản phẩm 45 

Hình 4.8 Mô hình bề mặt đáp ứng của chỉ tiêu độ cồn của sản phẩm 47 

Hình 4.9 Sự tương quan giữa giá trị cảm quan của sản phẩm trên thực tế và mô hình do JMP đề xuất 48 

Hình 4.11 Ảnh hưởng của yếu tố khảo sát đến giá trị cảm quan của sản phẩm 49 

Hình 4.12 Mô hình bề mặt đáp ứng của chỉ tiêu giá trị cảm quan 51 

Hình 5.1 Quy trình đề nghị lên men nước dứa từ K marxianus 56 

Hình 5.2 Sản phẩm nước dứa lên men bằng K marxianus……… 58

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Một trong những đặc tính vượt trội của Kluyveromyces marxianus (K marxianus)

so với các giống Saccharomyces là nó có khả năng sinh nhiều hợp chất hương, đặc biệt là

2-phenyl ethanol (2-PE) 2-PE góp phần tạo hương thơm đặc trưng cho sản phẩm lên men

Việc nghiên cứu phát triển sản phẩm nước trái cây lên men là lĩnh vực có nhiều tiềm năng Trên thực tế, nhu cầu tiêu thụ nước giải khát ở nước ta đang tăng, người tiêu dùng ngày càng ưa chuộng những sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên Mà trái cây ở Việt Nam rất phong phú và có sản lượng lớn

Với mong muốn phát huy những đặc tính tốt của K marxianus, chúng tôi tiến hành

“Khảo sát khả năng lên men nước trái cây của Kluyveromyces marxianus”

1.2 Nội dung nghiên cứu và yêu cầu của đề tài

 Nội dung nghiên cứu

- Xác định một số đặc tính của nguyên liệu

- Khảo sát ảnh hưởng của một số nguyên liệu đến khả năng lên men nước trái cây bằng K marxianus

- Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ men, oBrix, pH và thời gian đến khả năng lên men nước

dứa bằng K marxianus

- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến chất lượng sản phẩm

 Yêu cầu của đề tài

Đánh giá được khả năng lên men nước trái cây của K marxianus

Đưa ra quy trình sản xuất đề nghị

Chương 2 TỔNG QUAN

2.1 Tổng quan về nước trái cây lên men

2.1.1 Khái niệm

Nước trái cây lên men là sản phẩm của quá trình lên men rượu chưa kết thúc Đây được xem là loại nước uống tự nhên có độ cồn thấp, không qua chưng cất, chứa nhiều dinh dưỡng, có lợi cho sức khỏe Thành phần hóa học của sản phẩm này như sau:

- Nồng độ chất khô hòa tan: 5 – 8% khối lượng

nguyên liệu ban đầu Nó thường được bảo quản lạnh để giữ lại hương vị đặc trưng [4]

Nước trái cây lên men thường được sản xuất theo quy trình sau:

Hình 2.1 Quy trình sản xuất nước trái cây lên men

Nước

Xay, ép Thu dịch quả Pha loãng Điều chỉnh pH Thanh trùng Làm nguội Lên men Gạn

2.1.3 Một số sản phẩm nước trái cây lên men trên thị trường

“Cider” là dòng nước quả lên men truyền thống từ táo, đôi khi người ta cũng kết hợp táo với lê hoặc với một số loại trái cây khác để lên men Theo tiêu chuẩn của Anh,

“cider” chứa 2 – 8.5% ethanol hoặc cao hơn Theo tiêu chuẩn Châu Âu, “cider” phải chứa ít nhất 2.5% ethanol Còn theo tiêu chuẩn của Mỹ, dòng sản phẩm này có 0.5 – 8.4% ethanol “Cider” phổ biến tại một số quốc gia như Anh, Pháp, Tây Ban Nha, Đức, Argentina, Úc… Trong đó, Vương quốc Liên hiệp Anh và Bắc Ireland (đặc biệt là vùng Đông và Tây Nam Vương quốc Anh) có mức tiêu thụ “cider” cao nhất và là nơi tập trung

các công ty sản xuất “cider” lớn nhất thế giới như H P Bulmer [35]

Arbor Mist cũng là sản phẩm tương tự như “cider” nhưng chủ yếu được làm từ nho, độ cồn chiếm 6% v/v, giữ lại hương vị trái cây tươi, độ chát thấp Arbor Mist đã trở thành một hiện tượng khi được tung ra thị trường vào mùa hè năm 1998 Khi đó, nó đạt doanh số bán hơn 1 triệu thùng trong 100 ngày đầu tiên ra mắt và trở thành nhãn hiệu bán

chạy nhất kể từ thập kỷ 70 tại Hoa Kỳ [36]

Spy của công ty Siam Winery là sản phẩm dẫn đầu thị trường đồ uống của Thái Lan Sản phẩm này có mức tiêu thụ 90 triệu chai mỗi năm, được bán ở 22 thị trường trên thế giới Nó là sự kết hợp của dịch nho lên men tự nhiên, nước khoáng cùng với hương hoa quả chọn lọc Spy đã có mặt ở Việt Nam từ năm 2008 với 4 dòng: Spy Classic, Spy Red, Spy White và Spy Black Spy Sản phẩm được người tiêu dùng Việt đánh giá tốt

nhưng giá cao nên mới chỉ được bán tại một số siêu thị, quán rượu, quán bar lớn [37] 2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

2.1.4.2 Giống vi sinh vật

Trước kia, người ta thường sử dụng các giống nấm men không thuộc

Saccharomyces như Hanseniaspora (Kloeckera) và Candida (Candida stellata, C pulcherrima) để lên men ethanol Các giống men này khá nhạy cảm với ethanol, chỉ phát

triển và sinh khoảng 5 – 6% v/v cồn trong 2 -3 ngày đầu sau đó nhanh chóng chết đi Hiện nay, trong sản xuất rượu vang nói chung và nước giải khát lên men nói riêng,

Saccharomyces cerevisiae được sử dụng phổ biến nhất Do nó có khả năng lên men

nhanh, chịu cồn cao, không sinh độc tố, có khả năng tổng hợp nhiều hợp chất hương [28]

Những giống men có quan hệ gần với S cerevisiae như Kluyveromyces,

Saccharomycodes cũng có khả năng chịu được nồng độ đường cao trong môi trường nuôi

cấy và chịu cồn cao hơn (do hoạt động của ATPase trên màng tế bào) [28, 13] Do vậy,

trong đề tài này, chúng tôi sử dụng K marxianus để lên men nước trái cây

Nếu lên men ở nhiệt độ cao, các sản phẩm thứ cấp như rượu bậc cao (izoamylic, propanol, isobutanol, 2-metyl-1-butanol, 3-metyl-1-butanol …), acid, aldehyde… tích lũy với lượng càng nhiều làm cho sản phẩm có mùi khó chịu, mất đi vị hài hòa, gây hại cho sức khỏe người tiêu dùng Khi lên men ở nhiệt độ thấp sẽ tạo điều kiện cho các hợp chất thứ cấp không tốt giảm bớt một phần, các phản ứng tổng hợp nên glycerin, ester,… có lợi cho hương vị sản phẩm tăng lên Vì vậy, lên men ở nhiệt độ thấp để sản xuất nước trái cây

n-lên men sẽ tạo ra sản phẩm có mùi vị tốt hơn [3]

2.1.4.4 Oxy

Thời gian đầu nấm của quá trình lên men, nấm men sinh trưởng mạnh nhờ oxy hòa tan trong dịch lên men, cường độ hô hấp cũng khá mạnh Sau một thời gian (từ khi men sinh trưởng đạt cực đại chuyển vào pha cân bằng) thì cường độ hô hấp giảm và chuyển sang quá trình lên men, tích tụ sản phẩm chính là ethanol Quá trình lên men thường diễn

ra trong điều kiện kỵ khí và nấm men ngừng sinh sản Nhưng cũng có một số giống nấm men vẫn có thể sinh sản nhờ vào việc tận dụng các chất dự trữ trong tế bào và các enzym trong chuỗi hô hấp Ngoài ra, trong điều kiện kỵ khí hoặc vi hiếu khí như trên, chu trình

Krebs vẫn có thể xảy ra trong một giới hạn nhỏ [3]

Oxy ảnh hưởng mạnh đến hoạt tính của nấm men, đặc biệt là khả năng tăng sinh

do một số enzym chỉ phản ứng với oxy mà không gây phản ứng với bất kỳ một chất nhận hydro nào khác Chẳng hạn như oxygenase – tham gia vào quá trình sinh tổng hợp các acid béo không no và các sterol Các hợp chất này cấu thành màng tế bào chất và chúng

có vai trò quan trọng về mặt chức năng cũng như tính đồng nhất của màng Tuy nhiên cũng cần xem xét đến hiệu ứng Pasteur để đạt được sản phẩm mong muốn qua quá trình

lên men [3]

2.1.4.5 pH của môi trường

pH của môi trường lên men có ảnh hưởng rất lớn tới vi sinh vật pH làm thay đổi diện tích của màng tế bào, ảnh hưởng đến hệ enzym, làm tăng hoặc giảm mức độ thẩm thấu của các chất dinh dưỡng cũng như chiều hướng của quá trình lên men pH xuống càng thấp thì hình dáng của tế bào bị thay đổi: tế bào nhỏ hơn, có xu hướng chuyển sang hình tròn nhiều hơn, tích tụ chất béo trong tế bào chất

Trong quá trình lên men, lúc đầu pH sẽ bị giảm xuống do sự tạo thành CO2 và acid hữu cơ Nhưng về sau pH sẽ tăng dần lên do một số acid hữu cơ đã bị nấm men sử dụng

để đồng hóa như một nguồn carbon, một lượng nhỏ acid cũng dần bị bốc hơi (acetic,

giúp rượu có hương vị dễ chịu Tuy nhiên sự thay đổi về pH này lại không tuyến tính với

sự thay đổi độ acid của sản phẩm Điều này lý giải tại sao pH cao nhưng sản phẩm vẫn chua, nên khi đánh giá cảm quan thì ta nên chú trọng vào độ acid còn khi nghiên cứu chế

độ bảo quản cho sản phẩm thì lại chú ý vào pH của sản phẩm

Nhìn chung, pH trong khoảng 4.5 – 5.5 thì thích hợp cho nấm men sinh trưởng và lên

men [3]

2.1.3.5 Hàm lượng đường

Đường có trong dịch lên men đóng vai trò là nguồn carbon phục vụ cho quá trình sinh trưởng và lên men của nấm men Tuy nhiên, nó chỉ thích hợp ở một nồng độ nhất định Nếu hàm lượng đường cao sẽ làm tăng áp suất thẩm thấu, co màng nguyên sinh, các hoạt động trao đổi chất bị giảm sút, quá trình sinh trưởng cũng như lên men kéo dài Ngược lại, nếu hàm lượng đường thấp dưới mức thích hợp thì sẽ không cung cấp đủ nhu cầu cho nấm men phát triển Tuy nhiên, đo đặc trưng của dòng sản phẩm nước trái cây lên men là hàm lượng ethanol thấp Nên ngoài việc nghiên cứu hàm lượng đường thích hợp

để quá trình lên men tạo ethanol diễn ra nhanh, giúp rút ngắn chu trình sản xuất thì cần phải xem xét khoảng hàm lượng đường còn lại sau lên men thích hợp để mang lại giá trị cảm quan tốt cho sản phẩm

Ngoài ra, hàm lượng CO2, ethanol, nguồn nitơ… trong môi trường cũng ảnh hưởng đến hoạt tính của nấm men

2.2 Tổng quan về những nguyên liệu thực hiện trong đề tài

2.2.1 Dứa

2.2.1.1 Nguồn gốc, phân loại, đặc điểm thực vật

Dứa có tên khoa học là Ananas comosus hay Ananas sativu, hiện có khoảng 200

loài Theo M.S Bertoni, dứa có xuất xứ từ khu vực sông Parana – Paraguay và miền Nam Braxin Dứa là loại cây nhiệt đới, ưa nhiệt độ cao Nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng là

o

mưa nhiều (3500-4000 mm/ năm) Nhu cầu về ánh sáng cao nhưng thích hợp với ánh sáng

tán xạ hơn trực xạ Thiếu ánh sáng cây sẽ mọc yếu, quả nhỏ Ngược lại, nếu ánh sáng quá

mạnh kèm theo nhiệt độ cao lá sẽ bị vàng hoặc đỏ [39]

Theo Hume và Miller, hiện nay dứa được chia thành 3 nhóm chính: nhóm

Cayenne, nhóm Queen, nhóm Spanish

Bảng 2.1 Đặc điểm của các nhóm dứa chính

héo khô đầu lá Mẫn cảm với bệnh héo khô đầu lá Đề kháng với bệnh héo khô đầu lá tốt

có gai, chỉ có một

ít gai ở chóp lá, ít chồi

Lá đầy gai, lá ngắn hơn Cayenne, nhiều chồi cuống, chồi nhỏ

Lá dài, hẹp, có gai, nhiều chồi cuống

dẹp, cạn

Dạng hình nón, mắt sâu

Quả có dạng hơi tròn (trụ bầu), mắt rộng, cạn

Mùi vị Hương vị ngọt, hơi

chua Hương vị thơm ngon, ngọt hơn

Cayenne, ít chua

Hương vị ngọt, hơi

có vị cay chua Cấu trúc Ít xơ, nhiều nước,

mềm Ít xơ, xơ ngắn, ít nước Nhiều xơ

Hình 2.2 Đặc điểm hình thái của dứa Cayenne, Queen, Spanish (từ trái sang phải)

(Nguồn: http://www.ars.usda.gov/main/docs.htm?docid=18480 )

Từ đầu thế kỷ 20, Queen là giống dứa đầu tiên du nhập vào nước ta Cho đến nay,

nó vẫn là loại được trồng phổ biến nhất Vì vậy, để đảm bảo nguồn cung nguyên liệu và mang lại các đặc tính tốt cho sản phẩm, chúng tôi sử dụng dứa Queen trong quá trình thực hiện đề tài

2.2.1.2.Tình hình sản xuất và tiêu thụ

 Tình hình sản xuất và tiêu thụ dứa trên thế giới

Hiện nay, Thái Lan, Philipin, Brazil, Trung Quốc, Ấn Độ … là các nước dẫn đầu

về sản lượng dứa của thế giới Trong những năm gần đây, ngành trồng dứa của Costa Rica phát triển khá nhanh nhằm cung ứng cho thị trường Mỹ Đến nay, sản lượng dứa của Costa Rica chiếm 7.2% lượng dứa toàn cầu và là nước xuất khẩu dứa lớn nhất thế giới Khoảng 75-80% dứa tươi nhập khẩu sang Mỹ và Châu Âu là từ Costa Rica [40].

Mức tiêu thụ dứa tươi bình quân đầu người trên thế giới trong năm 2010 ở mức 1,8

kg, trong đó Thái Lan có mức tiêu thụ cao nhất là 17kg, Tây Âu đạt mức 1,1 kg, Đông Âu chỉ là 0,3 kg Trong vài năm trở lại đây, mức tiêu thụ của các sản phẩm rau quả nói chung

và dứa nói riêng đang có xu hướng tăng nhanh, mức tiêu dùng tăng cao hơn khả năng cung ứng Đặc biệt đang tăng nhanh ở Châu Âu Trong số các dòng sản phẩm dứa đang phổ biến như dứa cắt tươi, dứa khoanh đóng hộp, dứa khoanh đông lạnh thì dứa khoanh đóng hộp đang được ưa chuộng nhất [40].

 Tình hình sản xuất và tiêu thụ dứa tại Việt Nam

Năm 2010, diện tích dứa của nước ta khoảng 41100 ha (số liệu từ FAOSTAT) với sản lượng hơn 500 nghìn tấn trong đó 90% là từ miền Nam Các tỉnh có sản lượng dứa cao ở miền Nam là Kiên Giang, Tiền Giang, Cà Mau, Cần Thơ, Long An; miền Bắc: Ninh Bình, Tuyên Giang, Phú Thọ…; miền Trung: Thanh Hóa, Nghệ An, Quảng Nam, Bình Định…

Việc tiêu thụ nội địa không mang lại hiệu quả kinh tế cao cho nông dân Vì vậy Việt Nam đang đẩy mạnh xuất khẩu dứa sang các thị trường lớn, chủ yếu là Nga, Hà Lan

và Hoa Kỳ Kim ngạch xuất khẩu dứa từ tháng 1 – 11 năm 2011 đạt 38,3 triệu USD, tăng 65,8% so với cùng kỳ 2010 và cơ mức tăng trên 50% trong những năm gần đây [38]

2.2.2 Xoài

2.2.2.1 Nguồn gốc, phân loại, đặc điểm thực vật

Xoài có tên khoa học là Mangifera Indica L Xoài xuất hiện khoảng 25 tới 30 triệu

năm trước ở Nam và Đông Nam Á , gồm Miền Đông Ấn Độ, Myanma, Bangladesh

Có hai nhóm giống xoài chính: nhóm có nguồn gốc từ Ấn Độ và nhóm có nguồn gốc từ Đông Nam Á

Bảng 2.2 Đặc điểm của các nhóm xoài chính

Điều kiện ngoại cảnh Không chịu ẩm ướt Chịu được ẩm ướt

Sâu bệnh Mẫn cảm với nấm mốc sương Kháng nấm mốc sương

Quả Đơn phôi, có màu sáng Đa phôi, có màu lục nhạt

Hình 2.3 Đặc điểm hình thái của xoài Ấn Độ và Đông Nam Á (từ trái sang phải)

(Nguồn: http://www.tropicalfruitnursery.com/mango/) Các giống xoài ở nước ta đều thuộc nhóm giống có nguồn gốc từ Đông Nam Á Một số giống phổ biến như xoài cát Hòa Lộc, xoài Cát Chu, xoài Châu Nghệ, xoài Tượng, xoài Xiêm, xoài Bưởi, Xoài Hòn, xoài Thanh, xoài Thanh Ca và một số giống xoài Thái nhập nội như Nam-dok-mai, Khiew-sa-woei… Trong số những giống này, chỉ có xoài cát

Hòa Lộc và cát Chu có giá trị cao Xoài cát Hòa Lộc chủ yếu thích hợp với ăn tươi và xuất khẩu tươi Xoài cát Chu thích hợp với chế biến hơn Do đó, chúng tôi chọn xoài Cát Chu để sử dụng trong đề tài

2.2.2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ

 Tình hình sản xuất và tiêu thụ xoài trên thế giới

Năm 2010, có khoảng 130 nước trồng xoài với tổng diện tích 5.245.484 ha (số liệu

từ FAOSTAT), tập trung chủ yếu tại vùng Châu Á – Thái Bình Dương Trong đó, Ấn Độ

có diện tích trồng xoài lớn nhất (chiếm 40% tổng sản lượng xoài trên toàn thế giới), kế

đến là Trung Quốc (11%), Pakistan (7%), Mexico (6%) và Thái Lan (5%) Việt Nam có

sản lượng xoài đứng hàng thứ 12 và là nhóm thuộc 20 nước sản xuất xoài có tiềm năng nhất của thế giới

Nhu cầu tiêu thụ xoài của thế giới đang có xu hướng gia tăng với tốc độ bình quân 6,3%/năm Trong đó Mỹ là nước tiêu thụ mạnh nhất, chiếm trên 45% thị phần sản phẩm xoài nhập khẩu cả thế giới [41]

 Tình hình sản xuất và tiêu thụ xoài tại Việt Nam

Xoài được trồng tại 59/63 tỉnh, thành với tổng diện tích xoài năm 2010 là 76.700

ha Đồng bằng sông Cửu Long chiếm trên 49% diện tích trồng xoài cả nước, tập trung tại Tiền Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Bến Tre, Cần Thơ, Hậu Giang Đông Nam Bộ chiếm 24% diện tích, tập trung chủ yếu tại Đồng Nai Nhưng 95% diện tích xoài được trồng xen với các loại cây ăn quả khác Chỉ có một số vùng chuyên canh tại Cam Ranh (Khánh Hoà), Củ Chi (Hồ Chí Minh), Xuân Lộc (Đồng Nai), Cái Bè (Tiền Giang) và Cao Lãnh (Đồng Tháp) Năm 2011, sản lượng xoài của nước ta đạt 595.8 nghìn tấn, tăng 2,7%

Hiện tại, mặt hàng xoài tươi không phải chịu thuế nhập khẩu hay phí thâm nhập thị trường vào EU Nhưng giá xoài xuất khẩu thường dao động bất thường, chất lượng xoài của Việt Nam cũng không ổn định, không đủ sức cung ứng cho các đơn đặt hàng lớn nên

đã làm giảm khả năng cạnh tranh so với Ấn Độ, Thái Lan… Do vậy, xoài vẫn được tiêu thụ nội địa là chủ yếu [45]

2.2.3 Mãng cầu xiêm

2.2.3.1 Nguồn gốc, phân loại, đặc điểm thực vật

Mãng cầu xiêm có tên khoa học là Annona muricata, hiện có khoảng 60 giống Nó

có nguồn gốc từ vùng Caribbe, Nam Mỹ và Đông Ấn Nó được trồng rộng rãi từ khu vực Đông Nam Á (chủ yếu tại Malaysia và Indonesia) sang đến Úc và những vùng bình nguyên tại Đông và Tây Châu Phi [43]

Hình 2.4 Đặc điểm hình thái của mãng cầu xiêm

(Nguồn: http://www.duocthaotrexanh.com/thong-tin-duoc-thao/mang-cau-xiem-569.html)

Mãng cầu xiêm thuộc loại tiểu mộc, cao 6-8 m Vỏ thân có nhiều lỗ nhỏ màu nâu,

lá màu đậm có mùi thơm, không có lông tơ Hoa màu xanh, mọc ở thân Cây mãng cầu xiêm sống ở những khu vực có độ ẩm cao và có mùa đông không lạnh lắm, nhiệt độ dưới 5°C sẽ làm tổn thương đến lá và các nhánh nhỏ, khi xuống dưới 3°C thì cây có thể chết Mãng cầu xiêm có khối lượng trung bình 1 – 2,5kg/trái Bên ngoài có gai mềm Thịt quả mềm, thơm, hạt màu nâu sậm đến đen Ngoài ra, nó còn có nhiều dược tính tốt [42, 43]

2.2.3.2.Tình hình sản xuất và tiêu thụ

 Tình hình sản xuất và tiêu thụ trên thế giới

Mãng cầu xiêm không phổ biến như dứa và xoài Hiện nó chỉ được trồng tập trung

ở một số nước như Úc (chủ yếu tại Queensland), Trung và Nam Mỹ, vùng Caribbe, Đông Nam Á (chủ yếu tạo Indonesia và Malaysia) Hiện nay trong khu vực Đông Nam Á, Maylaysia là nước đầu tư nghiên cứu nhiều nhất nhằm nâng cao giá trị của mãng cầu tươi

và mãng cầu chế biến để xuất khẩu trên thị trường thế giới [42]

 Tình hình sản xuất và tiêu thụ tại Việt Nam

Mãng cầu được trồng chủ yếu ở Nam Bộ và rải rác ở Nam Trung Bộ Tiền Giang

là một trong những tỉnh có diện tích (285 ha) và sản lượng mãng cầu lớn nhất, chủ yếu tập trung tại vùng chuyên canh Gò Công Tây với diện tích gần 180 ha, diện tích cho trái khoảng 77 ha

Hiện nay mãng cầu vẫn được dùng để tiêu thụ nội địa là chủ yếu [42].

2.2.4 Thành phần hóa học và dinh dưỡng của nguyên liệu

Bảng 2.3 Thành phần hóa học và dinh dưỡng của nguyên liệu (tính trên 100g thịt quả)

(Nguồn: http://ndb.nal.usda.gov/ )

2.3 Tổng quan về Kluyveromyces marxianus

2.3.1 Nguồn gốc, phân loại

Lịch sử phân loại của K marxianus đã trải qua nhiều cuộc tranh cãi giữa các nhà

khoa học cho đến khi công nghệ giải mã trình tự gen ra đời

K marxianus được Marx phân lập đầu tiên từ nho Nhưng đến năm 1888, Hansen mới mô tả các đặc tính của nó dưới tên Saccharomyces marxianus

Trong cuốn “The yeast, a taxonomic study” (tạm dịch là “Khóa phân loại học của

nấm men”) của Lodder vào 1970, giống Kluyveromyces bao gồm 18 loài Nhưng trong

“The yeast, a taxonomic study” của Kreger-van Rij vào 1984, nó được chia thành 11 loài

và K marxianus được xếp vào loài thứ 7 Trong cuốn tái bản lần thứ 4 của Kurtzman và Fell, 1998, Kluyveromyces gồm có 15 loài sau khi nghiên cứu trên cấu trúc gen kết hợp

với khả năng lai giống cũng như tiêu chuẩn phân loại [13]

Hiện nay, trong hệ thống phân loại học, K marxianus được xếp vào [34]:

Loài: Kluyveromyces marxianus

So với những loài cùng giống (như Kluyveromyces lactis) hay những giống tiêu biểu khác (như Saccharomyces cerevisiae) thì những nghiên cứu về K marxianus ít hơn

khác nhau, khả năng chịu nhiệt cao, tốc độ phát triển cao, khả năng lai giống tốt… mà K marxianus đang được nghiên cứu nhiều hơn trong thời gian gần đây Tháng 3 năm 2008, chủng K marxianus CBS 172 đã được giải mã toàn bộ trình tự gen Đây cũng là chủng duy nhất thuộc K marxianus được giải mã trình tự gen cho đến thời điểm này [17]

2.3.2 Đặc điểm tế bào và sinh hóa

tùy ý Vì vậy, trong môi trường hiếu khí, nó sử dụng oxi phân tử (O2) làm chất nhận điện

tử (H+) cuối cùng qua chuỗi hô hấp sẽ oxy hóa glucose thành CO2, nước, đồng thời giải phóng năng lượng dưới dạng ATP Năng lượng được giải phóng sẽ được dùng vào việc phân giải các hợp chất cao phân tử cho tế bào sử dụng để sinh trưởng, phát triển, từ đó lượng sinh khối tế bào tăng lên Còn trong môi trường kỵ khí, chức năng tạo năng lượng ở

ti thể bị giảm đi hầu hết Để bù đắp sự thiếu hụt năng lượng do hô hấp thì quá trình đường phân được tăng cường và trở thành nguồn cung cấp năng lượng cho tế bào Lúc này

ethanol được tạo thành từ acid pyruvic và acid acetic được tích lũy trong tế bào Do K marxianus không có khả năng chịu được độ acid cao nên acid pyruvic mới sinh ra qua

quá trình đường phân được chuyển thành CO2 và acetaldehyde, cuối cùng là ethanol [3, 28] Quá trình sinh tổng hợp ethanol được thể hiện ở Hình 2.2

Hình 2.6 Sự sinh tổng hợp ethanol của nấm men

Phương trình lên men tạo ethanol: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 674 Kcal

Khi cấy K marxianus vào dịch lên men, nhờ oxy hòa tan trong dịch lên men mà

giai đoạn đầu nấm nen chủ yếu sử dụng các đường đơn được phân giải theo con đường EMP và chu trình Krebs Tiếp theo, chuỗi hô hấp hoạt động giải phóng ra năng lượng, tăng sinh khối Khi lượng oxy trong môi trường cạn kiệt dần thì nó chuyển sang hô hấp kỵ khí hay lên men tạo ethanol và CO2 Ngoài ra, còn có một số sản phẩm phụ khác như glycerin, acetaldehyde, acid hữu cơ, rượu bậc cao, ester… sinh ra nhờ những hệ enzym có sẵn trong tế bào cũng như hệ enzym sinh ra trong quá trình lên men

K marxianus có khả năng đồng hóa được nhiều loại đường như glucose,

saccharose, raffinose, mannitol, arabinose, xylose, galactose…

Thông thường, nấm men chỉ sinh trưởng và lên men ethanol được khi nhiệt độ thấp hơn 35oC Nhưng đa số các chủng thuộc K marxianus đều chịu nhiệt nên chúng có khả

năng lên men ở >45oC, có khi đến 55oC với giống bình thường và 65oC với giống đột biến

[30]

2.2.3 Khả năng ứng dụng

Kluyveromyces sp có khả năng sinh tổng hợp nhiều hợp chất hương như ester,

carboxylic acid, ketone, furans alcohol, monoterpene alcohol và isoamyl acetate trong dịch lên men Trong số tất cả các hợp chất này thì phải kể đến 2-PE, 2-PE có mùi hương

cánh hoa hồng nên việc sử dụng K marxianus để lên men sẽ giúp cho sản phẩm có được

những hương vị hài hòa, độc đáo [10, 13]

K marxianus còn có khả năng sinh nhiều loại enzym ngoại bào Trong đó có

những enzym thủy phân cơ chất pectic như pectic enzym, pectinase hay pectinolytic enzym Do đó, đồng thời với quá trình tăng sinh khối, những enzym này được sinh ra (từ đầu pha cân bằng) sẽ thủy phân một phần pectin còn tồn tại trong nước quả, giúp nước

quả trong hơn [13]

Ngoài ra, đã có nhiều nghiên cứu về việc sử dụng K marxianus như là một

probiotic Nó được xem như một loại probiotic chính trong kefir tự nhiên cũng như bổ

sung vào yaourt [16] Vì vậy, việc sử dụng K marxianus để lên men nước trái cây lên

men còn giúp chúng ta có thêm một nguồn probiotic cho cơ thể

2.2.4 Các nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực của đề tài

Mossnica Herrero và ctv (2006) đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lên men đến hàm lượng những hợp chất hương sinh ra trong “cider” Kết quả cho thấy, nhiệt độ có ảnh hưởng mạnh nhất đến lượng hợp chất hương sinh ra Khi lên men ở 22oC, hàm lượng ethyl acetate và một số rượu bậc cao sẽ giảm còn những hợp chất khác thì vẫn giữ không đổi Nhiệt độ tối ưu cho lên men malolactic là 22oC, khi đó vị của acid malic sẽ giảm bớt trong khi những hợp chất hương quan trọng không bị giảm đi Nhờ vậy mà

hương vị của “cider” được cải thiện đáng kể [26]

o Nghiên cứu ứng dụng của K marxianus

K marxianus đã được sử dụng trong lên men whey thải ra từ các nhà máy sản xuất phô mai để sản xuất ethanol Trong đó, K marxianus VST44 và K marxianus ZIM 75

cho sản lượng ethanol cao nhất (7.31%) ở 34oC sau 12 – 14h, lượng sinh khối thu được là

10g/l [14]

Một hướng ứng dụng khác của K marxianus góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi

trường là lên men thu β – galactosidase từ whey Kết quả nghiên cứu cho thấy khi lên men ở 30oC, pH 5 với 6% thể tích bình lên men thì sau 28h sẽ thu được β – galactosidase

có hoạt tính cao nhất [27]

K marxianus còn có khả năng sinh ra enzym inulinase (thường được sử dụng trong

sản xuất syro từ bắp có hàm lượng fructose cao – High Fructose Corn Syrup) Theo kết

quả nghiên cứu của Marcia Luciana Cazetta và ctv (2010), nuôi K marxianus var bulgaricus trong môi trường chứa 10g/l sucrose, pH 5 sẽ thu được innulase có hoạt tính cao nhất (15.29 U/ml) mặc dù K marxianus var bulgaricus sinh trưởng tốt nhất tại 20g/l

sucrose [24]

Người ta còn sử dụng K marxianus ATCC 36907 để sản xuất ethanol từ nước thải

của nhà máy giấy Chi phí cho lên men giảm xuống so với phương pháp thủy phân và lên

men gián đoạn (separated hydrolysis and fermentation – SHF) vì K marxianus có khả

năng đường hóa và lên men đồng thời (saccharification and simultaneous fermentation

– SSF) Vì thế, không tốn chi phí mua enzyme thủy phân, hiệu suất lên men lại cao hơn,

thu được ethanol 40g/l [5]

Kết quả nghiên cứu của Manuel Serrat và ctv (2011) cho thấy K marxianus

CCEBI 2011 lên men mật rỉ đường có lượng đường khử 125 g/l; pH 4.6 ở 30oC, bổ sung thêm (NH4)2SO4 2.48 g/l; (NH4)2HPO4 2.73 g/l; CaCl2 0.33 g/l và MgSO4.7H2O 0.54 g/l

sẽ thu được 47.6 g/l ethanol và sản phẩm phụ là 9.8 U/ml polygalacturonase nội bào [20]

2-PE là hợp chất có ý nghĩa thương mại cao Sản lượng trên thế giới hiện khoảng

7000 tấn/năm Nó được sử dụng để bổ sung vào rượu, thức uống chưng cất, thực phẩm lên men, bia tươi, kem, bullets, thức uống không cồn, thạch gelatine, các món tráng miệng, kẹo gum 2-PE chiết xuất từ hoa hồng có giá khoảng 1000 USD/kg trong khi 2-PE tổng hợp chỉ có giá 3.5USD/kg Trước đây, 2-PE chủ yếu được sản xuất chủ yếu theo con đường hóa học Tuy nhiên, phương pháp hóa học phải sử dụng các chất xúc tác độc và tạo

ra nhiều sản phẩm phụ Còn sản xuất theo con đường sinh học sẽ giúp sản phẩm có độ

tinh khiết cao hơn và thân thiện với môi trường Qua nhiều nghiên cứu cho thấy K marxianus có khả năng sinh ra 2-PE cao và tinh khiết Đó là do K marxianus âm tính với

hiệu ứng Crabtre 2-PE được sinh ra song song với quá trình tăng sinh và tạo ethanol, nhiệt độ tối ưu cho sự sản sinh 2-PE là 30oC Tốc độ phát triển của K marxianus bị ức

chế khi 2-PE tích tụ trong môi trường với hàm lượng 1.2g/l đến 1.4g/l [9, 29]

Ngoài ra, những nghiên cứu khác về K marxianus cho thấy nó còn có nhiều ứng

dụng lớn và tiềm năng như sản xuất cao nấm men, protein đơn bào, prebiotic, men bánh mì

Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Địa điểm và thời gian tiến hành thí nghiệm

Địa điểm: Phòng thí nghiệm Vi sinh và Hóa sinh thuộc Khoa Công nghệ thực phẩm

Trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh

Thời gian: Từ 15/3/2012 đến 15/7/2012

3.2 Vật liệu và trang thiết bị sử dụng

3.2.1 Nguyên liệu

- Dứa được mua tại chợ Đầu mối Nông sản Thủ Đức Chọn dứa (giống Queen) có

4 hàng mắt mở, 75% trái có màu vàng tươi, mắt lớn, đều và thưa, kích thước lớn, nặng, đều màu, trọng lượng khoảng 0,75 – 1,1kg/trái, không vết thâm, sâu bệnh, ngọn dứa vẫn còn xanh tươi

- Xoài và mãng cầu được mua tại siêu thị Coopmart Xa lộ Hà Nội

Xoài (cát Chu): quả chín vàng đều, thơm, vỏ căng và nhẵn, không thâm đen, đốm bệnh, trọng lượng khoảng 250 – 350g/trái

- Mãng cầu: vỏ căng, nhẵn, màu xanh lục ngả vàng, gai đều và cách xa, không thâm đen và nứt vỏ, trọng lượng trong khoảng 1,5 – 2kg/trái

3.2.2 Nấm men Kluyveromyces marxianus

K marxianus được cung cấp từ Bộ môn Công nghệ Thực phẩm Trường Đại

K marxianus được giữ và nhân giống trong môi trường chứa: glucose 30g/L,

NH4Cl 2 g/L, MgSO4.7H2O 0.3 g/L, KH2PO4 1 g/L, cao nấm men 5 g/L, agar 20 g/L Nhân giống ở nhiệt độ phòng trong vòng 24h trên máy lắc 160 vòng/phút

Hình 3.1 Tế bào nấm men K marxianus

3.2.3 Đường saccharose

Sử dụng đường RE của nhà máy đường Biên Hòa

3.2.4 Dụng cụ và thiết bị sử dụng

Kính hiển vi điện tử quang học Olympus Bình tỉ trọng 10ml

Máy đo pH Oakaton Cân điện tử 2 số và 4 số

Buồng đếm hồng cầu Hirschamann Bếp gas

Máy xay sinh tố Phillip Ống nghiệm, ống đong, bình tam giác Buồng cấy vô trùng Que cấy, đĩa petri, đèn cồn,…

3.2.5 Hóa chất sử dụng

Hóa chất sử dụng để xác định độ acid: NaOH 0.1N và phenolphtalein 1%

Hóa chất sử dụng để điều chỉnh pH: acid citric và Na2CO3

(Các hóa chất sử dụng trong đề tài đều có nguồn gốc Trung Quốc)

3.3 Phương pháp nghiên cứu

 Tiến trình thực hiện đề tài:

Hình 3.2 Tiến trình thực hiện đề tài 3.3.1 Xác định một số đặc tính nguyên liệu

Các chỉ tiêu phân tích được thể hiện ở bảng 3.1

Bảng 3.1 Các đặc tính và phương pháp xác định đặc tính của nguyên liệu

Chất khô hòa tan (oBrix) Khúc xạ kế

TN3: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến chất lượng sản phẩm

Cách thực hiện: Cân nguyên liệu ban đầu Sau đó rửa, gọt, tách lấy phần thịt quả Cân

phần thịt quả thu được Mang phần thịt quả đi xay nhuyễn và thu dịch quả để tiến hành kiểm tra oBrix, độ acid và pH

3.3.2 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của một số nguyên liệu đến chất lượng nước trái cây

lên men bằng Kluyveromyces marxianus

Mục đích: Chọn được loại nguyên liệu thích hợp cho sản phẩm nước trái cây lên men từ

Cách thực hiện: Các nguyên liệu được gọt vỏ, tách lấy phần thịt quả mang đi xay nhuyễn,

thu dịch quả Pha loãng dịch quả với nước theo tỉ lệ dịch quả : nước = 4 : 6 Thêm đường

để điều chỉnh đến 18oBrix Sử dụng Na2CO3 để điều chỉnh pH đến 4.5 Thanh trùng ở

80oC/15 phút, để nguội và cấy 5% v/v men giống (mật độ 107 tế bào/ml) Sau 24 giờ lên men tĩnh ở nhiệt độ phòng, 3 nghiệm thức được kiểm tra cácchỉ tiêu theo dõi

Chỉ tiêu theo dõi: oBrix, độ cồn, độ acid, cảm quan (bằng phép thử so hàng)

3.3.3 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của tỉ lệ men, o Brix, pH và thời gian đến khả năng

lên men nước dứa bằng K marxianus

Từ kết quả của thí nghiệm 1, chúng tôi chọn được nguyên liệu thích hợp (dứa) để thực hiện thí nghiệm 2

Mục đích: Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến các chỉ tiêu theo dõi trong quá trình lên men nước dứa của K marxianus

Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm 4 yếu tố được bố trí theo phương pháp bề mặt đáp ứng

(Response Surface Design) kiểu kết hợp có tâm (Central Composite Design – CCD) Trong đó, tương tác giữa yếu tố khảo sát và chỉ tiêu theo dõi được thể hiện dưới dạng “bề mặt”, được gọi là bề mặt đáp ứng (response surface) Dựa vào bề mặt này ta có thể xác định được tác động của các yếu tố khảo sát lên chỉ tiêu theo dõi Từ đó tìm được giá trị của các yếu tố khảo sát để có được các giá trị tốt nhất của các chỉ tiêu theo dõi thông qua phương trình hồi quy

y3: Giá trị cảm quan

Thí nghiệm được bố trí theo kiểu CCD – Uniform Precision nên các mức của yếu

tố thí nghiệm được mã hóa và nằm trên một hình lập phương Do thiết kế CCD có tính cầu nên các cánh tay đòn là điểm giao nhau giữa mặt cầu có bán kính α = √k (với k là số yếu tố khảo sát) và trục trực giao của 4 yếu tố khảo sát trên (axial point)

Số nghiệm thức: N1 = 2k + 2k + 1 = 24 + 2×4 + 1 = 25 nghiệm thức

(k: số yếu tố khảo sát; 1: nghiệm thức tại tâm)

Số đơn vị thí nghiệm: N2 = 2k + 2k + n = 24 + 2×4 + 7 = 31 đơn vị thí nghiệm

(k: số yếu tố khảo sát; n: số lần lặp lại của nghiệm thức tâm)

Sơ đồ bố trí của 25 nghiệm thức được minh họa ở hình 3.3

Hình 3.3 Minh họa thiết kế thí nghiệm bốn yếu tố theo kiểu CCD

Qua Hình 3.2 ta thấy có 2k = 24 = 16 nghiệm thức được thiết kế theo kiểu kết hợp các yếu tố đầy đủ (factorial point) Bao gồm 8 nghiệm thức nằm ở đỉnh và 8 nghiệm thức tại trung điểm của 8 cạnh hình lập phương Ngoài ra, còn có 2k = 2×4 = 8 nghiệm thức chứa cánh tay đòn trên 4 trục trực giao (axial point) Cuối cùng là một nghiệm thức tâm (central point), nghiệm thức tâm được xác định là tâm của hình lập phương và cũng là tâm hình cầu có bán kính α = √k

Ma trận bố trí thí nghiệm được thể hiện ở Bảng 3.3

A: giá trị trục cao của cánh tay đòn 0 : giá trị tâm

Phương trình hồi quy có dạng:

y = a0 + a1x1 + a2x2 + a3x3 + a4x4 + b12x1x2 + b13x1x3 + b14x1x4 +b23x2x3 +b24x2x4 + b34x3x4 + c1x12 + c2x22 + c3x32 + c4x42

(a0, a1, a2, a3, a4, b12, b13, b14, b23, b24, b34, c1, c2, c3, c4 là các hệ số của phương trình hồi quy)

Cách thực hiện: Dứa được gọt vỏ, bỏ mắt, xay nhuyễn, thu dịch quả rồi pha loãng với

nước theo tỉ lệ dịch quả : nước = 4 : 6 Thêm đường để điều chỉnh oBrix theo từng nghiệm thức Thêm acid citric hoặc Na2CO3 để điều chỉnh pH Thanh trùng ở 80oC/15 phút, để nguội và cấy men giống (mật độ 107 tế bào/ml) theo tỉ lệ của từng nghiệm thức Sau thời gian lên men, mẫu sẽ được kiểm tra các chỉ tiêu theo dõi

Thông số cố định: 0.5 lít dịch lên men/nghiệm thức

Chỉ tiêu theo dõi: oBrix còn lại sau lên men (y1)

Hàm lượng cồn (y2)

Cảm quan (bằng phép thử cho điểm) (y3)

3.3.4 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến chất lượng sản phẩm

Mục đích: Theo dõi ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến những biến đổi trên chất lượng