nghiên cứu một số thông số trong sản xuất rượu từ khoai lang tím nhật bản

Ảnh hưởng của nồng độ enzyme glucoamylase đến chất lượng dịch khoai lang tím sau quá trình đường hóa.. - Nồng độ enzyme thích hợp nhất cho quá trình dịch hoá và đường hoá - Lên men: Nồn

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KIỀU VĂN QUANG

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ TRONG SẢN XUẤT RƯỢU TỪ KHOAI LANG TÍM NHẬT BẢN

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề được sử dụng

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Kiều Văn Quang

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi còn nhận được rất nhiều sự giúp đỡ quý báu từ các cá nhân và tập thể

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Hoàng Anh và TS Hoàng Thị Lệ Hằng

đã tận tình dìu dắt, chỉ bảo cho tôi về phương pháp khoa học, đồng thời tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Tôi xin cảm ơn sự nhiệt tình giúp đỡ của các anh chị em đồng nghiệp trong Bộ môn Bảo quản chế biến - Viện nghiên cứu rau quả đã dành cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong quá trình hoàn thành luận văn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Kiều Văn Quang

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN ix

MAIN THESIS EXTRACT xi

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC ĐÍCH - YÊU CẦU 2

1.2.1 Mục đích 2

1.2.2 Yêu cầu 2

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 SƠ LƯỢC VỀ RƯỢU KHÔNG CHƯNG CẤT 3

2.1.1 Định nghĩa về rượu không chưng cất 3

2.1.2 Phân loại rượu không chưng cất 3

2.1.3 Thành phần rượu không chưng cất 4

2.1.4 Tình hình nghiên cứu, sản xuất rượu khoai lang trên thế giới 5

2.1.5 Tình hình nghiên cứu, sản xuất rượu từ khoai lang tại Việt Nam 6

2.2 NGUYÊN LIỆU 9

2.2.1 Giới thiệu về khoai lang tím 9

2.2.2 Thành phần nguyên liệu 11

2.3 ENZYME TRONG SẢN XUẤT RƯỢU 13

2.3.1 Chế phẩm của enzymeα – amilaza (Thermamyl) 14

2.3.2 Enzymeglucoamylase 14

2.4 NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU 14

2.4.1 Nấm men rượu 14

2.4.2 Quá trình lên men rượu 15

2.5 MỘT SỐ CHẤT ỔN ĐỊNH MÀU SẮC RƯỢU VANG 16

2.5.1 Axit citric 16

2.5.2 Tanin 18

2.5.3 Vitamin C 19

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

3.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 21

3.1.1 Đối tượng, vật liệu nghiên cứu 21

3.1.2 Vật liệu nghiên cứu 21

3.2 ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 22

3.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 22

3.4 BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 22

3.4.1 Nội dung 1: Nghiên cứu chế độ xử lý nguyên liệu 22

3.4.2 Nội dung 2: Nghiên cứu xác định thông số thích hợp cho quá trình dịch hóa 23

3.4.3 Nội dung 3: Nghiên cứu xác định thông số thích hợp cho quá trình đường hóa 23

3.4.4 Nội dung4 : Nghiên cứu xác định thông số công nghệ cho quá trình lên men 24

3.4.5 Nội dung5 : Nghiên cứu xác định loại và nồng độ phụ gia nhằm ổn định màu sắc của rượu khoai lang tím 25

3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 26

3.5.2 Phương pháp hóa lý 26

3.5.3 Phương pháp hóa sinh 29

3.5.4 Phương pháp đánh giá cảm quan 29

3.5.5 Phương pháp xử lý số liệu 30

3.5.6 Phương pháp công nghệ 31

PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32

4.1 XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU HÓA HỌC CỦA DỊCH KHOAI LANG TÍM 32

4.2 KẾT QUẢ LỰA CHỌN CHẾ ĐỘ XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU 32

4.3 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH DỊCH HÓA 33

4.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ enzym α–amylase đến quá trình dịch hóa 34

4.3.2 Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzym α–amylase đến quá trình dịch hóa 35

4.4 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THÍCH HỢP CHO QUÁ

TRÌNH ĐƯỜNG HÓA 36

4.4.1 Ảnh hưởng của nồng độ enzym glucoamylase đến quá trình đường hóa 36

4.4.2 Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme glucoamylase đến quá trình đường hóa 38

4.5 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN 40

4.5.1 Xác định nồng độ cơ chất phù hợp cho quá trình lên men rượu khoai lang tím 40

4.5.2 Xác định pH thích hợp cho quá trình lên men rượu khoai lang tím 42

4.5.3 Xác định tỷ lệ cấy giống nấm men thích hợp 44

4.6 NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH MÀU SẮC CỦA SẢN PHẨM TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN 45

4.6.1 Ảnh hưởng của vitamin C đến khả năng ổn định màu sắc cho sản phẩm 45

4.6.2 Ảnh hưởng của tanin đến khả năng duy trì màu sắc của sản phẩm 46

4.6.3 Ảnh hưởng của axit citric đến khả năng duy trì màu sắc của sản phẩm 47

4.6.4 So sánh khả năng ổn đinh màu của axit citric và tanin ở mức độ tốt nhất 48

4.7 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CẢM QUAN CỦA SẢN PHẨM 49

4.8 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CHẾ BIẾN RƯỢU TỪ KHOAI LANG TÍM NHẬT BẢN 49

PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Phân loại rượu 4

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của củ khoai lang tím trong 100g nguyênliệu tươi 12

Bảng 4.1 Kết quả xác định một số chỉ tiêu của nguyên liệu 32

Bảng 4.2 OD 520nm và đánh giá cảm quan chất lượng dịch đường hoá 33

Bảng 4.3 Ảnh hưởng của nồng độ enzym α-amylase đến chất lượng dịch khoai lang tím sau dịch hóa 34

Bảng 4.4 Ảnh hưởng của thời gian dịch hóađến chất lượng dịch khoai lang tím 35

Bảng 4.5 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme glucoamylase đến chất lượng dịch khoai lang tím sau quá trình đường hóa 37

Bảng 4.6 Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme glucoamylase đến chất lượng dịch khoai lang tím sau quá trình đường hóa 38

Bảng 4.7 Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme glucoamylase đến chất lượng cảm quan dịch khoai lang tím sau quá trình đường hóa 39

Bảng 4.8 Ảnh hưởng của nồng độ chất khô hòa tan tổng số đến chất lượng của rượu non từ khoai lang tím 41

Bảng 4.9 Ảnh hưởng của pH dịch lên men đến chất lượng của rượu non 43

Bảng 4.10 Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men bổ sung đến chất lượng rượu khoai lang tím 44

Bảng 4.11 Các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm rượu khoai lang tím sau bảo quản 120 ngày 49

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Công thức và chất màu anthocyanin từ khoai lang tím 10

Hình 2.2 Công thức cấu tạo của axit citric 17

Hình 2.3 Sự tạo thành axit gallic từ gallotanin 18

Hình 2.4 Công thức cấu tạo của axit ascorbic 20

Hình 4.1 Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô hòa tan tổng số đến lượng CO2 tạo thành 41

Hình 4.2 Ảnh hưởng của pH đến sự thay đổi hàm lượng chất khô hòa tan của dịch lên men 42

Hình 4.3 Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng CO2 tạo thành 42

Hình 4.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men bổ sung đến hàm lượng CO2 tạo thành 44

Hình 4.5 Ảnh hưởng của nồng độ vitamin C đến sự thay đổi màu sắc của rượu khoai lang tím theo thời gian 45

Hình 4.6 Ảnh hưởng nồng độ tanin đến sự thay đổi màu sắc (độ hấp thụ) của rượu khoai lang tím theo thời gian tàng trữ 47

Hình 4.7 Ảnh hưởng của nồng độ axit citric đến sự thay đổi màu sắc (độ hấp thụ) của rượu khoai lang tím theo thời gian tàng trữ 48

Hình 4.8 Ảnh hưởng của axit citric và tanin đến sự thay đổi màu sắc (độ hấp thụ) của rượu khoai lang tím theo thời gian tàng trữ 49

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Tên tác giả: Kiều Văn Quang

Tên luận văn: “Nghiên cứu một số thông số trong chế biến rượu từ khoai lang tím Nhật Bản.”

Phương pháp nghiên cứu

- Vật liệu nghiên cứu: Khoai lang tím, giống có nguồn gốc Nhật Bản được trồng tại xã Thành Đông, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long

- Phương pháp bố trí thí nghiệm:

+ Nghiên cứu chế độ xử lý nguyên liệu phù hợp trước khi tiến hành dịch hóa và đường hóa nhằm tạo cho sản phẩm giữ được mà sắc Dịch hóa được bổ sung axit citric, axit ascobric với các nồng độ 0,05%, 0,1%, 0,15%, 0,2%

+ Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ enzyme α-amylase, thời gian đến quá trình dịch hóa

 Ảnh hưởng của enzyme α-amylase ở các nồng độ khác nhau: 0,05%, 0,1%, 0,15%,

 Ảnh hưởng của thời gian dịch hóa khác nhau: 10 phút, 15 phút, 20 phút

+ Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ enzyme glucoamylase , thời gian đến quá trình đường hóa

 Ảnh hưởng của enzyme glucoamylase ở các nồng độ khác nhau: 0,1%, 0,15%, 0,2%

 Ảnh hưởng của thời gian đường hóa khác nhau: 30 phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút, 150 phút, 180 phút, 210 phút, 240 phút

 Ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men rượu khoai lang tím: pH 4,0, pH4,5,

pH 5,0, pH 5,5 , pH 6,0

 Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men Saccharomyces cerevisiae SLS khác nhau đến chất lượng rượu 0,01%, 0,035, 0,05%, 0,07%, 0,09%

+ Xác định loại và nồng độ phụ gia nhằm ổn định màu sắc của rượu khoai lang tím, được bổ sung axit ascobric, axit citric, tanin với các nồng như sau: 0,1 %; 0,15%; 0,2%

Phương pháp phân tích:

- Lấy mẫu:Theo TCVN 6400:1998 (ISO 707: 1997), Hướng dẫn lấy mẫu;

- Xác định pH bằng pH meter cầm tay;

- Định lượng acit citric bằng phương pháp chuẩn độ NaOH;

- Xác định hàm lượng đường tổng số, tinh bột bằng phương phápGraxianop (hay phương pháp Ferixianua);

- Xác định hàm lượng chất khô hòa tan bằng chiết quang kế hiện số;

- Xác định hàm lượng đường khử, đường tổng số bằng phương pháp Ferixianua;

- Xác định hàm lượng cồn bằng phương pháp chưng cất;

- Xác định số lượng tế bào nấm men bằng buồng đếm hồng cầu;

- Xác định hàm lượng anthocyanin bằng phương pháp pH vi sai (AOAC 2005.02);

- Phương pháp đánh giá cảm quan: Theo thang điểm hedonic từ 1-9;

- Phương pháp xử lý số liệu: Các số liệu thu được từ các thí nghiệm của đề tài được xử lý bằng phần mềm Excel 2007 và chương trình xử lý số liệu SAS 9.0

- Nồng độ enzyme thích hợp nhất cho quá trình dịch hoá và đường hoá

- Lên men: Nồng độ cơ chất thích hợp cho dịch khoai lang tím khi lên men là

SLS bổ sung là 0,05%

- Đã giải quyết được vấn đề biến màu của sản phẩm trong quá trình tàng trữ sử dụng tanin nồng độ 0,15%

MAIN THESIS EXTRACT

Author: Kieu Van Quang

Thesis title: “Research on several factors in wine processing from Japanese purple sweet potatoes”

Major: Food Technology Code: 60.54.01.03

Educational institution: Vietnam National University of Agriculture

Objective

Determining several technological parameters in wine processing from Japanese purple sweet potatoes

Methods

commune, Binh Tan District, Vinh Long Province

+ Studying the appropriate treatments for materials prior to performing liquefaction and saccharification in order to retain colour of the product Ascorbic acid and citric acid with concentrations of 0.05%, 0.1%, 0.15%, 0.2% were added to the mixture in the liquefaction process

+ Assessing the effects of concentration of enzyme α-amylase and time on the liquefaction

• Effect of enzyme α-amylase at different concentrations: 0.05%, 0.1%, 0.15%

• Effect of different liquefaction time: 10 min, 15 min, 20 min

+ Assessing the effects of concentration of enzyme glucoamylase and time on the saccharification

min, 180 min, 210 min, 240 min

+ Determining technological parameters for fermentation process

18 ºBrix, 20 ºBrix, 22 ºBrix, 24 ºBrix

pH 6.0

wine fermentation: 0.01%, 0.035, 0.05%, 0.07%, 0.09%

+ Determining type and concentrations of additives to stabilize colour of purple sweet potatoes wine: ascorbic acid, citric acid, tannin were added at concentrations

- Quantitfying acid citric by titration method with NaOH;

- Determining total sugar, starch contents by Graxianop (or Ferixianua method);

- Determining total soluble solids by digital refractometer;

- Determining reducing sugar, total sugar content by Ferixianua method;

- Determining ethanol concentration by distillation method;

- Determining the yeast cell concentration by RBC counting chamber;

- Determining anthocyanin content by the pH differential method (AOAC 2005.02);

- Sensory evaluation: Using the 9-point hedonic scale;

- Statistical analysis: Experimental data were analyzed using MS Excel 2007 and SAS 9.0 software

Main results and conclusions

The study determined the major parameters in wine processing from Japanese purple sweet potatoes:

- The acid citric content added to maintain color in liquefaction and saccharification was 0.15 %;

- The optimal concentrations of enzymes in liquefaction and saccharification : Enzyme α-amylase concentration of 0.1%, heat treatment at 90 ºC/15 min, then

100 ºC/15 min

Enzyme glucoamylase concentration of 0,15%, heat treatment at 60 ºC/120 min

- Fermentation: The suitable substrate concentration of purple sweet potatoes must in fermentation was 22 ºBx The appropriate pH value was 4.5 The concentration

of Sacchatomyces cerevisiae SLS was 0.05 %;

- Tannin concentration of 0.15 % was found to retain the color of product during storage

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay, rượu không chưng cấtđang được xem là loại thức uống có lợi cho sức khỏe vì đây là một loại đồ uống lên men tự nhiên và có giá trị dinh dưỡng cao vì các chất dinh dưỡng từ quả được chuyển vào trong rượu không bị mất đi do không qua giai đoạn chưng cất Ở trên thế giới rượu là sản phẩm rất được ưa chuộng, không thể thiếu trong các buổi lễ hội, các buổi tiệc gia đình Rượu đã trở thành thức uống truyền thống từ xa xưa của người Âu – Mỹ Hiện nay, khi xã hội ngày càng phát triển thì người Châu Á cũng đang dần làm quen với rượu trong mỗi bữa ăn

Những năm gần đây khi nền công nghiệp phát triển mạnh thì ngành vi sinh ứng dụng đã trở thành công nghệ khá vững mạnh, đạt được những thành tựu đáng kể nhất là trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm Đó là những quy trình sản xuất thực phẩm lên men truyền thống với những dây chuyền thiết bị hiện đại của công nghệ sản xuất rượu không chưng cất, rượu sâm banh, cồn thực phẩm Bên cạnh đó vì tính phổ biến và tính lợi ích của rượu không chưng cất , đến nay đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu và hàng loạt các mặt hàng rượu với nhiều hương vị khác nhau có mặt trên thị trường Sự đa dạng về nguyên liệu đã tạo ra các loại rượu phong phú về hương vị Ngoài việc lên men từ nước quả, thì ngày nay rượu còn được sản xuất từ tinh bột của gạo nếp cẩm, gạo đỏ, khoai lang tím…mà không qua quá trình chưng cất

Khoai lang tím có nguồn gốc từ Nhật Bản hiện đang được trồng nhiều tại Đồng bằng sông Cửu Long, có thể trồng quanh năm đem lại nguồn thu nhập ổn định cho người dân Do vậy đây có thể coi là tiềm năng kinh tế rất lớn còn đang

bị bỏ ngỏ, vậy nên việc nghiên cứu để sản xuất đồ uống lên men từ khoai lang tím là rất cần thiết và hoàn toàn phù hợp với xu thế phát triển chung của thế giới

và Việt Nam Như vậy với nguồn nguyên liệu dồi dào đây là một sản phẩm cần được khai thác để làm nguyên liệu sản xuất một loại rượu không chưng cất có giá trị không những về mặt thẩm mĩ mà còn là loại đồ uống tận dụng được các thành phần có lợi trong khoai lang để nâng cao sức khỏe và phòng ngừa bệnh tật, cải thiện hệ vi sinh vật đường ruột làm tăng khả năng tiêu hóa thức ăn đồng thời là loại đồ uống thích hợp với mọi lứa tuổi đặc biệt là phụ nữ và trẻ em Khoai lang

tím không chỉ có tác dụng phòng ngừa ung thư mà còn chứa hoạt chất giúp làm chậm sự lão hóa và duy trì độ đàn hồi cho da, rất tốt cho phụ nữ Chính sự phát triển của rượu từ củ khoai lang tím sẽ góp phần tận dụng được các chất dinh dưỡng trong củ và tạo ra sự đột phá cho sản phẩm mới này

Chính vì lý do trên, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu một số thông

số trong sản xuất rượu từ khoai lang tím Nhật Bản” nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt phù hợp với thị hiếu của người tiêu dùng

- Xác định được thông số thích hợp cho quá trình dịch hóa

- Xác định được thông số thích hợp cho quá trình đường hóa

- Xác định đượcmột số thông số công nghệ trong quá trình lên men

- Xử lý chống biến màu và ổn định trạng thái

- Đề xuất quy trình sản xuất rượu từ khoai lang tím Nhật Bản

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 SƠ LƯỢC VỀ RƯỢU KHÔNG CHƯNG CẤT

2.1.1 Định nghĩa về rượu không chưng cất

Rượu là sản phẩm lên men không chưng cất từ dịch quả nói chung mà chủ yếu là từ nho (thường có độ cồn từ 9-15%V) Đây là sản phẩm tự nhiên, có giá trị dinh dưỡng cao do các chất dinh dưỡng từ các loại quả được chuyển vào trong rượu không bị mất đi do không qua giai đoạn chưng cất Ngoài thành phần chính là cồn với nồng độ vừa phải 10 – 14 %V trong còn có hầu hết các axit amin không thay thế như lisin, treonin, leusin, isoleusin, valin, arginine, histidin, phenuyalanin… các vitamin B2, PP, P, các chất vi lượng Na, Ca, Mg, Fe, Mn, các chất tạo vị chua chát như: axit lactic, malic, citric, tartaric, các polyphenol…, các chất tạo màu tự nhiên và mùi thơm tinh tế được chắt lọc từ quả Ngoài ra còn chứa các đường đơn dễ tiêu hóa tốt cho dạ dày, dùng là rượu bồi dưỡng cho người có sức khỏe yếu (Đặng Hồng Ánh, 2007)

2.1.2 Phân loại rượu không chưng cất

Chúng ta có thể chia rượu thành hai loại chính: rượu không có gas và rượu

có gas (Bảng 1.1)

 Rượu không có gas

Rượu được lên men từ nước quả tươi không bổ sung thêm cồn Rượu cay phần lớn hoặc tất cả đường được chuyển hoá, trong khi đó ở rượu ngọt khi lên men kết thúc vẫn còn đường sót Màu của rượu có thể là trắng, hồng, đỏ Người

ta sản xuất rượu hồng từ dịch quả và sau khi lên men có bổ sung cồn tinh chế (cường hoá) Rượutạo hương là loại pha chế bằng cách trộn nguyên liệu nho, cồn tinh cất, hương liệu: chất màu, rễ thực vật (ngãi cứu, bạc hà, vani, quế )

 Rượu có gas

Rượu có gas được bão hoà CO2 tự nhiên khi lên men trong thùng kín có áp lực hoặc bão hoà CO2 nhân tạo Loại rượu lâu năm chất lượng cao được bảo tàng trữ từ 1,5 - 4 năm (phụ thuộc từng loại rượu ) Ở nhà máy rượu California các thùng rượu được bảo quản trong hầm lạnh hàng tháng, hoặc hàng năm, trước khi đem đóng chai Sampagne được lên men phụ trong chai không ít hơn 3 năm Quá trình lên men phụ được tiến hành bằng cách thêm đường và nấm men vào đã lên men chính và đóng vào chai chịu áp lực

Bảng 2.1 Phân loại rượu không chưng cất

( % v/v )

Độ đường ( %w/v )

1 Rượu không gas

11 – 13,5 10,5 – 12,5 10,5 – 12,5

9 – 12

<0,3 0,5 –0,3 3,0 – 8,0

7 – 8

6 – 7

9 – 12

3 – 8 Nguồn : Đặng Hồng Ánh et al (2007)

2.1.3 Thành phần rượu không chưng cất

Thành phần hóa học của rượu khá phức tạp và thay đổi tùy thuộc vào thành phần nguyên liệu sử dụng, những biến đổi trong quá trình lên men chính, lên men phụ, quá tình tàng trữ và sự kết hợp của những phương pháp sản xuất

- Rượu ethylic: là thành phần quan trọng nhất của các loại rượu và các loại nước giải khát có cồn Hàm lượng ethylic trong rượu do quá trình lên men tạo ra đạt từ 10 - 12% thể tích

- Đường: hàm lượng đường trong rượu tùy thuộc vào loại rượu Chủ yếu

là đường glucose, fructose, có thể có dextrin và một số loại đường khác

- Acid: có nguồn gốc từ nguyên liệu hay bổ sung và tăng lên trong quá trình lên men, làm chín Thành phần chủ yếu là các acid hữu cơ như: acid malic, tartaric Hàm lượng acid trong rượu có thể dao động trong một khoảng lớn từ 0,4-1% tùy loại rượu

- Rượu bậc cao: gồm amyl, isoamyl, n-butyl, propilic…Với hàm lượng 10 -75mg/100ml

- Aldehyde: chỉ ở dạng vết, quan trọng nhất là acetaldehyde

- Ethylacetat: là ester quan trọng nhất với nồng độ lớn hơn 150ppm

- Tanin: tùy loại rượu có thể chứa từ 0,01 - 0,3%

- Chất màu, mùi: Chất màu tạo ra do bản thân nguyên liệu còn lại trong quá trình lên men, thường là họ màu flavanal, anthocyanne… Hương vị và các chất thơm của rượu phụ thuộc vào nguyên liệu, quá trình lên men và tàng trữ rượu

- Vitamin: trong rượu có chứa khá nhiều loại vitamin, đặc biệt là vitamin nhóm B ( Lý Nguyên Bình, 2013 )

2.1.4 Tình hình nghiên cứu, sản xuất rượu khoai lang trên thế giới

Khác với Châu Âu, rượu truyền thống của quốc gia Châu Á được sản xuất chủ yếu từ các loại lương thực như gạo, ngô, khoai, sắn Đặc biệt phải kể đến các loại rượu Sake của Nhật Bản làm từ gạo Kojiu, tại Kagoshima, Rượu Imo Shochu được làm từ khoai lang, rượu hoàng tửu Trung Quốc làm từ gạo nếp, Brem bali của Indonesia từ gạo nếp than Sake là đồ uống cổ truyền của Nhật, không màu hay có màu hơi vàng, trong và có độ cồn trung bình là 15% (v/v) Đây là sản phẩm chiếm 15% thị trường của Nhật Sake được sản xuất từ gạo được xát kỹ hoặc tại Kagoshim, khoai lang là nguyên liệu chính dùng để sản xuất rượu Sake Loại rượu này có tên gọi Imo Shochu Khác với Sake làm từ gạo, Imo Shochu có quá trình chưng cất tăng độ cồn (từ 20 – 25%) Người ta chỉ sử dụng khoai lang trắng có chất lượng tốt nhất để ủ rượu Rượu Imo Shochu có màu trắng trong, vị ngọt tự nhiên của khoai lang và rất thơm Quy trình sản xuất rượu Imo Shochu như sau: khoai lang nấu chín, sau đó được trộn đều với 20% Koji ( loại vi nấm có khả năng thủy phân tinh bột thành đường ), 7% Moto (nấm men) Rồi lên men ở nhiệt độ 25-30°C trong 15-20 ngày Quá trình lên men kết thúc đem đi chưng cất, tinh luyện, pha chế tạo thành phẩm

+ Oki và các cộng sự tại Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc gia Kyushu Okinawa khu vực, Koshi, Kumamoto (2010) đã xác định 8 loại anthocyanins chín htrong 61thực phẩm chế biến từ khoai lang tím giống Ayamurasaki và Murasakimasari tại Nhật Bản Các kết quả nghiên cứu đã xác định được lượng anthocyanins trong 10loại thực phẩm chính như bột khô, vảy khô, khoai lang khô thường dao động từ 53,22- 936,26mg/100g; còn trong 13 loại đồ uống bao gồm đồ uống và giấm lên men có chứa lượng anthocyanin từ 1,19-131,95mg/100ml và từ 33,00-376,39mg/100gđối với 11 loại thực phẩm chiên, bao gồm cả chip và bánh bột chiên, 1,01-69,75mg/100 đối với 27 loại thực phẩm thứ cấp chế biến, bao gồm cả các đồ ăn ngọt phương Tây và Nhật Bản Cũng theo các nghiên cứu này, hàm lượng Anthocyanin speonidin vượt quá 70% tổng hàm lượng anthocyanin trong 9 thực phẩm chế biến chính,13 loại

đồ uống, 6 của loại thực phẩm chiên và 21 các thực phẩm chế biến thứ cấp (Oki

et al., 2010)

+ Tác giả Wei Na Fu, Tuo Ping Li, You Feng Jia, Zhong Sheng Zhao, Wei Hou, Ying Chen (2011) đã nghiên cứu hoàn thiện công nghệ lên men rượu khoai lang tím bằng các biện pháp như: sử dụng enzym trong quá trình thủy phân tinh bột từ khoai lang tím, làm trong rượu khoai lang tím bằng tác nhân làm trong chitosan, tăng khả năng chống oxi hóa của sản phẩm rượu khoai lang tím bằng các gốc tự do (Wei Na Fu et al., 2011)

+ Theo các kết quả nghiên cứu của HAN Yong-Bin, ZHU Hong-Mei, GU Zhen-Xin, FAN Gong-Jian khinghiên cứu ảnh hưởng của các chất màu trong khoai lang tím đến một số loại vi sinh vật (2011)cho thấyE.coli và S.aureus bị ức chế mạnh bởi các chất màu trong khoai lang tím và mức độ ức chế phụ thuộc vào hàm lượng các chất màu này Nghiên cứu chỉ ra rằng các chất màu đó có tác dụng thay đổi tính thấm của màng tế bào, làm tế bào phát triển không bình thường và ức chế sự phân chia tế bào Tuy nhiên, các chất này lại không có tác dụng ức chế đối với S.Cerevisiae và Asp.Niger Điều này cho thấy tác dụng của các chất màu có trong khoai lang tím trong việc ức chế các vi sinh vật gây bệnh

mà không ảnh hưởng đến khả năng lên men (HAN Yong-Bin et al., 2008)

2.1.5 Tình hình nghiên cứu, sản xuất rượu từ khoai lang tại Việt Nam

Cũng như các quốc gia khác, ở Việt Nam, việc sản xuất rượu từ các nguyên liệu lương thực đã có từ lâu đời Từ Bắc đến Nam, từ miền xuôi đến miền

ngược, nhân dân ta đã biết sử dụng nấm men thuốc bắc để lên men rượu từ gạo, ngô nổi tiếng như rượu làng Vân, rượu Mẫu Sơn, rượu cần, rượu Kim Long, rượu Phú Lễ, rượu ngô Bắc Hà…Trong vài năm gần đây, người dân Bình Liêu đã áp dụng quy trình sản xuất truyền thống nấu rượu từ khoai lang Rượu có đặc trưng

là mùi thơm nổi rõ, có nồng độ hơi nhẹ và mát Tuy nhiên, công nghệ sản xuất thủ công dựa trên kinh nghiệm chưa có cơ sở khoa học

Ở Việt Nam, hiện nay các nghiên cứu về rượu khoai lang rất ít, hầu như chưa có Năm 2010, đề tài của tác giả Hồ Thanh Sang (trường Đại Học Cần Thơ)

đã nghiên cứu quy trình sản xuất rượu không chưng cất từ khoai lang tím, nhưng

đề tài chỉ mới dừng lại việc nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất theo phương pháp cổ truyền dùng bánh men rượu chưa đưa ra được quy trình sản xuất công nghệ mới, tiên tiến có thể áp dụng vào quy mô công nghiệp Năm 2009, đề tài của tác giả Phạm Thị Thu Vân (trường Đại Học Cần Thơ) đã nghiên cứu quy trình sản xuất và bảo quản rượu vang nếp than quy mô xưởng thực nghiệm sử dụng enzyme và nấm men thuần chủng với sơ đồ quy trình ở dưới đây

Quy trình sản xuất và bảo quản rượu nếp than

Gạo nếp than

Bổ sung nước

Dịch hhóa (90oC/15’)

Tách bã Nghiền mịn

22oBx, pH 4,5 Đường hóa (69oC/30’)

Thành phẩm

Nấm men 0,1% Lên men chính ( 5 ngày)

Lên men phụ ( a.sorbic) )0,05%

2.2 NGUYÊN LIỆU

2.2.1 Giới thiệu về khoai lang tím

Khoai lang tím Nhật Bản (Murasakimasa – Nhật tím 1) có nguồn gốc từ Nhật Bản, do Trung tâm Nghiên cứu Thực nghiệm Nông nghiệp Hưng Lộc nhập nội năm 1994 từ Công ty FSA Giống tuyển chọn và giới thiệu hiện được trồng chủ yếu ở vùng đồng bằng sông Cửu Long với đặc tính nông học chủ yếu như sau: thời gian sinh trưởng 105 – 110 ngày với năng suất củ tươi đạt 10 – 22 tấn/ha, hàm lượng chất khô 27 – 300Bx, vỏ củ màu tím sẫm, thịt củ màu tím đậm,

có thể trồng quanh năm và cho thu nhập cao, gấp đôi các loại khoai khác Đây là giống khoai dễ trồng, bình quân mỗi dây khoai cho từ 3 – 7 củ, ít bị sùng ăn Do khoai lang tím Nhật Bản có chất lượng cao nên ngoài tỷ lệ củ dùng để ăn tươi còn được chế biến ra nhiều sản lượng khác như sấy khô, chế biến bánh kẹo, mứt đóng hộp… Nhờ vậy có thể tiêu dùng trong nước và xuất khẩu ra nước ngoài trên thế giới như: Nhật Bản, Mỹ, Singapore, Hàn Quốc… mang lại giá trị kinh tế cao (Hoàng Thị Kim Cúc et al, 2008)

Ngoài các thành phần hóa học như khoai lang thì trong khoai lang tím còn

có chứa một thành phần quan trọng là anthocyanin tạo nên giá trị về dinh dưỡng cho củ khoai lang tím Chất màu này gồm các dạng mono hoặc di-acylated của cyanidin và peonidin

- Tính ưu việt của khoai lang tím Nhật Bản so với các loại khoai lang khác Ngoài giá trị cung cấp năng lượng với nhiều loại vitamin A, B, C, E và các chất khoáng K, Ca, Mg, Fe, Se…, giàu chất xơ thực phẩm thì khoai lang tím Nhật Bản còn có những ưu điểm vượt trội so với các giống khoai lang khác Những nghiên cứu gần đây cho thấy giống khoai lang tím có chứa một lượng anthocyanin đáng kể với tác dụng kháng oxy hóa rất mạnh, có khả năng kiềm chế đột biến của tế bào ung thư, ngăn ngừa ung thư, hạ huyết áp, phòng ngừa bệnh tim mạch Chất màu trong khoai lang tím hiện đang được một số nhà nghiên cứu trên thế giới nghiên cứu để thu nhận chất màu thực phẩm thiên nhiên thay thế cho chất màu nhân tạo Bao gồm các hợp chất phenol, anthocyanin, carotenoid, trong đó khoai lang tím chứa chất chống oxy hóa tổng số nhiều nhất Ngoài ra, khoai lang tím là một trong những nguyên liệu chủ yếu để chế biến loại nước uống chức năng

- Hợp chất anthocyanin có trong củ khoai lang tím

Hợp chất anthocyanin có trong khoai lang tím với hàm lượng từ 0,23 –

1,82%, đây là một hợp chất thuộc nhóm flavonoid Anthocyanin là chất màu tự nhiên có nhiều tính chất, tác dụng quý báu, bởi vậy nó được sử dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm cũng như trong y học Trong sản xuất thực phẩm cùng với các chất màu tự nhiên khác như carotenoid, clorofil, anthocyanin giúp sản phẩm hồi phục màu tự nhiên ban đầu, tạo ra màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm Đồng thời do có khả năng kháng oxy hóa nên chúng còn được dùng để làm bền chất béo Trong y học tác dụng của anthocyanin rất đa dạng nên được ứng dụng rộng rãi: được sử dụng trong trường hợp chảy máu, hoặc có nguy cơ chảy máu do khả năng làm giảm tính thấm thành mạch và thành tế, có khả năng chống oxy hóa nên được sử dụng để chống lão hóa, hạn chế sự giảm sức đề kháng do sự suy giảm của hệ thống miễn dịch, nhờ có tác dụng chống tia phóng

xạ nên có thể hỗ trợ cho cơ thể sống trong môi trường có những bức xạ điện từ Ngoài ra, anthocyanin còn được dùng trong điều trị chống dị ứng, viêm loét, kháng nhiều loại vi khuẩn khó tiêu diệt, tăng chức năng chống độc của gan, ngăn ngừa sự nhiễm mỡ gan và hoại tử mô gan, điều hòa lượng cholesterol trong máu, tránh nguy cơ tắc nghẽn xơ vữa động mạch, phục hồi trương lực tim, điều hòa nhịp tim và huyết áp, điều hòa chuyển hóa canxi, làm giảm đau do tác dụng co thắt cơ trơn, làm giảm các đám xuất huyết nhỏ trong bệnh tiểu đường Ngoài ra anthocyanin còn có thể có nhiều ứng dụng khác do các phản ứng đa dạng của chúng trong các enzym và các quá trình trao đổi chất khác nhau, chính vì vậy việc quan tâm tới thực phẩm giàu anthocyanin ngày càng được tăng cường vì nó

có lợi cho sức khỏe con người (Thái Thị Ánh Ngọc et al, 2011)

Hình 2.1 Công thức và chất màu anthocyanin từ khoai lang tím

 Anthocyanin trong rượu

Anthocyanin là chất tạo nên màu sắc của rượu khoai lang tím, sự thay đổi hàm lượng anthocyanin làm thay đổi màu sắc của rượu màu sắc của anthocyanin phụ thuộc vào nhiệt độ, pH, thời gian bảo quản và ánh sáng, nồng độ các chất kết hợp với anthocyanin.(Boulton et al.,1995)

- Nhiệt độ: khi tăng nhiệt độ sẽ dẫn đến sự thay đổi độ hấp thu cực đại, màu của anthocyanin cũng giảm khi gia tăng nhiệt độ

- pH: pH quá cao hoặc quá thấp sẽ dẫn đến sự thoái hóa màu anthocyanin, hiệu quả của chất màu này đạt cực đại ở pH = 3,5

- Thời gian bảo quản và ánh sáng: tăng thời gian bảo quản thì chất màu anthocyanin giảm và khi bảo quản ở các điều kiện môi trường khác nhau cũng ảnh hưởng đến sắc tố anthocyanin Thời gian bảo quản và chiếu sáng trực tiếp ảnh hưởng lên sự ổn định của anthocyanin Các nhà nghiên cứu đã cho rằng giữ mẫu ngoài ánh sáng thì nồng độ của chất màu giảm mạnh hơn trong tối

2.2.2 Thành phần nguyên liệu

2.2.2.1 Thành phần hóa học của khoai lang tím

Củ khoai lang chứa nhiều thành phần dinh dưỡng rất tốt cho sức khỏe (bảng 1.2)

- Gluxit: Là thành phần chủ yếu, chiếm tỉ lệ lớn nhất và có ý nghĩa nhất trong

củ khoai lang Hàm lượng gluxit chiếm 80-90% chất khô, tương đương 24-27% trọng lượng củ tươi

- Tinh bột: Là thành phần chủ yếu trong các chất gluxit Hàm lượng tinh bột trung bình của khoai lang khoảng 60-70% chất khô, tương đương khoảng 18% trọng lượng củ tươi Với các giống khoai Việt Nam, con số này dao động trong khoảng khá lớn 9,3-31,2% Nói chung khoai trồng vụ xuân hè có hàm lượng tinh bột cao hơn trồng vụ đông (Lý Nguyên Bình et al., 2015)

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của củ khoai lang tím

trong 100g nguyên liệu tươi

Nguồn: Trương Thị Minh Hạnh và cs (2009)

- Vitamin: So với các loại cây hoa màu khác, vitamin trong khoai tương đối cao trong đó có các loại B1, B2, PP, C Một số loại khoai thịt củ màu vàng nghệ, màu tím sẫm có hàm lượng carotene, anthocyanin khá cao Hàm lượng vitamin thay đổi từ 23-30mg/100g Trong khoai lang cũng có các chất khoáng, chất béo thì rất ít

- Hợp chất polyphenol: Trong củ khoai có chứa một số hợp chất polyphenol, với hàm lượng khoảng 0,16% phân bố khá đều trong vỏ và thịt củ Hiện tượng oxy hóa hợp chất polyphenol là nguyên nhân chính gây màu thâm đen cho các sản phẩm chế biến từ củ, giảm độ sang màu của tinh bột khoai lang 2.2.2.2 Giá trị của khoai lang tím

Củ khoai lang như là một nguồn vitamin A (dưới dạng beta-caroten) tuyệt vời, một nguồn vitamin C và magnesium đáng kể Cả hai dạng beta-caroten và vitamin C

có tiềm năng chống oxy hóa lớn giúp cơ thể loại bỏ các gốc tự do hiệu quả

Trong khoai lang còn có chất xơ rất tốt cho cơ thể, chúng chiếm gần 2% khối lượng tươi của củchất xơ trong khoai lang chứa nhiều chất pectin với hàm lượng methoxyl cao, khoảng 9,7%, chất này có tác dụng hạn chế hấp thu cholesterol trong ruột vào máu, tránh hiện tượng tắc động mạch vánh tim, hạn chế tỉ lệ mắc bệnh ung thư đại tràng Khoai lang có thể thúc đẩy nhu động ruột, tránh bị táo bón

Hàm lượng vitamin B6, kali, canxi và sắt Nguồn vitamin B6 cần thiết để chuyển đổi homocysteine là acid amin chứa sulfur được tạo bởi chuyển hóa methionine (acid amin thiết yếu) Methionine được khử nhóm metyl để tạo thành homocysteine và adenosine Khi homocysteine cao có liên quan làm tăng nguy

cơ đau tim và đột quỵ (Thái Thị Ngọc Ánh et al., 2011)

2.2.2.3 Giới thiệu về tinh bột

Trong khoai lang chứa rất nhiều tinh bột Tinh bột khoai lang có hình bầu dục, kích thước hạt khoảng 5-50 nm, hàm lượng amylose khoảng 20%

Amylose là loại mạch thẳng, chuỗi dài từ 500 – 2000 đơn vị glucose, liên kết với nhau bởi liên kết glucoside

Amylopectin là polyme mạch nhánh, ngoài mạch chính có liên kết 1-4 glucoside còn có nhánh liên kết với mạch chính bằng liên kết 1-6 glucoside (Trần Thị Thanh et al., 2007)

 Quá trình dịch hóa tinh bột

Tinh bột của các loại nguyên liệu: gạo, ngô, khoai, sắn… Có lớp màng bền vững bảo vệ nó khỏi bị men amylase tác dụng Mặt khác, ở trạng thái bình thường tinh bột không ở trạng thái hòa tan nên sự tác dụng của men amylase lên

nó rất yếu Muốn tăng cường quá trình đường hóa cần phải phá vỡ cấu trúc tế bào chuyển tinh bột về trạng thái hòa tan và đến lúc đó enzym α - amylase đã được

bổ sung vào sẽ hoạt động phân cắt những tinh bột thành dextrin mạch ngắn và một lượng nhỏ đường glucose tạo thuận lợi cho quá trình đường hóa

 Quá trình đường hóa

Trong quá trình sản xuất rượu, tế bào nấm men không có khả năng chuyển hóa tinh bột, hồ tinh bột thành rượu Chúng chỉ có khả năng sử dụng đường, chuyển hóa đường thành rượu Vì vậy, sau khi dịch hóa, dịch tinh bột cần được chuyển thành đường trước khi lên men Về lý thuyết, sự chuyển tinh bột thành đường có thể xảy ra nhờ sự xúc tác của các chất hóa học (acid, bazơ) hoặc men amylase Trong sản xuất rượu người ta chỉ sử dung enzym amylsae để đường hóa 2.3 ENZYME TRONG SẢN XUẤT RƯỢU

Việc sử dụng enzyme để thuỷ phân các chất cao phân tử phi tinh bột trong nguyên liệu hạt có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong công nghiệp sản xuất rượu bia Nó làm tăng hiệu suất thu hồi,giảm độ đục của sản phẩm, tăng giá trị cảm quan của thành phẩm

2.3.1 Chế phẩm của enzymeα – amilaza (Thermamyl)

Enzyme α – amilaza là chế phẩm của hảng Novo – Đan Mạch Đây là một chế phẩm lỏng, màu nâu, sánh, chịu được nhiệt độ cao và được sản xuất từ vi sinh vật Bacillus Lichenifomis Termanyl là một enzyme nội phân tử, có tác dụng thuỷ phân tương tự như α – amilaza Cơ chất tinh bột dưới tác dụng của termanyl

sẽ nhanh chóng tạo thành dextrin và oligosaccarit

Enzymeα – amilaza tan trong nước ở mọi nồng độ trong điều kiện thường dùng Độ vẩn đục có thể xảy ra trong chế phẩm enzyme nhưng không ảnh hưởng tới hoạt tính chunghoặc tính năng của sản phẩm, sản phẩm này không cháy và tan hoàn toàn trong nước

Enzyme được ứng dụng trong ngành công nghiệp tinh bột, cồn, bia, sản xuất đường, công nghệ dệt Đối với quá trình dịch hoá, được sử dụng để dịch hoá tinh bột thành dextrin Nhiệt độ dịch hoá khoảng từ 90-950 tại pH=5 – 10

2.3.2 Enzymeglucoamylase

Enzyme glucoamylaza thu nhận từ chủng Aspergillus đã được biến đổi gen chế phẩm này hiện đang được sử dụng tại nhiều nhà máy cồn của nước ta, enzym này được sử dụng kết hợp cùng Termamyl và cũng cho hiệu suất lên men khá cao (>90%)

Enzyme này xúc tác thủy phân các liên kết α – 1,4 glucozit và cả 1 – 6 của phân tử tinh bột và các polysaccarit tương tự

Ngoài ra, còn sử dụng một số loại enzyme như: enzyme α – Amylaza, enzyme β Amylaza, enzyme Cereflo – endo Glucanaza,enzyme glucoamylaza, enzyme proteaza, enzyme neutraza, enzyme xenlulaza… trong công nghiệp sản xuất bia và rượu (Nguyễn Trọng Cẩn et al)

2.4 NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU

2.4.1 Nấm men rượu

Nấm men rượu dùng trong sản xuất rượu là nấm men thuộc giống Saccharomyces Con người sử dụng chúng để nấu bia, cồn, glyxerin Trong rượu thì chúng chủ yếu có mặt trong dịch nước quả và dịch đang lên men, khi đường xuất hiện thì mật độ Saccharomyces tăng lên nhanh chóng Nó đóng vai trò đặc biệt trong tất cả các loài nấm men có liên quan đến rượu vì vai trò biến đường thành cồn và cho hương vị đặc trưng

Có rất nhiều loài nấm men thuộc chủng Saccharomyces, trong đó nấm

men thuần chủng được sử dụng trong sản xuất rượu thuộc giống Saccharomyces, lớp Ascomycetes, họ Saccharomyceteae Saccharomyces có thể duy trì khả năng sống và nhiệt độ cao lên tới 380C

 Các chủng nấm men thường sử dụng trong sản xuất rượu

- Saccharomyces bayanus : Nấm men này chịu được độ cồn tới 17 – 18% theo thể tích Ở giai đoạn cuối lên men, S bayanus kết lắng rất nhanh, làm trong rượu dễ dàng Nó có thể tạo ra tập hợp các cấu tử bay hơi, các sản phẩm thứ cấp làm cho có mùi vị đặc trưng riêng biệt

- Saccharomyces cerevisiae : Đây là loài nấm men còn được dùng trong sản xuất bánh mì Chủng nấm men này có khả năng chuyển hóa đường thành rượu rất tốt, có khả năng thích nghi với môi trường và khả năng chịu hàm lượng đường cao nhất Theo một số nghiên cứu gần đây là chủng chịu được nồng độ đường cao, vì vậy chúng thường được sử dụng đối với các công nghệ lên men một giai đoạn và rượu có độ rượu cao Khi lên men nó có thể đạt tới 18 – 20% cồn theo thể tích Ngoài ra nấm men này cũng có khả năng kết lắng nhanh Chủng này được sử dụng rất nhiều trong sản xuất rượu ở nước ta

- Schizosaccharomyces ; Schizosaccharomyces pombe là nấm men đôi khi được phân lập từ nước quả hoặc Do nấm men này sử dụng axit L-malic làm nguồn cacbon để tạo thành cồn nên S.pombe đã được đề xuất như một lựa chọn thay thế vi khuẩn lactic trong việc khử axit của các dịch lên men có nồng độ axit cao Sponbe phát triển chận và thường bị lấn át bởi các nấm men khác Vì vậy S.cerevisiae đã được đưa vào để thực hiện quá trình lên men cồn sau khi sự biến đổi malic đã đạt đến độ axit mong muốn Tuy nhiên sự phát triển của một số chủng S.pombe có thể tạo cho một số tính chất cảm quan không mong đợi (Bùi

Ái et al., 2003).

2.4.2 Quá trình lên men rượu

Lên men rượu là một quá trình trao đổi chất nhờ tác dụng của các enzym tương ứng gọi là chất xúc tác sinh học (được sinh ra từ sự trao đổi chất để duy trì

sự sống của nấm men) Tùy theo sản phẩm tích tụ sau quá trình lên men người ta chia làm nhiều kiểu lên men khác nhau

Lên men rượu, bia đều là quá trình lên men yếm khí với sự có mặt của nấm men Nấm men chuyển hóa đường thành rượu etylic và CO2 Người ta còn gọi lên men là quá trình cồn hóa, rượu hóa Trong quá trình lên men rượu người

ta chia làm hai thời kỳ chính:

- Thời kỳ phát triển sinh khối: giai đoạn này với sự có mặt của O2 tế bào nấm men phát triển sinh khối (gia tăng kích thước và số lượng)

- Thời kỳ lên men chuyển đường thành rượu và CO2: giai đoạn này, nấm men hấp thụ các chất dinh dưỡng và sử dụng các enzym sẵn có của mình để thực hiện xúc tác sinh hóa trong quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống tạo thành rượu và CO2 ( Nguyễn Đức Lượng, 2002)

2.5 MỘT SỐ CHẤT ỔN ĐỊNH MÀU SẮC RƯỢU VANG

Chất lượng của các sản phẩm thực phẩm không những bao hàm giá trị dinh dưỡng mà còn bao hàm cả giá trị cảm quan của chúng nữa Màu sắc là một chỉ số quan trọng của giá trị cảm quan Màu sắc của các sản phẩm thực phẩm không chỉ có giá trị về mặt hình thức mà còn có tác dụng sinh lý rất rõ rệt Màu sắc thích hợp sẽ giúp cho cơ thể đồng hóa thực phẩm đó dễ dàng Vì vậy trong kỹ thuật sản xuất thực phẩm người ta không những chỉ bảo vệ màu sắc tự nhiên mà còn cho thêm chất màu mới, tạo ra những màu sắc thích hợp với tính chất và trạng thái của sản phẩm (Lê Ngọc Tú và cs., 2004)

Bên cạnh đó màu sắc còn cho biết trạng thái, độ tinh khiết cũng như trình

độ kỹ thuật chế biến thực phẩm Màu sắc thực phẩm còn có tác dụng kích thích

sự them ăn, có tác dụng ngon miệng và tiêu hóa tốt Do đó màu sắc thực phẩm còn có giá trị về mặt thương mại (Bùi Hữu Thuận, 2000)

Sự ổn định màu sắc của anthocyanin được quyết định bởi nhiều yếu tố khác nhau như: cấu trúc của anthocyanin, nhiệt độ, pH và sự hiện diện của các phức chất…

Một số giải pháp được đề xuất là sử dụng chất kết hợp màu với anthocyanin Khi chất kết hợp màu tồn tại riêng lẽ thường không có màu nhưng khi kết hợp với anthocyanin thì nó sẽ làm ổn định màu của anthocyanin Chất kết hợp màu có thể là flavonoid, alkaloid, amino axit, axit hữu cơ, nucleotic, polysaccharide…Chất kết hợp màu là những hệ thống giàu điện tử có khả năng liên kết với ion flavylium tương đối nghèo điện tử Sự liên kết này được bảo vệ

từ sự thêm nucleophilic của nước trên ion flavylium Sự tấn công của nước làm cho ion flavylium chuyển đổi vào bên trong nên không có màu sắc, dẫn đến sự mất màu

2.5.1 Axit citric

 Cấu tạo

Axit citric là một axit hữu cơ thuộc loại yếu và nó thường được tìmthấy trong các loại trái cây thuộc họ cam quít Đây là chất bảo quản thực phẩm tựnhiên và thường được thêm vào thức ăn và đồ uống để làm vị chua

Hình 2.2 Công thức cấu tạo của axit citric

Ở lĩnh vực hóa sinh thì axit citric đóng một vai trò trung gian vô cùng quan trọng trong chu trình axit citric của quá trình trao đổi chất xảy ra trong tất

cả các vật thể sống Ngoài ra axit citric còn đóng vai trò như là một chất tẩy rửa,

an toàn đối với môi trường và đồng thời là tác nhân chống oxy hóa

 Tính chất

Tính axit của axit citric là do ảnh hưởng của nhóm carboxyl (-COOH), mà mỗi nhóm carboxyl có thể cho đi một proton để tạo thành ion citrate Các muối citrate dùng làm dung dịch đệm rất tốt để hạn chế sự thay đổi pH của các dung dịch axit Các ion citrate kết hợp với các ion kim loại để tạo thành muối, phổ biến nhất là muối calci citrate dùng làm chất bảo quản và giữ vị cho thực phẩm Bên cạnh đó ion citrate có thể kết hợp với các ion kim loại tạo thành các phức dùng làm chất bảo quản và làm mềm nước

Ở nhiệt độ phòng thì axit citric tồn tại ở dạng tinh thể màu trắng dạng bột hoặc ở dạng khan hay là dạng monohydrat có chứa một phân tử nước trong mỗi phân tử của axit citric Dạng khan thu được khi axit citric kết tinh trong nước nóng, trái lại dạng monohydrate lại kết tinh trong nước lạnh Ở nhiệt độ trên 74ºC dạng monohydrate sẽ chuyển sang dạng khan Về mặt hóa học thì axit citric cũng

có tính chất tương tự như các axit carboxylic khác Khi nhiệt độ trên 175ºC thì nó phân hủy tạo thành CO2 và nước

Ứng dụng

Với vai trò là một chất phụ gia thực phẩm, axit citric được dùng làm gia

vị, chất bảo quản thực phẩm và đồ uống, đặc biệt là nước giải khát, nó mang mã

số E3305 Muối citrat của nhiều kim loại được dùng để vận chuyển các khoáng chất trong các thành phần của chất ăn kiêng vào cơ thể Tính chất đệm của các phức citrat được dùng để hiệu chỉnh độ pH của chất tẩy rửa và dược phẩm

2.5.2 Tanin

 Giới thiệu

Tanin là một nhóm các polyphenol tồn tại phổ biến trong thực vật, có khả năng tạo liên kết bền vững với protein và một số hợp chất cao phân tử thiên nhiên (cellulose, pectin)

Đầu tiên (từ cuối thế kỷ 18), tanin là tên gọi của dung dịch nước chiết xuất

ra từ nhiều loại cây, dùng để thuộc da Hiện nay, tanin là tên gọi của những hợp chất gặp trong thiên nhiên có chứa một số lớn các nhóm hydroxy phenolic và có phân tử khối từ 500 đến 3.000 Hoá học của tanin rất phức tạp và không đồng nhất Tanin có thể được chia thành hai nhóm:

Tanin thuỷ phân (Hydrolysable tanins): là ester của các đường và axit phenolcarbocylic Dưới tác dụng của các tác nhân thủy phân, đặc biệt dưới tác dụng của axit và các enzym, cũng như các kiềm, chúng sẽ bị phân giải thành các thành phần ban đầu Chất thuộc trong nhóm galotanin kết hợp với đường, khi thủy phân sẽ tạo thành axit galic

Hình 2.3 Sự tạo thành axit gallic từ gallotanin

Tanin ngưng tụ (Condensed tanins hay proanthocyanin) là các dẫn xuất của flavanol Các chất phenol thuộc nhóm này của tanin thực vật không bị phân giải dưới tác dụng của axit vô cơ, nhưng lại tạo thành các sản phẩm có màu nâu

đỏ của sự ngưng tụ, gọi là các hợp chất flobafen

 Tính chất

Tanin thực vật là một hỗn hợp phức tạp của các hợp chất phenol bao gồm

từ các chất phenol đơn giản-polyhydroxylphenol monomer cho đến các hợp chất polyphenol polymer phân tử lớn và cả các sản phẩm oxy hóa ngưng tụ còn tính phenol của chúng

Các loại tanin thực vật đều tan trong nước (trừ tanin kết hợp có thể tan trong dung dịch kiềm), tanin còn tan trong dung môi hữu cơ như rượu, ethyl ether, acetone, ethyl acetate Phần lớn không tan trong benzene, dầu hỏa và cloroform Ở dạng tinh khiết tanin là chất kết tinh vô định hình, có vị đắng chát ở mức độ khác nhau

Tanin là hợp chất có tính khử mạnh, trong không khí cũng dễ bị oxi hóa nhất là trong môi trường kiềm Các sản phẩm oxi hóa của tanin là những chất

có màu đỏ hoặc nâu gọi là flobafen Đặc biệt dưới tác dụng của enzym oxi hóa khử tương ứng, tanin thực vật dễ dàng bị oxi hóa và ngưng tụ thành các sản phẩm có màu hoặc không màu ảnh hưởng trực tiếp đến màu sắc (Lê Ngọc Tú

và cs., 2003)

 Ứng dụng

Tanin có trong vỏ, trong gỗ, trong lá và trong quả của những cây như sồi, sú,vẹt Tanin được dùng để thuộc da, làm chất cầm màu trong nhuộm vải bông; trong y học, dùng làm thuốc chữa bỏng (bôi dung dịch nước của tanin lên chỗ bỏng, da sẽ chóng lành), làm tiêu độc (vì tanin có thể kết hợp với các độc tố do vi khuẩn tiết ra, cũng như với các chất độc khác như muối bạc, muối thuỷ ngân, muối chì)

2.5.3 Vitamin C

 Giới thiệu chung

Vitamin C được tìm thấy nhiều nhất trong trái cây là chất dinh dưỡng rất cần thiết cho sự sống của sinh vật Ở lĩnh vực hóa sinh, vitamin C là chất chống oxi hóa, tham gia vào các quá trình tổng hợp enzym, tăng sức đề kháng, phục hồi sức khỏe, đặc biệt ngăn ngừa bệnh scurvy ở người Vitamn C (axit ascorbic) còn được dung làm chất bảo quản thực phẩm, hương vị cho một số nước uống làm tăng giá trị dinh dưỡng

Vitamin C tồn tại trong thiên nhiên dưới ba dạng phổ biến là axit ascorbic, axit dehydroascorbic và dạng liên kết ascorbigen Vitamin C chỉ tồn tại dạng L trong các sản phẩm thiên nhiên (Lê Ngọc Tú và cs., 2004)

Công thức cấu tạo của vitamin C cho thấy đây là dẫn xuất của đường:

Hình 2.4 Công thức cấu tạo của axit ascorbic

 Tính chất

Tính khử mạnh của vitamin C phụ thuộc vào sự có mặt của nhóm dienol trong phân tử của nó Vì vậy mà dung dịch Felling, bạc nitrat hoặc một số hợp chất có màu bị khử bởi axit ascorbic ngay ở nhiệt độ thường

Ở một số dịch quả, người ta nhận thấy vitamin C có thể bị oxi hóa gián tiếp bởi enzym phenoloxydase Chính vì vậy khi có mặt vitamin C, dịch quả sẽ sẫm màu chậm hơn (do quá trình ngưng tụ các hợp chất quinon):

Polyphenol + O2 → quinon + H20

Quinon + axit ascorbic dạng khử Polyphenol + axit dehydro ascorbic Axit dehydro ascorbic lại có thể bị khử bởi các hợp chất như glutation hoặc cysteine theo sơ đồ sau:

2GSH + axit dehydro ascorbic D G – S – S – G + axit ascorbic

GSH và G – S – S – G là công thức tóm tắt của glutation dạng khử và dạng oxy hóa Dựa vào tính chất chống oxy hóa của axit ascorbic, người ta thường thêm vào dịch quả để ngăn cản quá trình sẫm màu Tính chất chống oxy hóa của axit ascorbic còn được sử dụng để bảo vệ tocopherol và cả vitamin A ở thịt khi bảo quản, vì axit ascorbic là nguồn dự trữ hydro, nó có thể nhường hydro trực tiếp cho các peroxide (Lê Ngọc Tú và cs., 2004)

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

3.1.1 Đối tượng, vật liệu nghiên cứu

Khoai lang tím - giống có nguồn gốc Nhật Bản được trồng tại xã Thành Đông, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long

Các loại chế phẩm enzyme: enzyme Thermanyl SC và enzyme Dextrozyme GA nguồn gốc từ NOVO Đan Mạch

Chủng nấm men: Saccharomyces cerevisiae SLS của bộ môn công nghệ

Đồ uống-Viện Công nghiệp thực phẩm

Nguyên liệu phụ: Đường kính, Acit citric, VitaminC

3.1.2 Vật liệu nghiên cứu

3.2 ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu được thực hiện tại Phòng thí nghiệm và xưởng thực nghiệm chế biến rau quả thuộc Bộ môn Bảo quản chế biến, Viện nghiên cứu Rau Quả, Trâu Quỳ, Gia Lâm, Hà Nội

3.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu chế độ xử lý nguyên liệu;

- Nghiên cứu xác định các thông số thích hợp cho quá trình dịch hóa;

- Nghiên cứu xác định thông số thích hợp cho quá trình đường hóa;

- Nghiên cứu xác định thông số công nghệ trong quá trình lên men;

- Nghiên cứu ổn định màu sắc của sản phẩm trong quá trình bảo quản 3.4 BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM

3.4.1 Nội dung 1: Nghiên cứu chế độ xử lý nguyên liệu

- Thí nghiệm 1:Nghiên cứu chế độ xử lý nguyên liệu phù hợp trước khi tiến hành dịch hóa và đường hóa

Khoai lang tím tươi sau khi hấp chín, nghiền mịn được bổ sung nước, với tỷ lệ nguyên liệu/ nước là 1/3 Trước khi tiến hành dịch hóa được bổ sung axit xitric, axit ascorbic có nồng độ tinh khiết > 99,95%, thí nghiệm được nhắc lại 03 lần, khối lượng mẫu của một công thức V= 03 lít, với các công thức thí nghiệm sau:

3.4.2 Nội dung 2: Nghiên cứu xác định thông số thích hợp cho quá trình dịch hóa

- Thí nghiệm 2: Nghiên cứu tỷ lệ enzyme α-amylasethích hợp cho quá trình dịch hóa

Dịch khoai lang tím được gia nhiệt đến 920C trong 30 phút và nâng lên

1000 C trong 15 phút thí nghiệm được nhắc lại 03 lần, khối lượng mẫu của một công thức V= 03 lít Nồng độ enzyme α-amylase được bổ sung theo các công thức thí nghiệm sau:

Công thức ĐC CT1 CT2 CT3 Nồng độ enzyme

- Thí nghiệm 3: Nghiên cứu thời gian thích hợp cho quá trình dịch hóa

Thí nghiệm được nhắc lại 03 lần, khối lượng mẫu của một công thức V= 03 lít

Công thức ĐC CT1 CT2 CT3 Thời gian ( phút) 0 10 15 20 Chỉ tiêu theo dõi: Độ nhớt của dịch đường hóa, hàm lượng anthocyanin, hàm lượng đường , nồng độ chất khô hòa tan (oBx)

3.4.3 Nội dung 3: Nghiên cứu xác định thông số thích hợp cho quá trình đường hóa

-Thí nghiệm 4:Xác định tỷ lệ enzyme glucoamylase thích hợp cho quá trình đường hóa

Dịch khoai lang tím sau khi được dịch hóa với enzymeα-amylase ở nồng

độ đã được nghiên cứu sẽ được hạ nhiệt khối dịch xuống còn 620 C rồi được bổ sung enzyme glucoamylasetheo các công thức thí nghiệm sau:

Công thức ĐC CT1 CT2 CT3 Nồng độ enzyme

glucoamylase bổ sung (%)

0 0,10 0,15 0,20

Thí nghiệm được nhắc lại 03 lần, khối lượng mẫu của một công thức V= 03 lít

Chỉ tiêu theo dõi: Hàm lượng đường khử ( % ) , hàm lượng chất khô hòa tan, hàm lượng anthocyanin (mg/ 100ml ), mức độ thủy phân tinh bột thành đường (DE)

-Thí nghiệm 5:Xác định thời gian thích hợp cho quá trình đường hóa

Công thức CT1 C21 CT3 CT4 CT5 CT6 CT7 CT8 Thời gian ( phút) 30 60 90 120 150 180 210 240

Thí nghiệm được nhắc lại 03 lần, khối lượng mẫu của một công thức V= 03 lít Chỉ tiêu theo dõi: Hàm lượng đường khử ( % ) , nồng độ chất khô hòa tan, hàm lượng anthocyanin (mg/ 100ml ), mức độ thủy phân tinh bột thành đường (DE)

3.4.4 Nội dung 4: Nghiên cứu xác định thông số công nghệ cho quá trình lên men

Thí nghiệm 6 Xác định nồng độ đường đầu cho quá trình lên men

Dịch khoai lang tím thu được, tiến hành lọc tách bỏ bã, sau đó được cô đặc tới các nồng độchất khô15 oBx, dịch thanh trùng, làm nguội và tiếp giống nấm men với tỷ lệ 0,07%, mật độ tế bào là 20 triệu/1ml ( so với khối lượng dịch ), lên men ở nhiệt độ21±1oC trong thời gian 10 ngày Công thức được thể hiện ở bảng sau:

Thí nghiệm được nhắc lại 03 lần, khối lượng mẫu của một công thức V= 03 lít

Các chỉ tiêu theo dõi: nồng độ cồn ( % V ), hàm lượng axit ( % ), hàm lượng đường sót sau khi lên men ( % ), hàm lượng anthocyanin (mg/ 100ml ), hiệu suất lên men ( % ), đánh giá cảm quan

-Thí nghiệm 7 Xác định pH thích hợp cho quá trình lên men rượu khoai lang tím Tiến hành các thí nghiệm như trên, dịch khoai lang tím đã đường hóa được điều chỉnh đến hàm lượng chất khô hòa tan tổng số thích hợp (là kết quả của thí nghiệm 3.4.4.1),tiến hành điều chỉnh pH ở các giá trị khác nhau 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0, sau đó các mẫu đều được bổ sung nấm men với tỷ lệ tiếp giống

0,07% và tiến hành tiến hành lên men ở nhiệt độ 21±1oC trong thời gian khảo sát

10 ngày Trên cơ sở phân tích chất lượng của dịch thu đượcđể lựa chọn được pH lên men thích hợp nhất

Thời gian ( ngày)

10

Giá trị pH của dịch lên men 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0

Thí nghiệm được nhắc lại 03 lần, khối lượng mẫu của một công thức V= 03 lít

Các chỉ tiêu phân tích: Nồng độ chất khô hòa tan tổng số (0Bx), hàm lượng axit (%), nồng độ cồn (%V), lượng đường sót sau khi lên men (%), hàm lượng anthocyanin (mg/ 100ml )hiệu suất lên men (%),đánh giá cảm quan

-Thí nghiệm 8 xác định tỷ lệ cấy giống nấm men thích hợp

Tiến hành lên men dịch khoai lang tím với tỷ lệ nấm men Saccharomyces cerevisiae SLS khô bổ sung từ 0,01 đến 0,09% so với thể tích dịch lên men Thời gian

( ngày)

10

Saccharomyces cerevisiae SLS ( %) 0,01 0,03 0,05 0,07 0,09

Thí nghiệm được nhắc lại 03 lần, khối lượng mẫu của một công thức V= 03 lít

Các chỉ tiêu phân tích: Hàm lượng chất khô hòa tan tổng số (0Bx), hàm lượng axit (%), nồng độ cồn (%V), lượng đường sót sau khi lên men (%), hàm lượng anthocyanin (mg/ 100ml )hiệu suất lên men (%),đánh giá cảm quan

3.4.5 Nội dung5 : Nghiên cứu xác định loại và nồng độ phụ gia nhằm ổn định màu sắc của rượu khoai lang tím

Nhằm tăng khả năng giữ màu sắc và ổn định mùi vị cho sản phẩm các mẫu rượu non (thu được sau khi lọc trong), được bổ sung axit ascorbic, axit citric, tanin với các nồng như sau: 0,1 %; 0,15%; 0,2% Tiến hành theo dõi sự thay đổi màu sắc của các mẫu sau các khoảng thời gian bảo quản 1, 2, 3, 4, 5 và 6 tháng,

từ đó xác định được nồng độ, và loại chất nào phù hợp nhất

3.5.2.4 Xác định hàm lượng chất khô hòa tan bằng chiết quang kế hiện số

Hàm lượng chất khô hòa tan được đo bằng chiết quang kế hiện số Digital Refractometer PR-101 của hãng Atago (Nhật Bản) có dải giới hạn (0-45)oBrix, độ chính xác 0,1 ( Ngô Xuân Mạnh et al, 2001)

3.5.2.5 Xác định lượng CO2: Theo TCVN 5563: 1991

3.5.2.6 Phương pháp xác định hàm lượng đường khử, đường tổng số bằng phương pháp Ferixianua:

Nguyên tắc:

- Dung dịch Ferixianua trong môi trường kiềm dưới tác dụng của nhiệt độ cao sẽ giải phóng ra oxi nguyên tử, oxi nguyên tử sẽ etylen để kết thúc phản ứng

là xanh metylen chuyển từ màu xanh sang màu hồng, oxi hóa đường thành acid phản ứng được thực hiện khi đun nóng với chỉ thị xanh metylen Điểm kết thúc phản ứng là xanh metylen chuyển từ màu xanh sang tím hồng rồi vàng rơm

- NaOH dung dịch 10%, HCl dung dịch 15%

- Ferixianua 1%, KOH 2,5N và xanh metylen

Cách tiến hành:

- Lấy 25g mẫu rồi bổ sung nước cất nóng để nguội, sau đó định mức lên 250ml bằng nước cất rồi tiến hành lọc lấy 100ml dịch lọc, bổ sung 10ml HCl 15%, sau đó tiến hành thủy phân trong 30 phút rồi để nguội Nhỏ vài giọt phenolphatalein màu hồng vào rồi trung hòa bằng NaOH 10% Sau đó định mức lên 250ml thu được dịch đường

- Lấy 20ml Ferixianua 1% cho vào bình 250ml + 5ml KOH 2,5N và vài giọt xanh metylen, lắc đều và đun sôi trong 1 – 2 phút Sau đó dùng dung dịch đường để chuẩn độ tới khi màu xanh metylen chuyển sang màu vàng rơm

Tính toán kết quả:

Hàm lượng đường được tính theo công thức sau:

(%) 100 

 V

k a D

Trong đó: - V: số ml dung dịch đường tiêu hao khi chuẩn hết 20ml dung dịch Ferixianua 1%

- a = 0,00215 lượng glucoza tương ứng 20ml Ferixianua 1%

- k: hệ số pha loãng