Bước đầu nghiên cứu quy trình sản xuất nước thanh long (hylocereus undatus) lên men bằng chủng nấm mem

HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC THANH LONG Hylocereus undatus LÊN MEN BẰNG CHỦNG NẤM MEN Saccharomyces cerevisiae Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Gi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT

NƯỚC THANH LONG (Hylocereus undatus) LÊN MEN BẰNG CHỦNG NẤM MEN Saccharomyces cerevisiae

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Giảng viên hướng dẫn : ThS Phạm Minh Nhựt

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC i

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vviii

DANH SÁCH CÁC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 4

1.1 Thanh long và giá trị dinh dưỡng của trái thanh long 4

1.1.1 Lịch sử phát hiện 4

1.1.2 Đặc điểm của thanh long 4

1.1.2.1 Đặc điểm chung 4

1.1.2.2 Các chủng loại thanh long 5

1.1.3 Giá trị của trái thanh long 7

1.1.4 Ứng dụng của trái thanh long 8

1.2 Nấm men và vai trò của nấm men trong sản xuất rượu trái cây 9

1.2.1 Phân loại nấm men 9

1.2.2 Đặc điểm hình thái, cấu tạo tế bào nấm men 10

1.2.2.1 Hình thái 10

1.2.2.2 Cấu tạo tế bào 10

1.2.3 Đặc điểm sinh lý, sinh hoá 13

1.2.3.1 Thành phần hóa học của tế bào nấm men 13

1.2.3.2 Sinh trưởng của nấm men 17

1.2.4 Cơ chế lên men rượu của nấm men 18

1.2.4.1 Bản chất của quá trình lên men rượu 18

1.2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu 20

1.2.5 Giới thiệu về nấm men Saccharomyces cerevisiae 21

Formatted: chương, Level 1 Formatted: Font: Times New Roman, 13 pt, Font color: Auto Formatted: Normal, Line spacing: 1.5 lines

Formatted: Font: Times New Roman, 13 pt, Font color:

Auto, Vietnamese

Formatted: Font: Times New Roman, 13 pt, Font color: Auto Formatted: Font: Times New Roman, 13 pt, Font color:

Auto, Vietnamese

1.2.6 Một số ứng dụng của nấm men trong sản xuất đồ uống lên men 23

1.2.6.1 Sản xuất đồ uống có độ cồn thấp 23

1.2.6.2 Sản xuất đồ uống lên men có độ cồn cao 27

1.2.7 Thực trạng về chế biến thức uống lên men ở Việt Nam 28

CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

2.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 30

2.1.1 Địa điểm 30

2.1.2 Thời gian 30

2.2 Vật liệu nghiên cứu 30

2.2.1 Nguyên liệu 30

2.2.1.1 Trái thanh long 30

2.2.1.2 Giống nấm men 30

2.2.2 Hóa chất 30

2.2.3 Thiết bị 31

2.3 Phương pháp nghiên cứu 32

2.3.1 Phương pháp vi sinh vật 32

2.3.1.1 Phương pháp xác định mật độ nấm men bằng phương pháp đếm khuẩn lạc 32

2.3.1.2 Quan sát hình thái nấm men trên kính hiển vi 33

2.3.1.3 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu vi sinh gây bệnh trong thực

phẩm 33

2.3.2 Phương pháp hóa học 38

2.3.2.1 Phương pháp định lượng hàm lượng đường bằng phương pháp so màu trên máy quang phổ UV 38

2.3.2.2 Phương pháp xác định hàm lượng chất khô bằng chiết quang kế cầm tay 38

2.3.2.3 Phương pháp xác định nồng độ rượu 39

2.3.2.4 Phương pháp xác định acid tổng số 39

2.3.2.5 Phương pháp cố định nấm men S cerevisiae lên chất mang Natri

alginate 40

2.3.3 Phương pháp đánh giá cảm quan 40

2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu 43

2.4 Bố trí thí nghiệm 43

2.4.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát các đặc điểm dịch thanh long trắng và thanh long đỏ 43

2.4.2 Thí nghiệm 2: Đánh giá các đặc điểm sinh học của Saccharomyces cerevisiae 43

2.4.3 Thí ngiệm 3: Khảo sát tỉ lệ phối trộn giữa thanh long ruột đỏ và thanh long ruột trắng 44

2.4.4 Thí nghiệm 4: Xác định hàm lượng đường ban đầu thích hợp cho quá trình lên men 44

2.4.5 Thí nghiệm 5: xác định giá trị pH ban đầu ảnh hưởng đến quá trình lên men 45

2.4.6 Thí nghiệm 6: Xác định tỷ lệ giống Saccharomyces cerevisiae bổ sung thích hợp 46

2.4.7 Thí nghiệm 7: Xác định thời gian lên men thích hợp 48

2.4.8 Thí nghiệm lên men tối ưu 48

2.4.9 Đánh giá sự hiện diện của các vi sinh gây bệnh trong sản phẩm Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51

3.1 Kết quả thí nghiệm khảo sát các đặc điểm dịch thanh long trắng và thanh

long đỏ 51

3.2 Kết quả đánh giá các đặc điểm sinh học của Saccharomyces cerevisiae 52

3.2.1 Quan sát tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae 52

3.2.2 Khảo sát tính thuần của giống nấm men Saccharomyces cerevisiae 52

3.2.3 Kết quả xây dựng tương quan giữa mật độ nấm men Saccharomyces cerevisiae với giá trị OD của dịch lên men 53

3.3 Kết quả thí nghiệm khảo sát tỉ lệ phối trộn dịch thanh long đỏ và thanh long

trắng 54

3.4 Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng chất khô ban đầu thích hợp cho quá trình lên men 56

3.5 Kết quả thí nghiệm xác định giá trị pH lúc đầu ảnh hưởng đến quá trình lên men 58

3.6 Kết quả thí nghiệm xác định tỷ lệ giống bổ sung thích hợp 60

3.7 Kết quả thí nghiệm xác định thời gian lên men thích hợp 65

3.8 Kết quả thí nghiệm lên men tối ưu 67

3.9 Kết quả kiểm tra chất lượng sản phẩm sau lên men 69

4.1 Kết luận 71

4.2 Kiến nghị 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

Formatted: Font: Not Bold

BGBL : Brilliant Green Bile Lactose

CD: Cố định DNA : Deoxyribose Nucleic Acid

ĐATN: Đồ án tốt nghiệp EMB : Eosin Methylene Blue

agar

KPH : Không phát hiện

OD : Optical Density

NXB: Nhà xuất bản

TBCCTL : Trung bình chưa có trọng lượng

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

TD: Tự do

Formatted: Font: Not Bold

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng của trái thanh long/100 g thịt trái 7

Bảng 1.2: Thành phần sinh khối khô của nấm men đại thể 14

Bảng 1.3: Hàm lượng vitamin trong tế bào nấm men 15

Bảng 1.4: Khả năng đồng hóa các nguồn đường của nấm men Saccharomyces cerevisiae 21

Bảng 2.1: Nồng độ của saccharose chuẩn 36

Bảng 2.2: Bảng điểm về các chỉ tiêu cảm quan của nước thanh long lên men 39

Bảng 2.3: Bảng điểm xếp loại chất lượng sản phẩm 40

Bảng 3.1: Kết quả xác định một số chỉ tiêu của Thanh long 48

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn đến khả năng lên men của chủng Saccharomyces cerevisiae 51

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô đến khả năng lên men của chủng Saccharomyces cerevisiae 53

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của pH ban đầu đến khả năng lên men của chủng Saccharomyces cerevisiae 55

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung giống Saccharomyces cerevisiae ở dạng tự do lên quá trình lên men 57

Bảng 3.6: Ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung giống Saccharomyces cerevisiae ở dạng cố định trong natri alginate lên quá trình lên men 57

Bảng 3.78: Các thông số sau khi lên men tối ưu 61

Bảng 3.89: Kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh sản phẩm 63

Formatted: Font: Times New Roman, 13 pt, Font color: Auto Formatted: Font: Times New Roman, 13 pt, Font color: Auto

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1: Cây và trái thanh long 4

Hình 1.2: Phân loại thanh long theo hình dạng, màu sắc 5

Hình 1.3: Phân loại thanh long theo mùa 6

Hình 1.43: Các dạng sử dụng thanh long 8

Hình 1.5: Nấm men Saccharomyces cerevisiae quan sát dưới kính hiển vi quang học ở vật kính 10X (A) và 100 X (B) 10

Hình 1.6: Cấu tạo tế bào nấm men 11

Hình 1.7: Đường cong sinh trưởng của nấm men trong môi trường 16

Hình 1.8: Quá trình lên men rượu etylic 18

Hình 1.9: Nấm men Saccharomyces cerevisiae 20

Hình 1.10: Công nghệ sản xuất bia 22

Hình 2.1: Thanh long ruột trắng 28

Hình 2.2: Thanh long ruột đỏ 28

Hình 2.3: Phương pháp định lượng Coliform đối với mẫu thanh long lên men 32

Hình 2.4: Phương pháp xác định E coli giả định 33

Hình 2.5: Phương pháp định lượng S aureus đối với mẫu thanh long lên men 33

Hình 2.6: Phương pháp xác định tổng số nấm men, nấm mốc đối với nước

thanh long lên men 35

Hình 2.7: Thí nghiệm xác định hàm lượng đường ban đầu thích hợp cho quá

trình lên len 42

Hình 2.8: Thí nghiệm xác định giá trị pH ban đầu thích hợp cho quá trình lên

men 43

Hình 2.9: Thí nghiệm xác định tỷ lệ giống Saccharomyces cerevisiae bổ sung

ban đầu thích hợp cho quá trình lên men 44

Hình 2.10: Thí nghiệm xác định thời gian thích hợp cho quá trình lên mlen 45

Hình 2.11: Thí nghiệm lên men tối ưu sản phẩm nước thanh long lên men 46

Hình 3.1: Tế bào nấm men quan sát dưới kính hiển vi 49

Hình 3.2: Hình thái khuẩn lạc của chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae 49

Formatted: Font: Times New Roman, 13 pt, Font color: Auto Formatted: Font: Times New Roman, 13 pt, Font color: Auto Formatted: Font: Times New Roman, 13 pt, Font color: Auto Formatted: Font: Times New Roman, 13 pt, Font color: Auto Formatted: Font: Times New Roman, 13 pt, Font color: Auto

Hình 3.3: Mối tương quan mật độ nấm men và giá trị OD 50

Hình 3.4: Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn đến khả năng lên men của chủng

Hình 3.7: Ảnh hưởng của tỉ lệ giống tự do Saccharomyces cerevisiae đến quá trình

lên men thanh long 58

Hình 3.8: Ảnh hưởng của tỉ lệ giống Saccharomyces cerevisiae cố định đến quá

trình lên men thanh long 58

Hình 3.9: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình lên men 60

Hình 3.10: Sản phẩm nước thanh long lên men 61

Hình 3.11: Quy trình hoàn thiện sản xuất nước thanh long lên men từ chủng

Saccharomyces cerevisiae 62

Line width)

Formatted: Font: Italic

Formatted: Font color: Auto Formatted: Centered, Border: Top: (Single solid line, Auto,

1.5 pt Line width)

Formatted: Font: Times New Roman, 13 pt, Font color: Auto

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Đồ uống lên men đã được con người biết đến và sử dụng cách đây vài thế kỷ

Dần dần với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, đặc biệt ngành công nghiệp thực

phẩm và công nghệ vi sinh ngày càng phát triển thì các sản phẩm về đồ uống được

cải tiến không ngừng về cả chất lượng và cả chủng loại nhằm đáp ứng thị hiếu

người tiêu dùng Hơn nữa, con người càng hiểu rõ hơn giá trị dinh dưỡng và hiệu

quả kinh tế lớn lao của các sản phẩm về đồ uống mà giờ đây chúng có mặt ở hầu hết

các nước trên thế giới

Đồ uống lên men thường sử dụng nguồn nguyên liệu tinh bột hoặc từ các loại

trái cây Trong tất cả các loại đồ uống, đồ uống lên men từ trái cây rất được quan

tâm bởi ngoài hương vị thơm ngon tự nhiên nó còn chứa các chất dinh dưỡng như

các loại muối khoáng, đường, vitamin…chứa sẵn trong trái cây

Việt Nam với đặc điểm là nước nông nghiệp nhiệt đới thích hợp cho việc trồng

các loại cây ăn quả nên có nguồn nguyên liệu rất phong phú thuận lợi cho việc sản

xuất các loại đồ uống lên men Trong các loại quả hiện có của Việt Nam, trái thanh

long ở các tỉnh của miền Nam có sản lượng lớn và chất lượng cao nhưng hiện nay

trái thanh long chỉ mới được sử dụng làm thức ăn tráng miệng, chế biến coctail và

xuất khẩu trái tươi Hơn nữa, để có thể xuất khẩu ra ngước ngoài trái thanh long

phải có hình dạng đẹp, kích thước trái lớn, trong khi những trái có kích cỡ nhỏ và

không đẹp thì không thể bán được nên người dân thường đổ bỏ dẫn đến tình trạng ô

nhiễm môi trường

Xuất phát từ thực tế trên đồng thời để góp phần làm đa dạng hóa các sản phẩm

đồ uống lên men và sử dụng có hiệu quả hơn nguồn đặc sản dồi dào là trái thanh

long ở các địa phương, chúng tôi đề xuất một hướng mới nghiên cứu sử dụng trái

thanh long với đề tài "Bước đầu nghiên cứu quy trình sản xuất nước thanh long

(Hylocereus undatus) lên men bằng chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae"

Đề tài được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Khoa Môi trường và Công nghệ Sinh

học, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Tp.HCM

Formatted: Space Before: 12 pt

2 Mục tiêu đề tài

Chế biến trái thanh long làm nước uống lên men nhằm làm đa dạng hoá các sản

phẩm từ trái thanh long vừa có giá trị giải khát, bổ sung dinh dưỡng vừa có tác dụng

trị liệu Tận dụng nguồn thanh long không được sử dụng cho các dịch vụ xuất khẩu

hoặc tiêu thụ trong nước

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

 Nghiên cứu các chỉ tiêu của dịch thanh long đỏ và thanh long trắng trước lên

men

 Tối ưu hoá các giá trị đầu: tỷ lệ phối trộn thanh long trắng và thanh long đỏ,

hàm lượng đường ban đầu, pH ban đầu, tỷ lệ giống bổ sung, thời gian lên

men để tạo sản phẩm nước thanh long lên men

Saccharomyces cerevisiae

 Phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật gây bệnh cho sản phẩm đảm bảo vệ sinh an

toàn thực phẩm

4 Phương pháp nghiên cứu

pháp đếm khuẩn lạc, quan sát hình thái nấm men trên kính hiển vi, phương

pháp phân tích các chỉ tiêu vi sinh gây bệnh trong thực phẩm

 Phương pháp hoá học: Phương pháp định lượng hàm lượng đường bằng

phương pháp so màu trên máy quang phổ UV, phương pháp xác định hàm

lượng chất khô bằng chiết quang kế cầm tay, phương pháp xác định nồng độ

rượu, phương pháp xác định acid tổng số, phương pháp cố định nấm men

Saccharomyces accharomyces cerevisiae lên chất mang natri alginate

Formatted: Space Before: 12 pt

5 Kết cấu của ĐATN

ĐATN bao gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

6 Giới hạn của đề tài

Do hạn chế về mặt thời gian và thiết bị cũng như quy mô nghiên cứu nên đề tài

chỉ dừng lại ở khái cạnh khảo sát khả năng lên men của nguyên liệu dưới ảnh hưởng

của một số yếu tố bằng việc kiểm tra các thông số tiêu biểu, quan trọng của quá

trình lên men để tạo ra sản phẩm tốt nhất đạt yêu cầu về vệ sinh thực phẩm, màu sắc

hương vị tương đối hài hoà

Formatted: Justified

Formatted: Space Before: 12 pt

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Thanh long và giá trị dinh dưỡng của trái thanh long

1.1.1 Lịch sử phát hiện

Cây thanh long có tên khoa học là Hylocereus undatus thuộc họ xương rồng

Cactaceae [1] Thanh long còn có tên gọi là Tường Liên Người Pháp gọi thanh

long là Oeil de Dragon còn người Anh gọi là Dragon fruit

Thanh long có nguồn gốc trong các rừng tự nhiên của Nicaragoa, Mexico,

Colombia (Nam Mỹ) Sau được lan dần sang các nước khác ở Châu Phi và các châu

khác [1]

Ở Việt Nam, thanh long được du nhập từ thời Pháp thuộc, được trồng đầu tiên

ở Nha Trang và Phan Thiết Sau khi xí nghiệp chế biến rau quả xuất khẩu TP Hồ

Chí Minh thu mua và đem giới thiệu trái thanh long ra thị trường nước ngoài, thì

phong trào trồng thanh long phát triển mạnh ở Phan Rang, Phan Thiết, Buôn Ma

Thuật, cho đến các tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long như: Tiền Giang (huyện Chợ

gạo), Long An (huyện Châu Thành) và thành phố Hồ Chí Minh (huyện Bình

Chánh) [21] [29]

1.1.2 Đặc điểm của thanh long

1.1.2.1 Đặc điểm chung

Hình 1.1: Cây và trái thanh long

A: Thanh long ra hoa B: Trái thanh long khi còn xanh C: Trái thanh long khi chín

Formatted: Font color: Auto

Formatted: Font color: Auto

Formatted: Font: Bold Formatted: Indent: Left: 5.08 cm

Formatted: Space Before: 12 pt

- Thanh long là cây nhiệt đới, thích hợp khí hậu nắng nóng, chịu hạn giỏi,

không chịu được úng Thanh long là cây thân bó cần có trụ đỡ, sau khi trồng 2 – 3

năm sẽ cho trái Thanh long có thể trồng trên đất xám, đất phù sa, đất đỏ nhưng yêu

cầu đất phải thoát nước tốt Các vùng trồng thanh long chủ yếu hiện nay là Tiền

Giang, Long An, Bình Thuận với diện tích lên khoảng trên 10.,000 ha

- Giống thanh long tốt và phổ biến hiện nay ở nước ta là thanh long ruột trắng

Thanh long ruột đỏ và ruột vàng cũng đang phổ biến, nhưng giống thanh long ruột

trắng sinh trưởng mạnh hơn, trái to và ngọt hơn so với giống ruột đỏ và ruột vàng

1.1.2.2 Các chủng loại thanh long

a Phân loại theo hình dạng, màu sắc

Hình 1.2: Phân loại thanh long theo hình dạng, màu sắc

A: Thanh long vỏ đỏ hoặc hồng, ruột trắng B: Thanh long vỏ đỏ hoặc hồng, ruột đỏ C: Thanh long vỏ vàng, ruột trắng

 Thanh Long vỏ đỏ, ruột trắng:

Là loại thanh long được trồng chủ yếu tại nước ta chủ yếu ở Bình Thuận, Long

An, Tiền Giang Thịt trái màu trắng xen kẽ các hạt màu đen như mè, có khối lượng

trung bình khoảng 350 – 500 g/ trái [3]

 Thanh Long vỏ đỏ, ruột đỏ:

Thanh long ruột đỏ là một sản phẩm mới lạ, ngon, bổ dưỡng Đặc điểm của

loại Thanh Long này là nhìn quả không to nhưng lại nặng cân, ruột đỏ tươi, cơm

giòn, thơm, đặt biệt rất ngọt, nhiều vitamin và khoáng chất Tuy giá của loại quả

Formatted: level 4, Left, Indent: First line: 0 cm, Line

spacing: single, Pattern: Clear

Formatted: Font: Bold Formatted: Indent: Left: 3.81 cm

Formatted: Justified

Formatted: Space Before: 12 pt

này hơi cao so với Thanh long ruột trắng nhưng nó lại có vị đặc biệt thơm ngon, và

trở thành món ăn cao cấp vừa ngon vừa lạ đối với người tiêu dùng trong và ngoài

nước [3]

 Thanh Long vỏ vàng, ruột trắng:

Giống thanh long vỏ vàng có dạng trái tựa các giống thanh long thông thường

nhưng thay cho các tai trái là những cục gù có gai, ruột màu trắng, hạt to nhỏ không

đều, khối lượng khoảng 150 – 300 g/ trái [3]

b Phân loại theo vùng miền:

Hình 1.3: Phân loại thanh long theo mùa

A: Thanh Long Bình thuận B: Thanh Long Chợ Gạo – Tiền Giang

 Thanh Long Bình Thuận:

Khối lượng: 300 – 500 g/trái, Màu sắc: màu xanh khi còn non và chuyển thành

màu đỏ khi chín, ruột trắng Mùi vị thanh long Bình Thuận có vị ngọt dịu và béo,

chắc thịt Trái có dạng hơi tròn, dày vỏ 2 – 2,5 cm, gai nở to, vỏ có màu đẹp Tỷ lệ

thịt trái: 68 – 72% đĐộ bBrix 13 – 14%, độ chua pH / ep: 4,8 – 5,0, hHạt nhỏ

trọng lượng 1.000 hạt: 1,1 – 1,2 g

 Thanh long Cchợ Gạo – Tiền Giang:

Khối lượng: 300 – 450 g/ trái Màu sắc: vỏ mỏng, có màu xanh khi non và

chuyển sang hồng hoặc đỏ khi chín, ruột trắng Mùi vị thanh long Cchợ Gạo có

vị ngọt dịu và béo Người trồng thanh long vùng CChợ Gạo ít dùng trụ sạn để đỡ,

mà thay vào đó cho thanh long đeo lên thân cây vông nhằm tạo ra sự khác biệt về

Formatted: Space Before: 12 pt

Về chỉ tiêu hóa học, thanh long Bình Thuận có hàm lượng protein, vitamin C,

canxi, photpho, mMagie, Natri natri cao hơn thanh long Chợ Gạo nhưng có hàm

lượng đường Glucoseglucose, Fructosefructose, Carbonhydrate carbonhydrate thấp

hơn

1.1.3 Giá trị của trái thanh long

Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng của trái thanh long/100 g thịt trái

(Nguồn: Lê Văn Tố và cộng tác viên, 2000)

Thanh long là một nguồn chất chống oxy hóa ngăn chặn các gốc tự do gây ung

thư và gây bất lợi cho sức khỏe xâm nhập vào cơ thể Nó giúp trung hòa các chất

độc hại như kim loại nặng Bên cạnh đó, ăn thanh long giúp giảm mức cholesterol

và huyết áp cao Việc thường xuyên ăn thanh long giúp chống hen suyễn và ho

Ngoài ra, thanh long chữa lành vết thương hở và vết bầm tím nhanh và cải thiện hệ

thống miễn dịch nói chung [4] [44]

Sự hiện diện của thành phần vitamin B1 trong trái thanh long hỗ trợ trong việc

sản xuất năng lượng và chuyển hóa carbon hydrate Thành phần vitamin B2 trong

thanh long đóng vai trò như vitamin hỗn hợp, và giúp cho việc khôi phục và cải

thiện mất cảm giác ngon miệng Ngoài ra, thanh long làm giảm cholesterol xấu vì

nó có chứa vitamin B3 [45]

Formatted: Space Before: 12 pt

Thanh long được sử dụng như một loại mỹ phẩm và dược phẩm cho sức khỏe

con người, cải thiện thị lực và ngăn ngừa tăng huyết áp Một nguồn giàu canxi và

phospho trong thanh long giúp củng cố xương, răng chắc khỏe và hỗ trợ trong việc

hình thành mô [46] Ăn một trái thanh long thường xuyên làm giảm trọng lượng

đáng kể, do đó tạo ra một cơ thể cân bằng mà không ảnh hưởng đến sức khỏe của

một người Ngoài ra thanh long là loại quả hữu ích trong việc làm giảm mức đường

trong máu ở bệnh tiểu đường loại 2 [48]

1.1.4 Ứng dụng của trái thanh long

Theo một tài liệu khoa học (tạp chí Lifestyle) [48] được công bố gần đây thì

hoạt chất lycopene có tác dụng chống ung thư, chống lão hóa có nhiều trong các

trái cây có màu đỏ như Gấc, Carot và đặc biệt là Thanh long ruột đỏ Trái thanh

long đỏ có hàm lượng màu tự nhiên rất cao, có thể chế biến màu thực phẩm, sản

xuất mỹ phẩm như son, phấn dùng trang điểm, làm thuốc trị ung thư, làm rượu bổ

tốt cho sức khỏe người già và phụ nữ (Viện Paster công nhận) Ngoài cách dùng

thông thường ta có thể ép nước thanh long uống rất mát Trong quá trình ép các hạt

vỡ ra, cung cấp thêm chất xơ tốt cho quá trình tiêu hóa, giúp nhuận trường [45]

[46]

Hình 1 43: Các dạng sử dụng thanh long

1.1.5 Tình hình trồng trọt và tiêu thụ thanh long trên thế giới và tại Việt Nam

Hiện nay diện tích thanh long chỉ riêng trên địa bàn tỉnh Bình Thuận vào

khoảng > 5.,000 ha Tốc độ tăng trưởng diện tích những năm 2001 – 2003 trung

Formatted: Font: Bold Formatted: Justified

Formatted: Space Before: 12 pt

bình khoảng hơn 6%/năm Riêng 2004, diện tích thanh long bị giảm nhẹ (khoảng 1

%) do tình hình đô thị hóa đất nông nghiệp tại tỉnh khiến giá đất nông nghiệp tăng

cao

Ngoài ra trên thế giới, một số nông dân tại California (Hoa Kỳ) đang trồng thử

hai giống thanh long có màu vỏ xanh và vàng Các chuyên gia tại Mỹ cho rằng

giống thanh long vỏ xanh và vỏ vàng còn biểu hiện nhiều tính hoang dã nhưng là

nguồn gen quý trong nghiên cứu tạo giống thanh long mới, đây sẽ là những hướng

đi mới cho loại cây thanh long

Thanh Long Bình Thuận cho năng suất tương đối cao, bình quân vào mùa

thuận: 30 kg/ cây, mùa nghịch: 20 kg/ cây tương đương với khoảng 20 tấn/ ha Sản

lượng thanh long năm 2004 đạt 94.,760 tấn, tăng 9% so với 2003, và tăng 117, %

so với năm 2000 Sản lượng tăng cao nhất là năm 2003 tăng 33, % [44] [46]

Hoạt động xuất khẩu thanh long tăng bình quân 32% về giá trị kim ngạch và

51 % về sản lượng xuất khẩu Tính đến hiện nay, sản lượng thanh long do các

doanh nghiệp trên địa bàn trực tiếp xuất khẩu mới chiếm 19,6 % tổng sản lượng

chung và khoảng từ 35 – 40% sản lượng thanh long đủ tiêu chuẩn xuất khẩu Nếu

tính cả phần sản lượng các doanh nghiệp bán nội địa để cung ứng xuất khẩu hàng

năm khoảng từ 15.000 đến 20.000 tấn, cho thấy hoạt động xuất khẩu chưa tương

xứng với kết quả sản xuất [46]

1.2 Nấm men và vai trò của nấm men trong sản xuất rượu trái cây

1.2.1 Phân loại nấm men

Nấm men là nhóm nấm cơ thể đơn bào hoặc tập hợp đơn bào, nhân chuẩn,

hiển vi Nấm men có thể thuộc về hai lớp nấm: nấm túi (Ascomycetes) và nấm bất

toàn (Deuteromecetes hoặc Fungi imperfect) [9] [11]

Formatted: Space Before: 12 pt

Loài: Saccharomyces cerevisiae

1.2.2 Đặc điểm hình thái, cấu tạo tế bào nấm men

1.2.3.1.2.2.1 Hình thái

Tế bào nấm men có hình dáng: hình cầu, hình ovan hoặc elip, hình quả chanh,

hình trụ, hình chùy hoặc đôi khi còn kéo dài ra thành sợi [9]

Nấm men thường có hình cầu hoặc hình bầu dục, một số loại có hình que và

một số hình dạng khác Đường kính trung bình của nấm men là 7 µm, chiều dài 8 –

12 µm Một số loài nấm men sau khi phân cắt bằng phương pháp nảy chồi, tế bào

con không rời tế bào mẹ và lại tiếp tục mọc chồi Bởi vậy nó có hình thái giống như

cây xương rồng khi quan sát dưới kính hiển vi [10] [12]

Hình 1.5: Nấm men Saccharomyces cerevisiae quan sát dưới kính hiển vi quang học

ở vật kính 10X (A) và 100 X (B)

A: Hình thái nấm men quan sát dưới kính hiển vi quang học vật kính x10

1.2.3.1 B: Hình thái nấm men quan sát dưới kính hiển vi quang học vật kính x100

1.2.3.2.1.2.2.2 Cấu tạo tế bào

a Vỏ tế bào

Vỏ có thể đàn hồi để định hình cũng như bảo vệ tế bào chống lại các tác động

bên ngoài và chất độc Nó còn có tác dụng giữ áp suất thẩm thấu nội bào, điều chỉnh

các chất dinh dưỡng là các hợp chất có phân tử lượng thấp và các muối khoáng đi

qua các lỗ nhỏ vào trong tế bào

Formatted: Space Before: 12 pt

Vỏ tế bào gồm các phức chất protein – polysaccaride, phosphate và lipid, có

độ dày khoảng 25 nm và chiếm khoảng 25% khối lượng tế bào Trong đó glucan và

mannan là 2 hợp chất chiếm tới 90% chất khô của vỏ tế bào Ngoài ra vỏ tế bào

còn chứa chitin (kitin) là thành phần thường nằm sát ở vùng nấm men nảy chồi

Xung quanh tế bào chất được bao quanh một lớp màng rất mỏng, chiều dày

không quá 0,1 nm dính chặt vào tế bào chất

Màng tế bào chất có 4 chức năng cơ bản: tác dụng như rào chắn thẩm thấu,

điều chỉnh chất dinh dưỡng từ môi trường vào trong tế bào và ngược lại cho các sản

phẩm trao đổi chất ra ngoài tế bào; thực hiện sinh tổng hợp một số hợp phần của tế

bào (các cấu tử của vỏ tế bào); nơi khu trú một số enzyme

c Tế bào chất

Tế bào chất còn gọi là nguyên sinh chất Nó có cấu trúc không đồng nhất

(heterogen) và ở thể keo, chứa tất cả các cấu trúc cơ bản của tế bào: ti thể,

ribosome, mạng lưới nội chất, các chất dự trữ và các thể vùi của hợp chất lipoit và

Formatted: Space Before: 12 pt

cacbonhydrate tự nhiên trong nội bào, còn có những chất xúc tác sinh học rất quan

trọng là enzyme tham gia vào tất cả các phản ứng sinh hóa

Tế bào chất là hệ keo được cấu tạo từ protein, cacbonhydratecacbon, lipit, chất

khoáng, nước và các hợp chất khác nữa Nước trong tế bào chất chiếm tới 90% ở

dạng tự do để hòa tan các chất trước khi tham gia vào các phản ứng trao đổi chất ở

dạng liên kết Tế bào chất có độ nhớt cao tương ứng với glycerin khi tế bào già độ

nhớt này giảm

Cấu trúc của tế bào chất thay đổi phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy và tuổi sinh

trưởng của tế bào Sự thay đổi này có thể là thuận nghịch và không thuận nghịch là

do mức độ tác động của các yếu tố bên ngoài Các tế bào non có chất nguyên sinh

đồng nhất, khi già chất này xuất hiện không bào, các giọt chất béo, các hạt

polyphosphate và lipoit Như vậy, tế bào trở nên dị nguyên (không đồng nhất)

d Microsome hay Lliposome

Đây là thể vùi có dạng hạt siêu hiển vi, được cấu tạo từ lipoit, protide và acid

ribonucleic (RNA) Ở đây sẽ xảy ra các quy trình sinh tổng hợp protein cho tế bào

từ các acid amin đã được hoạt hóa ở hệ thống tyi thể Các acid amin này được nối

với nhau theo lệnh của nhân được chuyển qua RNA đi vào các phản ứng sinh tổng

hợp protein

e Ty thể

Ty thể có dạng hạt nhỏ, dạng que hoặc dạng sợi mảnh phân bố trong tế bào

chất ở khoảng giữa vỏ tế bào và không bào Chiều dài của sợi ty thể là 0,2 – 7,5 µm

Ty thể của nấm men có cấu tạo chủ yếu từ khoảng 30% chất béo và 60 – 70%

protein (25 – 75% ở dạng protein cấu trúc) Trong tyi thể có chứa các enzyme thực

hiện các phản ứng oxy hóa trong chu trình Krebs, chuyển điện tử qua chuỗi hô hấp

và quá trình phosphoryl hóa để thực hiện chức năng cung cấp năng lượng sinh học

và vật liệu tham gia vào các cơ chế phức tạp tái tạo DNA, phiên mã và dịch mã các

thông tin di truyền vào sinh tổng hợp phospholipid của sterin, vào hoạt hóa các acid

béo….Các acid nucleic (DNA và RNA) có số lượng không lớn trong ty thể

f Không bào

Commented [A1]: Sai, chỉ nh lạ i cho đ ồ ng nhấ t

Formatted: Tab stops: 0.75 cm, Left

Formatted: Space Before: 12 pt

Không bào là một cơ quan nội bào chứa đầy dịch bào và được tách ra từ tế bào

chất thành màng không bào

Không bào có chứa các enzyme thủy phân, enzyme oxy hóa – khử, lipid, các

polyphosphate, các hợp chất trung gian của tế bào có phân tử lượng thấp và các ion

kim loại

g Mạng lưới nội chất

Là một hệ thống màng hai lớp gồm hàng dãy màng kép có gai cong dày Một

số màng kết hợp với ribosome, đôi khi đầu màng chuốt thành các bọng tròn và rồi

có thể tạo thành không bào Mạng lưới này còn được gọi là thể golgi hay bộ máy

golgi

h Nhân tế bào

Nhân là cấu tử bất biến của tế bào nấm men Nhân của tế bào nấm men có

màng vỏ, hạch nhân (thể nhiễm sắc) và chất nhân

Đường kính của nhân tế bào nấm men vào khoảng 2 µm Phần lớn có dạng

hình cầu hoặc elip Ở tế bào nấm men đang sinh trưởng nhân rất giàu acid nucleic

và vùng sinh sản được hoạt hóa

Thành phần hóa học cơ bản của nhân là acid Deoxyribo Nucleic Acid (DNA),

nhân còn có protein nhưng không liên kết với các acid nucleic Quá trình sinh tổng

hợp protein và đặc điểm các protein này được tiến hành theo lệnh của DNA nhờ các

acid ribonucleic truyền đạt và vận chuyển (mRNA và tRNA) Dòng thông tin này

có thể sơ giản hóa như sau: từ DNA chuyển qua RNA tới protein

i Các thể vùi và các chất dự trữ trong tế bào nấm men

Các thể vùi nằm trong tế bào chất và dịch không bào, chúng là những hạt

glycogen, metacromatin (volutin), các chất giống chất béo và các hạt chất béo, lưu

huỳnh tích tụ, hạt acid và đường tinh thể Các loại chất này trong tế bào ở dạng

không hoạt động và thường không tan trong nước

1.2.4.1.2.3 Đặc điểm sinh lý, sinh hoá

j.1.2.3.1 Thành phần hóa học của tế bào nấm men

Formatted: level 4, Justified, Line spacing: single, No

bullets or numbering

Formatted: Space Before: 12 pt

khối lượng chung [1] [6]

Formatted: Space Before: 12 pt

Bảng 1.2: Thành phần sinh khối khô của nấm men đại thể

tro Chất hữu cơ gồm có (%): protein 13 ÷ 14%, glycogen 6 ÷ 8 %, cenllulose 1,8 ÷

2 %, chất béo 0,5 ÷ 2 %

và khoảng 45% protein hoàn chỉnh Các dẫn xuất của acid nucleic như base, purin

và pyrimidin, các acid amin tự do đều được coi là protein nguyên liệu

Glycogen: Là những chất dự trữ nguồn cacbon Khi trong môi trường thiếu

nguồn cacbon dinh dưỡng glycogen sẽ được huy động tham gia vào quá trình tiêu

hóa của nấm men và giải phóng ta nước, khí cacbonic

Trehalose: Hợp chất thường kết hợp với hàng loạt hạt glycogen làm nguồn dự

trữ cacbon rất cơ động Ở cùng một pH hàm lượng trehalose tăng thì nitơ giảm

Chất béo: Chất béo trong tế bào nấm men có các acid oleic, linoelic, palmitic

Trong chất béo có tới 30 ÷ 40% phophatide

Tro: Trong tro nấm men thấy có các oxit sau đây: P2O5 25 ÷ 60; CaO 1 ÷ 8;

MgO 4 ÷ 6; Na2O 0,5 ÷ 2; SO32- 0,5 ÷ 6; SiO2 1 ÷ 2; Fe2O3 0,05 ÷ 0,7

Các nguyên tố vi lượng: Các nguyên tố vi lượng có vai trò quan trọng đối với

sinh sản và hoạt động sống của nấm men Chúng tham gia vào thành phần của nhiều

enzyme vitamin và nhiều hợp chất khác nữa trong các quá trình sinh tổng hợp các

sản phẩm của tế bào

Vitamin và nhân tố sinh trưởng: trong tế bào nấm men có rất nhiều vitamin

đóng vai trò làm cofactor của các enzyme – protein

Formatted: Font: Bold Formatted: Font: Bold Formatted Table

Formatted: Space Before: 12 pt

Formatted: Space Before: 12 pt

Bảng 1.3: Hàm lượng vitamin trong tế bào nấm men

Vitamin Hàm lượng (µg/ g men khô)

Nấm men có 2 hình thức sinh sản: hữu tính (bằng bào tử) và vô tính (bằng nảy

chồi hoặc phân cắt tế bào) Tùy thuộc vào điều kiện nuôi cấy tế bào nấm men sẽ

sinh sản theo cách sinh sản vô tính hay sinh sản hữu tính

Sinh sản vô tính

Nấm men sinh sản vô tính bằng nảy chồi hoặc phân đôi tế bào, nhưng giữa quá

trình này có thể sinh sản hữu tính xen kẽ hoặc ngược lại nấm men đang sinh sản

hữu tính có thể trở lại sinh sản vô tính Nấm men có 3 dạng chu trình sinh học của

sinh sản vô tính

 Chu trình đơn bội – lưỡng bội như loài Saccharomyces cerevisiae

 Chu trình ưu thế lưỡng bội như Saccharomycoides ludwigii

 Chu trình ưu thế đơn bội như Schizosaccharomyces octosporus

Sinh sản hữu tính:

Sinh sản của nấm men liên quan tới sự hình thành bào tử nang của tế bào sinh

dưỡng kèm theo quá trình giảm phân của sự phân cắt của nhân Bào tử nang được

tạo thành do kết quả giao hợp hai tế bào có tính đực tính cái và phân chia nhân đã

thụ thành hợp tử Vòng đời của chủng nấm men Saccharomyces: bào tử nang  nảy

mầm  pha đơn bội  tiếp hợp  hợp tử  pha nhị bội  bào tử nang

Formatted: Font: Bold Formatted: Font: Bold Formatted Table Formatted: Font: Bold Formatted: Left

Formatted: level 4, Space Before: 12 pt

Formatted: Space Before: 12 pt

b Sinh trưởng nấm men

Khi cấy nấm men vào môi trường dinh dưỡng, chúng sẽ sinh sản cho đến khi

cơ chất dinh dưỡng cần thiết ở trong môi trường giảm tới mức thấp nhất Khi đó

sinh trưởng phát triển của chúng chậm dần và ngừng hẳn, cũng có thể tế bào còn vài

lần phân chia tiếp, nhưng sự tăng sinh khối không đáng kể Nếu trong cả quá trình

nuôi cấy ta không bổ sung chất dinh dưỡng và loại bỏ các sản phẩm trao đổi chất thì

ta có quần thể tế bào trong không gian sống có giới hạn

Khi tiếp giống vào môi trường lỏng với tế bào giống ban đầu là X, đồ thị biểu

diễn sự sinh trưởng của nấm men sẽ phụ thuộc vào logarit số tế bào với thời gian

Đồ thị này được chia làm 4 pha:

 Pha tiềm phát: vi sinh vật chưa sinh sản còn làm quen với môi trường

 Pha lũy thừa: số lượng tế bào tăng theo cấp số

 Pha ổn định: số lượng nấm men đạt đến cực đại và không thay đổi theo thời

gian

 Pha suy vong: số lượng nấm men giảm do già bị chết và tự phân

1.2.5.1.2.4 Cơ chế lên men rượu của nấm men

1.2.5.1.1.2.4.1 Bản chất của quá trình lên men rượu

Hình 1.7: Đường cong sinh trưởng của nấm men trong môi trường

Formatted: Space Before: 12 pt

Lên men là một qúa trình oxy hóa khử xảy ra trong cơ thể sinh vật nhằm cung

cấp năng lượng và các hợp chất trung gian cho tế bào sinh vật

Các phản ứng sinh hóa trong quá trình lên men là phản ứng tách và vận chuyển

hydro ở dạng (H+) dưới tác dụng của các enzyme dehydrogenase Trong quá trình

đó hydro được tách ra khỏi cơ chất chuyển đến tiếp nhận cuối cùng là chất hữu cơ

Hợp chất hữu cơ đó được khử tạo thành sản phẩm lên men rồi tích tụ lại trong môi

trường dinh dưỡng Tùy theo sản phẩm tích lũy nào chiếm ưu thế mà ta có thể lên

men rượu, lên men lactic…

 Cơ chế của quá trình lên men rượu [12]:

Nấm men là tác nhân chính của quá trình lên men rượu với đường là cơ chất

chính Quá trình chuyển hóa đường thành rượu qua một chuỗi phản ứng rất phức tạp

liên quan mật thiết đến quá trình phosphoryl hóa các hợp chất hữu cơ Quá trình lên

men rượu được mô tả ở Hình 1.8

Hình 1.8: Quá trình lên men rượu etylic

Formatted: Space Before: 12 pt

Quá trình này chung cho tất cả giới sinh vật hai bước tiếp theo có sự tham gia

của hai enzyme là pyruvate carboxylase và alcohol dehydrogenase để biến pyruvate

thành rượu etylic:

Pyruvate  acetaldehyt + CO2 (phản ứng không thuận nghịch)

Phương trình tổng quát lên men rượu có thể viết như sau:

C6H12O6 + 2P + 2ADP  2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP

1.2.5.2.1.2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu

Nấm men đòi hỏi phải có những điều kiện nhất định mới có thể lên men Trong

sản xuất rượu, ngoài việc lựa chọn chủng nấm men, còn phải nghiên cứu tạo điều

kiện thích hợp để đạt hiệu suất lên men cao Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên

men:

a Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng rất lớn Mỗi vi sinh vật có một yêu cầu về nhiệt

độ thích hợp cho sự phát triển của mình

Nhiệt độ càng cao quá trình lên men bắt đầu càng sớm, tốc độ lên men nhanh

nhưng kết thúc sớm và nhưng hàm lượng đường còn lại với một lượng khá lớn

Điều này có thể làm nguy hiểm vì hàm lượng đường sót có thể được vi khuẩn lactic

sử dụng để tạo thành acid lactic ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của sản phẩm

Ngoài ra nhiệt độ còn ảnh hưởng đến khả năng sinh tổng hợp các sản phẩm thứ

cấp và các sản phẩm phụ Nhiệt độ càng cao càng dễ sinh ra và tích tụ các sản phẩm

phụ càng nhiều Điều này không có lợi cho sản phẩm chính[13]

Trong công nghiệp rượu cồn người ta thường dùng các chủng nấm men thích

hợp cho lên men ở 30 – 35°C, lên men rượu vang 20 – 30°C và dưới 10°C trong

thời gian tàng trữ (lên men phụ)

b Ảnh hưởng pH của môi trường

pH môi trường có ý nghĩa quan trọng trong quá trình lên men rượu Đối với

men rượu vang khoảng pH thích hợp là 2,8 – 3,8 Saccharomyces vini pH = 3,5 So

với men rượu (Saccharomyces cerevisiae) và men bia (Saccharomyces

Formatted: Space Before: 12 pt

carlbergensis) thì men rượu vang chịu được acid cao hơn Các loài khuẩn làm hỏng

rượu hoạt động ở pH > 3,5 nhưng yếu hơn ở pH < 3,5 Do đó, giữ pH trong giới

hạn 3 – 3,5 là để ức chế hoạt động của vi khuẩn có hại [13]

c Ảnh hưởng của hàm lượng đường

Hàm lượng đường có ảnh hưởng rất lớn đến năng lực lên men Hàm lượng

đường thích hợp nhất là 13 – 15% tương đương với nồng độ chất khô từ 16 – 18%

Nếu hàm lượng đường quá cao sẽ làm tăng áp suất thẩm thấu và làm mất cân bằng

trạng thái sinh lý của nấm men Nếu hàm lượng đường thấp sẽ không tạo điều kiện

cho quá trình lên men Trong thực tế, ở hàm lượng đường 30 – 35% thì sự lên men

bị đình chỉ cho dù có loại nấm men có khả năng lên men được ở hàm lượng đường

lên đến 60% [9]

d Nồng độ O2

Nấm men là vi sinh vật hiếu khí tùy tiện và chỉ trong điều kiện kị khí nó mới

tiến hành lên men rượu, do đó khi muốn có rượu ta phải tạo điều kiện kị khí Tuy

vậy, dù trong trường hợp có đầy đủ O2 vẫn có một lượng rượu được tạo thành [9]

e Nồng độ rượu và khí CO2

Đa số nấm men chỉ lên men được tới nồng độ rượu 13 – 14%, chỉ có một số ít

lên men ở nồng độ rượu 17 – 20% Tuy khí CO2 ức chế sự lên men nhưng việc

thoát khí CO2 lại có tác dụng tốt đến quá trình lên men Sự thoát khí CO2 sẽ làm cho

môi trường luôn bị khuấy động, kéo dài được trạng thái lơ lững của nấm men do đó

làm tăng nhanh sự lên men Qua đó ta thấy một điều phổ biến chính sản phẩm của

sự trao đổi chất khi đạt tới một nồng độ nào đó sẽ có tác dụng ức chế đối với bản

thân vi sinh vật đó [9]

1.2.6.1.2.5 Giới thiệu về nấm men Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae có hình dáng tế bào là hình cầu, hình ovan hay elip

Sinh sản vô tính bằng hình thức nảy chồi Thường có 1 – 4 bào tử trong nang, ít khi

có 8 bào tử

Formatted: Space Before: 12 pt

Hình 1.9: Nấm men Saccharomyces cerevisiae

A: Khuẩn lạc Saccharomyces cerevisiae

B: Hình dáng nấm men Saccharomyces cerevisiae dưới kính hiển vi

Thế hệ sinh dưỡng của các giống này trong điều kiện bình thường là các thể

lưỡng bội Khi già chúng thường kết thành vòng và mọc trên dịch lên men sợi giả,

có thể kết thành màng nổi Lên men đường tốt nhưng nồng độ đường không quá 30

% và tạo thành tới 18% cồn etylic Chúng không đồng hóa được muối nitrate

Bảng 1.4: Khả năng đồng hóa các nguồn đường của nấm men Saccharomyces

Formatted: Space Before: 12 pt

Raffinose khi bị phân hủy thành fructose (1) và melbiose (2) Nấm men khi chỉ

đồng hóa được fructose còn melbiose không đồng hóa được nên chỉ ghi là 1/3

1.2.7.1.2.6 Một số ứng dụng của nấm men trong sản xuất đồ uống lên men

Hiện nay các loại đồ uống lên men trên thế giới rất phong phú và đa dạng Dựa

vào nồng độ rượu, người ta chia đồ uống lên men thành 2 nhóm: đồ uống có độ rượu

nhẹ và đồ uống có độ rượu cao [8]

1.2.6.1 Sản xuất đồ uống có độ cồn thấp

a Sản xuất thức uống lên men từ tinh bột

 Bia

Bia là loại thức uống có độ rượu nhẹ và có tính giải khát cao, được nhiều người

ưa chuộng Bia được sản xuất từ malt hoặc kết hợp với các nguyên liệu có chứa tinh

bột (không phải là malt), hoa houblon và nước[11]

Formatted: Indent: First line: 0.94 cm, Space Before: 6 pt

Formatted: level 4, Indent: First line: 0 cm, Line spacing:

single

Formatted: Space Before: 12 pt Hình 1.10: Công nghệ sản xuất bia (theo Lương Đức Phẩm, năm 2001)

Nguyên liệu

chính: malt, gạo

(ngô)

Nấu (đường hoá)

Nghiền

Nấu với hoa bia

lạnh dịch

Lên men chính

Lọc Lắng cặn

Sát khuẩn

Rửa sạch Chai

Bia chai hoặc lon

Hấp Pasteur Nhân giống

Bã dùng chăn nuôi

Formatted: Space Before: 12 pt

Sản phẩm trên thế giới

Nước uống có cồn – Bubju của Triều Tiên [11]

Nguyên liệu: gạo 25%, gạo nếp 11%, nước 60%, Nuruk 2%, koji 2%

Quy trình sản xuất: gạo tẻ và gạo nếp  nấu chín  trộn đều với Nuruk, koji

 lên men  Buji

Đặc tính của Buji: có dạng dung dịch, màu trắng, có độ cồn vào khoảng 16%

Vi sinh vật sử dụng Saccharomyces sp được sản xuất theo quy mô công

nghiệp

Bouza một loại đồ uống ở Ai Cập: được chế biến từ lúa mì Loại đồ uống này

có vị chua và có thành phần rượu 4 – 5% v/v Thổ Nhĩ Kỳ và một số nước khác có

sản phẩm Bouza là một loại nước uống lên men, được chế biến từ lúa mì, có hàm

lượng rượu thấp (0,5 – 1,2 % khối lượng) với độ chua 1,3 độ Sản phẩm này có

màu trắng đục, vị chua ngọt đặc trưng do kết quả của kiểu lên men hỗn hợp giữa lên

men rượu và lên men lactic [8]

Ở Nga có Kvass: là loại nước uống truyền thống làm từ malt đại mạch, malt

lúa mạch đen, bột mì và thường bổ sung bạc hà Đây là loại thức uống lên men hỗn

hợp cả lên men rượu và lên men lactic Kvass có nhiều loại với thành phần trung

bình như sau: nồng độ chất khô (xác định bằng sacaromet) 5 – 6%; độ chua 2 – 3

độ; hàm lượng rượu etylic 0,3 – 0,5% v/v [8]

Ở Châu Mỹ La Tinh: có nhiều thức uống chế biến từ ngô và ngô nảy mầm như

Chicha, Tesquino Những sản phẩm lên men từ ngô này có vị chua và có chứa 2 –

4% rượu etanol [8]

Ở Nhật có Sakê:

Sakê là loại thức uống đặc trưng của văn hóa Nhật Bản Rượu Sakê quý nhất là

Ghiugiô, có hương vị thơm thoảng như táo, chuối, dứa Trước đây Ghiugiô sản xuất

ít thường được sử dụng trong những đợt thi nếm Ngày nay do cạnh tranh với bia,

rượu vang, Ghiugiô được sản xuất nhiều hơn, với hương vị đặc biệt rượu Sakê đã

trở nên nổi tiếng trên thế giới, trong khu vực là một biểu tượng của đời sống văn

hóa tương đối cầu kỳ nhưng tinh tế của người Nhật

Formatted: Space Before: 12 pt

b Sản xuất thức uống lên men từ trái cây

 Rượu vang [10] [15] [33]

Rượu vang (vin, wine) đúng nghĩa là rượu lên men không cất từ nước ép quả

nho Gần đây người ta mở rộng khái niệm rượu vang để chỉ cả các loại rượu hoa

quả khác (không cất) Rượu vang thường có độ rượu 9 – 14%

Phân loại rượu vang

Rượu vang được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau như: theo nguồn

nguyên liệu (vang dâu, vang nho, vang dứa…), hoặc theo độ rượu, hàm lượng

đường, hàm lượng acid còn lại trong vang (vang ngọt, vang dịu, vang khô) hoặc

theo màu sắc sản phẩm (vang đỏ, vang trắng, vang hồng…) Theo xu hướng chung,

người ta chia thành hai loại vang chính là vang không ga (rượu cay, rượu nửa cay,

rượu nửa ngọt, rượu nặng, rượu điểm tâm, rượu tạo hương) và rượu vang có ga

(sâm banh, rượu vang bọt) [11]

Một số loại rượu vang tiêu biểu

Ở Việt Nam:

Ở Việt Nam có một số loại rượu vang như: vang Đà Lạt đỏ, vang Đà Lạt trắng,

vang Đà Lạt dâu tây, vang Thăng Long, vang dâu (Hà Nội) [20] [23]

Sản phẩm ở nước ngoài:

 Rượu trái cây của Philippines [11]

Nguyên liệu: có thể sử dụng nhiều loại trái cây khác nhau như táo, chuối, đào

lộn hột,…100%, đường và giống vi sinh vật một lượng rất nhỏ

- Đặc tính vật lý: dạng lỏng, có cồn, chua và ngọt

- Đặc tính hóa học: pH = 4; độ acid 0,5 – 1%, cồn 12%

- Giá trị dinh dưỡng: đường 10%

- Sản xuất công nghiệp: 2.000 lít/năm

 Rượu Koha của New zealand [11]

- Nguyên liệu: dịch trái cây kiwi 50%, đường, pectinase, SO2

- Đặc tính vật lý: dạng lỏng, màu vàng ánh kim

- Vi sinh vật chủ yếu: Saccharomyces cerevisiae R92

Formatted: Space Before: 12 pt

- Thời gian bảo quản và sử dụng 2 năm ở điều kiện lạnh

Nước giải khát lên men

Rượu nước dừa – lambanog của Philippine [11]

Nước dừa  cho lên men tự nhiên ở nhiệt độ phòng 2 – 7 ngày  lọc  đóng

chai  Lambanog

Đặc tính vật lý: dịch lỏng, màu sáng có cồn

Đặc tính hóa học: pH = 6,5; Tổng chất rắn 16,88%; Tro 0,33%; Độ acid 0,09

%; Cồn 7,9 – 8,6%

Giá trị dinh dưỡng: đường 10,63%, đường khử 0,27%, protein 0,23% Sản

xuất thủ công: 53 903 lít/năm

Nước ép táo lên men gọi là applejack hay "hard cider" của Mỹ

Loại này chứa 0,5 – 8% rượu Loại táo thích hợp nhất để sản xuất "cider" là

loại chứa khoảng 10 % fructose, 2 % sacarose, 1,5% glucose, 0,2 – 0,9% acid

malic, 0,1 – 0,5% tanin

Quy trình chế tạo "cider" được tóm tắt như sau:

Quả táo  cất trữ trong silo  rửa  xay nghiền  ép  thùng lên men

lọc  nước lọc "cider"  lọc  bổ sung CO2  đóng chai

1.2.7.1.1.2.6.2 Sản xuất đồ uống lên men có độ cồn cao

a Rượu đế hay rượu Làng Vân

Rượu đế hay rượu làng vân (Hà Bắc) là sản phẩm rượu qua chưng cất và

nguyên liệu dùng để sản xuất là gạo nếp dẻo (không màu) Tất nhiên mỗi vùng quê

có kinh nghiệm riêng không chỉ ở khâu lên men, khâu chưng cất, khâu pha chế mà

đặc biệt là nguyên liệu và chất lượng bánh men thuốc bắc

Bánh men thuốc bắc của người dân phía Bắc Việt Nam được sản xuất với

lượng thuốc bắc cho vào nhiều hơn men thuốc bắc ở các vùng khác

b Sản phẩm trên Thế Giới

 Bourbon whiskey là loại rượu được làm từ ngô (50 – 70%) và một số loại

hạt như mạch đen, đại mạch, lúa mì Trong đó có sử dụng malt đại mạch và lúa mì

Formatted: Space Before: 12 pt

Glucoamylase từ A niger làm tác nhân đường hóa Nấm men dùng cho quá trình

lên men là Saccharomyces cerevisiae

 Irish whiskey có hai loại Loại thứ nhất làm từ malt đại mạch, đại mạch,

mạch đen, lúa mì Loại thứ hai làm từ ngô là chủ yếu

1.2.8.1.2.7 Thực trạng về chế biến thức uống lên men ở Việt Nam

Ở Việt Nam kỹ thuật sản xuất thức uống lên men vẫn còn mới mẻ, sản xuất

với quy mô nhỏ theo phương pháp thủ công thô sơ Chính vì vậy mà chất lượng về

thức uống của ta vẫn còn yếu kém Nguyên nhân:

 Phong tục tập quán: hầu hết các dân tộc trên thế giới đều sử dụng đồ uống

có độ cồn khác nhau Tuy nhiên theo phong tục tập quán ở nước ta thường sử dụng

đồ uống có độ cồn cao

 Kỹ thuật chế biến rượu vang chưa phổ biến, việc nắm bắt kỹ thuật còn hạn

chế, hơn nữa đòi hỏi trang thiết bị với quy trình khép kín [33]

Ở Việt Nam những năm gần đây có một số loại rượu vang được bán ra thị

trường như vang Thăng Long, vang Gia Lâm, vang Đà Lạt là những loại rượu lên

men hỗn hợp các loại quả có pha thêm cồn [32]

Riêng rượu vang từ nguồn nguyên liệu tinh bột có từ rất lâu đời được sản xuất

bằng phương pháp lên men truyền thống Tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu mỗi

vùng và phong tục tập quán khác nhau mà chất lượng rượu cũng khác nhau như

rượu nếp than (rượu cẩm) – Nam Bộ, rượu cần – Tây Nguyên

Ngoài ra chưa có một loại nước giải khát lên men nào được sản xuất và đưa ra

tiêu thụ ngoài thị trường Có một số công trình nghiên cứu để tiến tới sản xuất nước

giải khát lên men như:

 Quản Lê Hà (1998) "Nghiên cứu một số đặc tính và ứng dụng hệ enzym

thủy phân tinh bột và protein trong sản xuất các đồ uống" và đã đề xuất 3 quy trình

chế biến đồ uống từ gạo nếp và gạo cẩm: đồ uống không có rượu, dạng nước giải

khát; sirô từ gạo nếp và gạo cẩm; đồ uống lên men có độ rượu nhẹ từ gạo cẩm [8]

Formatted: Space Before: 12 pt

 Hồ Thúy Vân (2002) "Nghiên cứu thử nghiệm chế biến nước uống và rượu

vang từ quả mơ"

 Trần Văn Khoa (2003) "Nghiên cứu đặc điểm sinh lý sinh hóa của chủng

nấm men Saccharomyces boulardii" và ứng dụng chủng nấm men này trong việc

tạo đồ uống lên men vừa có tính giải khát vừa có tác dụng trị liệu từ các loại quả

nho, thơm, xoài, sơri

 Hiện nay chưa thấy có công trình nào được công bố về sản phẩm nước giải

khát lên men từ trái thanh long Trái thanh long hiện chỉ được sử dụng để ăn tươi,

chế biến coktail hay tạo nước uống đóng hộp (sản phẩm của công ty thực phẩm

nông sản và thủy hải sản L&D Enterprise) [26]

Formatted: Space Before: 12 pt

CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

2.1.1 Địa điểm :

Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP HCM

2.1.2 Thời gian

Đề tài được thực hiện từ ngày 02/04/2012 đến ngày 15/07/2012

2.2 Vật liệu nghiên cứu

2.2.1 Nguyên liệu

2.2.1.1 Trái thanh long

Sử dụng trái thanh long ruột trắng và thanh long ruột đỏ của tỉnh Bình Thuận

được mua từ chợ Tân Định, Quận 1

Hình 2.1: Thanh long ruột trắng Hình 2.2: Thanh long ruột đỏ

2.2.1.2 Giống nấm men

Chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae (Sac.) có nguồn gốc từ Viện

Sinh học Nhiệt đới

Nấm men được tăng sinh cấp 1 trong môi trường YEPG ủ 24 giờh ở 300C

Sau đó được tăng sinh cấp 2 trên môi trường Hansen broth lắc 24 giờ và cấy vào

dịch lên men

2.2.2 Hóa chất