HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAMKHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ------VŨ THỊ QUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ DỊCH XOÀI VÀ LÊN MEN BIA BỔ SUNG
Trang 1HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- -VŨ THỊ QUYÊN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ DỊCH XOÀI VÀ LÊN MEN BIA BỔ SUNG DỊCH QUẢ XOÀI
HÀ NỘI, 01/2019
Trang 2HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- -KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ trong quá trình
xử lý dịch xoài và lên men bia bổ sung dịch quả xoài
Người thực hiện : Vũ Thị Quyên
Người hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Thị Thanh Thủy
Bộ môn : Quản lý chất lượng và An toàn thực phẩm
HÀ NỘI, 01/2019
Trang 3LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng mọi số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận này làtrung thực, không sao chép từ bất cứ một nguồn nào khác và chưa hề được sử dụng.Mọi thông tin được trích dẫn từ các tài liệu đều đã được ghi rõ nguồn gốc Tôi xin chịutrách nhiệm về lời cam đoan của mình
Hà Nội, ngày … tháng 1 năm 2019
Sinh viên
Vũ Thị Quyên
LỜI CẢM ƠN
Trang 4Để hoàn thành được khóa luận tốt nghiệp này, ngoài sự nỗ lực học hỏi của bảnthân, tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ, động viên của các thầy cô giáo,gia đình và bạn bè.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thị Thanh Thủy, người đãhướng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua Mặc dù cô rất bậnnhưng vẫn luôn dành thời gian quan tâm, chỉ dẫn, định hướng cho tôi để tôi hoàn thànhtốt bài khóa luận một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn cô!
Đồng thời, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới chị Vũ Thị Kim Anh và các bạn sinhviên trong nhóm thực hiện khóa luận tốt nghiệp cũng như các anh chị và các bạn làmviệc tại phòng thí nghiệm trung tâm đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoànthành đề tài trong suốt thời gian qua
Qua đây, tôi cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè,những người thân đã luôn bên cạnh động viên, khích lệ và nhiệt tình giúp đỡ tôi trongsuốt thời gian thực hiện khóa luận
Trang 5DANH MỤC HÌNH
Trang 6DANH MỤC BẢNG
Trang 7PHẦN THỨ NHẤT - MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề
Trang 8Việt Nam là một nước nhiệt đới, khí hậu nhiệt đới gió mùa và ở một số vùng ởnước ta lại mang sắc thái riêng rất đa dạng của khí hậu và thổ nhưỡng nên thực vật nóichung, cây xoài nói riêng ở nước ta rất đa dạng và phong phú Xoài là một trongnhững loại quả có giá trị dinh dưỡng cao được nhiều người ưa thích, quả xoài chín cómàu vàng đậm, vị ngọt, mùi thơm đặc trưng và chứa nhiều vitamin A, vitamin C,đường và các axit hữu cơ khác nên xoài được sử dụng rộng rãi Vùng trồng xoài tậptrung từ Bình Định trở vào, và được trồng nhiều nhất ở các tỉnh Đồng bằng Sông CửuLong như Tiền Giang, An Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Cần Thơ, Bến Tre… Ngoài
ra, xoài còn được trồng ở Khánh Hoà, Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu, Sơn La, Lạng Sơn
và khu vực đồng bằng Sông Hồng Việt Nam thuộc nhóm 20 nước sản xuất xoài cótiềm năng của thế giới, sản lượng xoài của Việt Nam năm 2003 đạt 306 nghìn tấn trêndiện tích khoảng 53 600 ha (Đỗ Minh Hiền, 2006)
Với nguồn nguyên liệu dồi dào, xoài không chỉ được dùng để ăn tươi mà cònđược chế biến bằng nhiều phương pháp tạo ra các sản phẩm khác nhau như: xoài nướcđường, mứt xoài, nước ép xoài, nước xoài lên men,… Để góp phần đa dạng hóa cácsản phẩm từ xoài, hiện nay có nhiều đề tài nghiên cứu liên quan đến việc sản xuất đồuống có cồn từ xoài như vang xoài với nồng độ cồn khá cao và bia có bổ sung dịchxoài với nồng độ cồn thấp
Bia là một loại đồ uống có từ lâu đời và đang rất được ưa chuộng hiện nay Cácnguyên liệu chính dùng để nấu bia là malt đại mạch, hoa houblon, nấm men và nước.Cùng với sự phát triển ngày càng cao của khoa học công nghệ, con người ngày càngtìm ra các phương pháp hoàn hảo hơn, đa dạng hơn để tạo ra nhiều hơn các loại bia vớinhững hương vị riêng biệt Ngày nay, trên thế giới có rất nhiều công ty sản xuất biavới rất nhiều các sản phẩm khác nhau nhưng nhìn chung các sản phẩm bia dù khácnhau về nguyên liệu nhưng vẫn tuân theo một quy trình cơ bản, độ cồn thấp, giàu dinhdưỡng và mùi vị đặc trưng Một trong những dòng bia rất độc đáo và đang được cảnam và nữ ưa chuộng trên thế giới là bia quả bởi hương vị tươi ngon, đặc trưng củatừng loại quả được bổ sung vào
Ở Việt Nam, hiện nay cũng đã có người biết đến bia quả nhưng còn rất ít và chưa
có một nhà máy nào đầu tư vào sản xuất bia quả Việc sản xuất bia quả mới chỉ dừnglại ở quy mô nhỏ lẻ, sản xuất thủ công và nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Loại quả
bổ sung vào bia phải có mùi thơm hoặc màu đặc trưng, hài hòa với vị của malt và hoahoublon Xoài có màu vàng đậm, mùi thơm đặc trưng và hàm lượng đường cao phùhợp để bổ sung vào bia Tuy nhiên công đoạn xử lí dịch xoài cũng như quá trình lênmen còn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố cần được quan tâm nghiên cứu
Trang 9Xuất phát từ những thực tiễn trên, đề tài: “Nghiên cứu một số yếu tố công nghệtrong quá trình lên men bia bổ sung dịch quả xoài” được thực hiện để nhằm bước đầusản xuất ra sản phẩm bia xoài trên quy mô phòng thí nghiệm
- Đánh giá chất lượng xoài nguyên liệu đầu vào;
- Nghiên cứu quá trình xử lý dịch xoài;
- Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ trong quá trình lên men bia bổ sung dịch
quả xoài
Trang 10PHẦN THỨ HAI - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Xoài và dịch xoài
2.1.1 Tổng quan về xoài
2.1.1.1 Nguồn gốc của xoài
Xoài có tên khoa học là Mangifera indica L., là một loại quả nhiệt đới, phần lớn
các tác giả đều cho rằng xoài có nguồn gốc từ Ấn Độ và các vùng giáp ranh nhưMianma, Malaysia, Việt Nam (Vũ Công Hậu, 2005) Cây xoài thường ra hoa vàotháng 12 đến tháng 2 dương lịch hàng năm và quả chín vào khoảng tháng 5 đến tháng
7, tuy nhiên cũng có những giống xoài cho hoa trái vụ Ở nước ta, xoài được trồngnhiều hơn ở phía Nam, chủ yếu là từ Bình Định trở vào Vùng xoài lớn nhất của nước
ta là Đồng bằng sông Cửu Long, đặc biệt là các tỉnh Tiền Giang, Vĩnh Long, ĐồngTháp (Nguyễn Đăng Nghĩa, 2006)
Ở Việt Nam xoài là một loại quả được ưa chuộng, đa dạng về chủng loại Đây làloại quả có giá trị kinh tế cao, khả năng xuất khẩu tốt Tuy nhiên việc xuất khẩu quảtươi còn nhiều hạn chế về vấn đề bảo quản sau thu hoạch Vì vậy để đa dạng hóa sảnphẩm cũng như nâng cao giá trị kinh tế của xoài, các sản phẩm chế biến từ xoài ngàycàng được quan tâm nghiên cứu
Theo kết quả điều tra của Viện nghiên cứu cây ăn quả miền Nam nước ta hiện cókhoảng 100 giống xoài, gồm cả giống cũ và mới ngoại nhập, các giống chính gồm có:
- Xoài Cát: có hình dạng thuôn dài, vỏ mỏng, hạt dẹp, thịt quả màu vàng tươi, rất
thơm, ngon, vị ngọt thanh, nặng trung bình 320g
- Xoài Thanh Ca: quả dài hơi cong, thịt dày, hạt nhỏ, không xơ, vị hơi chua, nặng
trung bình 300g
- Xoài Xiêm: cơm vàng, thịt dẻo, mịn, hạt nhỏ, vỏ dày
- Xoài Tượng: quả to, vỏ màu xanh nhạt, cơm xoài giòn, không xơ, mùi thơm, vị
hơi chua, nặng trung bình 450-500g
- Xoài Tứ Quí: quả hình bầu dục, đầu quả nhọn, vỏ mỏng, màu vàng đẹp, vị ngọt,
Trang 112.1.1.2 Thành phần dinh dưỡng của quả xoài
Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100g xoài ăn được
Thành phần dinh dưỡng Hàm lượng
2.1.1.3 Một số công dụng của xoài
Theo Thi Trân (2014) xoài có một số công dụng sau:
- Giàu dinh dưỡng: Uống mỗi ngày một cốc sinh tố xoài chứa tỷ lệ phần trăm
dinh dưỡng như sau: 103 kalo, 75% vitamin C có tác dụng chống oxy hóa và tăngcường hệ miễn dịch; 24% vitamin A giúp tăng thị lực; 12% vitamin B6 và một sốvitamin B khác các tác dụng phòng bệnh não và tim; 10% lợi khuẩn; 8% đồng cần choviệc sản xuất các tế bào máu; 8% kali giúp cân bằng lượng natri trong cơ thể và 5%magie
- Ngừa ung thư: Nhiều nghiên cứu cho thấy các hợp chất chống oxy hóa trong
trái xoài có tác dụng bảo vệ cơ thể, chống lại ung thư ruột kết, ung thư vú, ung thưtuyến tiền liệt và bệnh bạch cầu Các hợp chất này là isoquercitrin, quercetin, fisetin,astragalin, methylgallat, axit gallic cũng như các enzim khác
- Cải thiện hệ tiêu hóa: Chất xơ trong xoài cũng giúp ích cho quá trình tiêu hóa
và bài tiết
- Giảm lượng cholesterol: Hàm lượng cao vitamin C, pectin và chất xơ được tìmthấy trong xoài có tác dụng làm giảm nồng độ cholesterol trong huyết thanh, đặc biệt
là cải thiện tình trạng rối loạn mỡ trong máu
- Tốt cho mắt: Một cốc xoài xắt lát cung cấp 24% lượng vitamin A cần thiết cho
cơ thể mỗi ngày Vitamin này giúp tăng cường thị lực, ngăn ngừa khô mắt và quáng
gà, giúp mắt sáng khỏe hơn
Trang 12- Kiềm hóa cơ thể: Axit malic, một hàm lượng nhỏ axit citric và axit tartaric được
tìm thấy trong quả xoài, có tác dụng duy trì và dự trữ kiềm cho cơ thể
- Tăng cường hệ miễn dịch: Hàm lượng lớn vitamin A và vitamin C trong quả
xoài, cộng với 26 loại carotenoit khác nhau có tác dụng duy trì sự bền vững và khỏemạnh của hệ thống miễn dịch
2.1.2 Thu nhận và xử lý dịch xoài
Trong công nghiệp,nước ép xoài đóng hộp được sản xuất theo quy trình:
Xoài → phân loại → rửa → cắt gọt → chần → nghiền, ép dịch → lọc → rót hộp →thanh trùng → sản phẩm
Người ta thường thanh trùng nước quả ở nhiệt độ 80-85ºC trong khoảng 15-20phút, nếu thấp hơn thì quá trình đông tụ kéo dài, nếu cao quá thì có thể gây mùi khóchịu cho nước quả ( Hà Văn Thuyết, 2009)
2.2 Bia và một số yếu tố công nghệ ảnh hưởng tới quá trình lên men bia xoài
2.2.1 Lịch sử hình thành và phát triển
Bia là một trong các đồ uống lâu đời nhất mà loài người đã tạo ra, có niên đại ítnhất là từ thiên niên kỷ thứ 5 trước công nguyên và đã được ghi chép lại trong các thưtịch cổ của Ai Cập cổ đại và Lưỡng Hà (Mesopotamia)
Sự bổ sung hoa bia vào bia để tạo vị đắng, bảo quản và hương vị cho bia là mộtphát kiến tương đối mới Trong thời trung cổ nhiều hỗn hợp khác của các loại thảomộc thông thường được cho vào bia chứ không phải hoa bia Hoa bia đã được trồng tạiPháp sớm nhất là vào khoảng thế kỷ 9 Văn bản cổ nhất còn sót lại có ghi chép về việc
sử dụng hoa bia trong bia có niên đại vào năm 1067 bởi nữ tu viện trưởng kiêm nhàvăn Hildegard: “Nếu người ta định làm bia từ yến mạch thì nó được chuẩn bị cùng hoabia”
Năm 1953, Morton W Coutts, một người New Zealand đã phát triển kỹ thuật lênmen liên tục Morton đã lấy được bằng sang chế công nghệ và nó mở ra một cuộc cáchmạng trong công nghiệp bia do nó làm giảm thời gian ủ và sản xuất bia so với trước đó
là 4 tháng xuống còn 24 giờ Công nghệ của ông vẫn được sử dụng bởi nhiều nhà sảnxuất bia lớn nhất hiện nay, bao gồm cả Guinness
Ngày nay, công nghiệp bia là một ngành công nghiệp phát triển, bao gồm chủyếu là các tổ hợp được ra đời từ các nhà sản xuất nhỏ hơn Trong khi bia chủ yếu đượcsản xuất từ các nguyên liệu chính như matl, hoa houblon, nước, men bia thì ngày nay
Trang 13người ta đã tạo ra khá nhiều loại bia mới bằng cách bổ sung thêm các nguyên liệu khácnhư hoa quả, rau củ, socola…
2.2.2 Các loại bia
Phần lớn bia thuộc về một trong hai họ lớn: ale- sử dụng lên mem nổi hoặc
lager-sử dụng lên men chìm Bia có đặc trưng pha trộn của cả ale và lager được gọi là bialai
Ale là bia được sản xuất bằng phương pháp lên men nổi, thông thường được lênmen ở nhiệt độ cao hơn so với bia lager (15-23ºC) Các men bia ale ở các nhiệt độ nàytạo ra một lượng đáng kể các este, các hương liệu thứ cấp và các sản phẩm tạo mùikhác, và kết quả là bia tạo ra có mùi vị của hoa hay quả tương tự như: táo, lê, dứa,chuối, mận Các khác biệt về kiểu giữa các loại ale là nhiều hơn so với các loại lager,
và nhiều loại bia ale rất khó để phân loại chúng
Lager là loại bia được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới Chúng có nguồn gốc từvùng Trung Âu, có tên gọi này là từ lagern (lưu trữ) trong tiếng Đức Men bia lager làloại lên men chìm, thông thường được lên men ở nhiệt độ 7-12°C và sau đó được lênmen thứ cấp lâu ở 0-4°C Trong giai đoạn lên men thứ cấp, lager được làm trong vàchín
Bia lai là loại bia sử dụng các nguyên liệu và công nghệ hiện đại thay thế hoặc bổsung cho các khía cạnh truyền thống để sản xuất bia Một số loại bia lai như: bia hoaquả, bia rau củ, bia thảo mộc, bia hun khói
2.2.3 Nguyên liệu để sản xuất bia
2.2.3.1 Malt đại mạch
Đại mạch là nguyên liệu chính cho tiến trình sản xuất bia Đây là một loại ngũcốc với nguồn tinh bột rất dồi dào và vỏ trấu của nó vẫn bám chặt vào hạt thậm chíngay cả khi đập bông lúa hoặc tuốt lúa và chế biến thành malt
Đại mạch được chia thành hai nhóm: đại mạch hai hàng và đại mạch đa hàng(chủ yếu là đại mạch sáu hàng và đại mạch bốn hàng) Hạt đại mạch hai hàng to, đầyđặn, vỏ trấu có nếp nhăn đều, mỏng nên chưa ít các hợp chất polyphenol và chất đắng,các hạt đồng đều và có hàm lượng chất hòa tan tương đối cao Hạt đại mạch sáu hàng
có kích cỡ không đồng nhất, hạt cong vẹo, ít được sử dụng hơn sao với đại mạch haihàng
Hàm lượng trung bình của các thành phần tính theo khối lượng chất khô của maltđại mạch được thể hiện trong bảng
Trang 14Bảng 2.3 Thành phần hóa học trung bình của malt Thành phần Tỉ lệ các chất tính theo trọng
Các thành phần quan trọng nhất trong đại mạch là:
- Cacbohydrate: Là thành phần chiếm tỷ lệ lớn nhất, nhưng tính chất của chúng
rất khác nhau và đóng vai trò quan trọng nhất trong quá trình sản xuất và chất lượngcủa bia thành phẩm
- Protein: Là hợp chất chứa nitơ có phân tử lượng cao và rất cao Hàm lượng
protein tốt nhất để sản xuất bia là 8 ÷ 10% Nếu protein cao quá, bia dễ bị đục và khóbảo quản, nếu thấp quá thì quá trình lên men kém triệt để, bia kém bọt và kém đậm đà
- Enzyme: Được phân thành hai nhóm chính là nhóm enzyme thủy phân
(carbohydrase, protease và esterase) và nhóm enzyme oxy hóa khử (dehydrase,catalase và oxydase) Các enzyme này tham gia vào các phản ứng sinh hóa và biến dầnhạt đại mạch thành những hạt malt rồi thành dịch đường
Bảng 2.4 Các thành phần của hoa houblon khô Thành phần Hàm lượng (%) Thành phần Hàm lượng (%)
Trang 15Protein 15 Lipit và axit béo 1 – 5
Một số thành phần trong hoa houblon ảnh hưởng nhiều tới bia thành phẩm:
- Chất đắng: Các hợp chất tạo đắng là các axit Chúng tạo ra vị đắng rất đặc trưng
và dễ chịu (harsh freshness) cho bia đồng thời cải thiện sự ổn định của bọt (foamstability) Chúng bao gồm các anpha, beta, gamma và denta axit là các đồng phân củanhau ứng với humulone, lupulone, humulione, hulupone Thành phần và hàm lượngcác axit đắng này tùy thuộc vào giống loài và điều kiện thời tiết
- Tanin: Với hàm lượng trung bình 4% trọng lượng hoa, tanin có một vai trò nhất
định trong quy trình công nghệ, từ đó có ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp chất lượngbia Tanin một mặt có ảnh hưởng tốt đến quá trình công nghệ, giúp cho dịch đườngtrong nhanh và kết tủa các thành phần protein không bền, làm tăng độ bền vững củakeo bia Song mặt khác tanin cũng làm kết tủa cả những phần protein bền, dẫn đến chỗlàm giảm khả năng tạo bọt của bia
- Tinh dầu: Tinh dầu phấn hoa houblon chiếm 0,17 - 0,65% trọng lượng hoa.
Tinh dầu hòa tan trong dịch đường, tồn tại trong bia và tạo cho bia mùi thơm đặctrưng Tinh dầu thơm là chất lỏng trong suốt màu vàng nhạt hoặc không màu có mùithơm, hòa tan rất yếu trong nước (0,4mg/l), khó hòa tan trong cồn thấp nhưng hòa tanhoàn toàn trong cồn nguyên chất và este Đa phần cấu tử dễ bay hơi, thậm chí ở nhiệt
độ phòng do đó trong thời gian đun sôi dịch đường với hoa houblon, có đến 98%lượng tinh dầu thơm bay ra ngoài chỉ còn 2% tồn tại trong bia
Trên thị trường, hoa houblon phổ biến nhất dưới ba dạng: hoa cánh khô, hoahoublon dạng viên và hoa cao trích ly
2.2.3.3 Nước
Trong bia thành phẩm, nước chiếm trên 90% thể tích Vì vậy có thể nói đây làmột trong những nguyên liệu chính để sản xuất bia Thành phần và tính chất của nướcảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình công nghệ và chất lượng thành phẩm Nước
Trang 16phần lớn được lấy ngay tai nơi sản xuất Hàm lượng và thành phần khoáng trongnguồn nước ở mỗi vùng khác nhau góp phần tạo ra các sản phẩm với hương vị đặctrưng riêng cho từng loại bia trên thế giới
Yêu cầu của nước dùng trong sản xuất bia:
Bảng 2.5 Yêu cầu của nước dùng trong sản xuất bia Thành phần Hàm lượng Thành phần Hàm lượng
2-¿0,3 mg/l
Muối clorua 75 - 150 mg/l Các muối có gốc
Nhóm nấm men nổi thuộc nhóm Saccharomyces cerevisiae với các đặc tính:
- Các tế bào nảy chồi đứng riêng lẻ hoặc cặp đôi, chủ yếu có dạng hình cầu
- Nhiệt độ lên men: 14-25ºC
- Lên men mạnh, quá trình lên men xảy ra trên bề mặt của môi trường
- Khi quá trình lên men kết thúc, các tế bào kết chùm, chuỗi, tạo thành lớp dày
trên bề mặt cùng với bọt bia, bia tự trong chậm
- Khả năng lên men đường tam (rafinase) kém (chỉ đạt 33%)
Nhóm nấm men chìm thuộc nhóm độc lập Saccharomyces carlobergensis với
các đặc tính:
- Các tế bào sau khi nảy chồi thường dính lại với nhau tạo thành chuỗi, hình dạng
chủ yếu là hình cầu hoặc ovan với kích thước 6-12µm
- Nhiệt độ lên men: 4-12ºC
- Quá trình xảy ra trong lòng môi trường nên khả năng lên men tốt