Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng trong công nghệ sản xuất nước quả lên men có độ cồn thấp từ các loại quả việt nam

Nguyên nhân chủ yếu của hiện tượng này không phải do thị hiếu của người Việt không quan tâm tới loại sản phẩm này, bằng chứng cho thấy là từ lâu các loại nước quả ngâm đường đã rất phổ b

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC QUẢ ĐỘ CỒN THẤP TỪ

CÁC LOẠI QUẢ VIỆT NAM

MÃ SỐ:

KHƯƠNG THỊ MAI LOAN

HÀ NỘI 2006

MỞ ĐẦU

Cider là tên gọi chung của một loại đồ uống làm từ nước táo lên men có

độ cồn thấp Đây là loại đồ uống rất phổ biến và được ưa chuộng tại Châu Âu đặc biệt vào thế kỷ 11 và 12 khi bia còn chưa được biết đến rộng rãi như ngày nay Với đặc tính độ cồn thấp ( từ 0,5 – 8,4 %), hàm lượng đường sót khá cao (1,56 – 5,58 g/100ml) cider dường như vẫn giữ được một số hương vị hấp dẫn của quả tươi, đồng thời quá trình lên men ở nhiệt độ thấp còn tạo nên hệ chất thơm với các hình hương hài hoà, tinh tế chỉ có thể tìm thấy ở dịch lên men chắt lọc từ quả Chính lý do này khiến cho cider trở thành loại đồ uống không chỉ dành cho phái mạnh mà nó còn rất hấp dẫn đối với phụ nữ và trẻ nhỏ

Việt Nam là một nước nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, quanh năm có

đủ chủng loại quả với hương vị và màu sắc hấp dẫn Hàng năm, lượng cây trái này không những phục vụ đủ tiêu dùng trong nước mà một phần lượng trái cây chất lượng cao còn được dùng để xuất khẩu Tuy nhiên các loại đồ uống lên men từ quả mới được phổ biến trong những năm gần đây trong các dịp lễ tết, hội hè Nhưng sản phẩm được sử dụng và biết đến nhiều hơn cả vẫn là các loại vang: vang nho, vang vải, vang mận, vang táo mèo… Còn loại đồ uống tương tự như cider vẫn chưa được giới thiệu tới người tiêu dùng

Nguyên nhân chủ yếu của hiện tượng này không phải do thị hiếu của

người Việt không quan tâm tới loại sản phẩm này, bằng chứng cho thấy là từ lâu các loại nước quả ngâm đường đã rất phổ biến và là loại nước giải khát không thể thiếu đối với từng hộ gia đình trong mùa hè nóng nực : nước mơ,

nước sấu, nước dâu…Lý do khiến cider chưa đến được với người tiêu dùng Việt Nam là chúng ta chưa có một cơ sở sản xuất nào dám mạnh dạn đầu tư

để sản xuất theo quy mô công nghiệp, hơn thế nữa đây là một ngành sản xuất khá mới mẻ và chưa có những nghiên cứu chuyên sâu, triệt để đưa ra các điều kiện công nghệ phù hợp với tính chất của các loại quả sẵn có tại Việt Nam

Với mong muốn tìm ra các điều kiện thích hợp nhất trong quá trình lên men và tàng trữ góp phần nâng cao chất lượng của các loại nước quả lên men

độ cồn thấp chúng tôi đã tiến hành đề tài : ‘Nghiên cứu một số yếu tố ảnh

hưởng trong công nghệ sản xuất nước quả lên men có độ cồn thấp từ các loại qủa của Việt Nam’’

Với đề tài này chúng tôi tiến hành nghiên cứu các vấn đề sau:

1 Phân tích chất lượng nguyên liệu

2 Nghiên cứu tuyển chọn chủng nấm men thích hợp

3 Nghiên cứu các điều kiện lên men thích hợp

4 Nghiên cứu lựa chọn yếu tố lắng trong thích hợp

5 Nghiên cứu điều kiện bảo quản nước quả

CH ƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

1.1 KHÁI QUÁT VỀ LỊCH SỬ VÀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CIDER TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM

1.1.1 Khái niệm về cider - nước quả lên men có độ cồn thấp

Cider là một loại đồ uống có cồn được làm từ táo, được sản xuất ở rất nhiều nước : Pháp, Tây Ban Nha, Ireland, Đức, Thuỵ Sỹ, Nam Phi Ở Bắc

Mỹ, loại đồ uống lên men làm từ táo này thường được biết đến với cái tên hard cider còn cider dùng để chỉ nước táo không lên men Hiện nay, nền công nghiệp sản xuất cider rất phát triển tại Mỹ và Canada với sản lượng không ngừng tăng lên tuy nhiên danh hiệu nước sản xuất cider lớn nhất trên thế giới lại thuộc về nước Anh với sản lượng 500 triệu lít/năm

Tuy có chung tên gọi nhưng các loại cider ở các nước rất khác nhau, nó thể hiện điều kiện và phương pháp sản xuất khác nhau Cider Pháp có độ cồn thấp và chứa một lượng đáng kể đường chưa lên men Cider Đức được lên men hoàn toàn và rất khô so với cider Anh Cider Tây Ban Nha được đặc

trưng bởi hàm lượng axit bay hơi và độ bọt lớn

Theo phân loại đồ uống có cồn làm từ quả của Mỹ và Châu Âu thì chỉ

có cider, perry và một số loại vang hoa quả có độ cồn rất thấp được gọi là đồ uống lên men từ quả có độ cồn thấp [29]

Bảng 1.1: Các loại đồ uống lên men từ quả [36]

Vang quả lên men nguyên chất Quả các loại 6-14

Vang quả có bổ sung phụ gia Quả các loại 8-20

Theo quy định tiêu chuẩn Việt Nam, nước quả lên men có độ cồn thấp

là sản phẩm lên men từ quả có độ cồn thấp hơn 7g rượu etylic trong 100ml sản phẩm [5]

1.1.2 Lịch sử sản xuất cider trên thế giới

Cider được sản xuất từ hơn 2000 năm trước và đã từng là loại đồ uống phổ biến hơn cả bia ở Châu Âu vào thế kỷ XI và XII [29,36]

Người ta cho rằng công nghệ sản xuất cider có nguồn gốc từ công nghệ sản xuất rượu vang của vùng Basque thuộc Bắc Tây Ban Nha Công nghệ làm cider sau đó được phổ biến rộng rãi tới tận vùng biển Bắc Châu Âu bởi người Celt khi họ đi du lịch từ Tây Ban Nha đến Anh và Ireland Chính những

người đi khai hoang đã đem nguyên liệu và công nghệ sản xuất cùng với họ tới các vùng đất mới

Ngày nay, phần lớn cider được sản xuất tại Anh với sản lượng 90 triệu gallon mỗi năm tiếp đó là đến Pháp, Tây Ban Nha và Thuỵ Sỹ Vùng sản xuất cider ở Anh trải dài từ Devon, qua Somerset, Gluoucestershire, Worcestershire và Herefordshire Vào thế kỷ 17 và 18, cider được so sánh với những loại vang tốt nhất của Pháp và một số lượng lớn cẩm nang về sản xuất cider trong đó có “Pomona” của John Evelyn cũng được xuất bản vào thời kỳ này (1670) Cuốn sách này đã được tái bản nhiều lần và còn được in tới tận ngày nay

Cider có nhiều loại khác nhau như:

+ Loại nạp CO2 và loại có CO2 tự nhiên

+ Loại cider khô và cider cho thêm đường

+ Loại cider đóng chai thanh trùng và loại cider uống tươi

+ Loại cider trong và cider đục nhưng loại trong vẫn được ưa chuộng hơn

Vị của cider có thể ngọt, chua hay đắng phụ thuộc vào thành phần nguyên liêu dùng để sản xuất

Bảng 1.2: Thành phần chính của một số loại cider thương phẩm [29,36]

Thành

phần (%, tính theo Axit tổng

axit lactic)

Độ ngọt (%)

Độ rượu (%, v/v

Tannin (%)

SO2 tổng (mg/ l) Giới hạn 0,40 - 5,69 1,56 - 5,58 0,5 – 8,4 0,028 - 0,171 64 – 189

Người ta đã tìm ra 66 hợp chất bay hơi trong đó có một số chất chính tạo nên hương vị của cider thương phẩm

Bảng 1.3: Hàm lượng một số chất bay hơi trong cider thương phẩm [36]

Thành phần Etylacetat

(mg/ l)

n-Propanol (mg/ l)

Isobutanol (mg/ l)

n-Butanol (mg/ l)

1.1.3 Tình hình sản xuất cider tại Việt Nam

Tại Việt Nam, khái niệm vang hoa quả và cider dường như không có sự phân biệt một cách rõ ràng và đang gây nhiều tranh cãi Một số người quan niệm các loại rượu lên men từ hoa quả được gọi là vang hoa quả: vang táo, vang vải, vang mận, vang dâu, vang mơ, vang táo mèo… nhưng một số người lại cho rằng phải xếp chúng vào nhóm cider

Đồ uống làm từ dịch quả từ lâu đã được người dân sử dụng như một loại đồ uống giải khát trong mùa hè: nước sấu, nước mơ… nhưng ngành sản xuất đồ uống có cồn từ hoa quả mới thực sự bắt đầu vào những năm 80 của thế kỷ 20 được đánh dấu bằng sự xuất hiện của một số sản phẩm mang nhãn hiệu vang Thăng Long trên thị trường nội địa Từ đó đến nay đã có thêm nhiều đơn vị sản xuất như: Công ty rượu Hà Nội, Công ty rượu Đồng Xuân, Công ty thực phẩm Miền Bắc, Công ty thực phẩm Đà Lạt, xí nghiệp sản xuất

rượu vang thuộc Tổng công ty thương mại Hà Nội với các sản phẩm chủ yếu

là rượu vang sản xuất từ một số nguyên liệu như nho, dứa, dâu ở dạng đơn lẻ hoặc hỗn hợp theo phương pháp lên men từ dịch quả ngâm đường

Tuy nhiên các loại đồ uống này đều có độ cồn > 10% do vậy theo tiêu chuẩn Việt Nam đây chưa được xếp vào nhóm cider mà chỉ có thể xếp chúng vào nhóm vang hoa quả Như vậy, ngành sản xuất cider tại Việt Nam vẫn

chưa được hình thành trên quy mô công nghiệp Với mong muốn tận dụng được nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước, đưa cider trở thành loại đồ uống gần gũi với từng hộ gia đình một số đề tài về công nghệ sản xuất nước quả lên men có độ cồn thấp đã bước đầu triển khai nghiên cứu và đạt được một số kết quả nhất định điển hình là đề tài của tiến sỹ Lê Việt Nga - Viện công nghiệp thực phẩm đã tìm ra được chủng nấm men thích hợp cho điều kiện sản xuất cider từ các loại quả của Việt Nam bằng phương pháp lai tạo chủng giống

1.2 NGUYÊN LIỆU

1.2.1 Thành phần hoá học của dịch quả

Với thành phần hoá học tương tự như quả táo tây, các loại quả của Việt Nam như: dâu, mơ, mận, dứa, vải thiều được đánh giá là rất thích hợp dùng để sản xuất cider Việt Nam

Chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy và so sánh các thành phần chính của các loại quả như: nước, protein, axit tổng, gluxit thông qua bảng 1.4

Bảng 1.4: Thành phần quả táo tây và một số loại quả điển hình của Việt

tây

Dâu tằm thiều Vải Nho Dứa Mận Mơ Táo ta

Các số liệu trong bảng 1.4 cho thấy 7 loại quả nhiệt đới đều có một đặc điểm chung là độ axit rất cao và hàm lượng protein thấp Đây là môi trường nghèo dinh dưỡng bất lợi đối với các vi sinh vật trong đó có cả vi sinh vật gây bệnh Do đó, việc lựa chọn chủng nấm men thích hợp, có khả năng chống chịu được điều kiện khắc nghiệt cũng là một khâu quan trọng mà chúng ta cần khảo sát trong phạm vi đề tài này

Do thời gian thực hiện đề tài hạn chế, chúng tôi lựa chọn hai loại nguyên liệu dâu tằm và dứa để thực hiện nghiên cứu với những lý do sau :

- Dâu tằm: Là loại quả có tính mát, thường được dùng trong đông y để chữa một số do nhiệt gây ra Ngoài ra, dịch dâu có màu đỏ đẹp, gần giống với màu của rượu vang do vậy sản phẩm này không cần phải bổ sung chất tạo màu

- Dứa : Đặc trưng của dứa là nhanh thu hoạch, có thể trồng quanh năm Ít

bị dập nát khi vận chuyển đặc biệt là ở địa hình vùng đồi núi

1.2.2 Dâu tằm

1.2.2.1 Đại cương :

Cây dâu tằm ở Việt Nam có tên khoa học là Morus alba, có nguồn gốc

từ phía Đông châu Á Người ta còn gọi loại dâu trắng do cần phân biệt và thống nhất trong cách gọi tên với các loài dâu khác thuộc chi Dâu như dâu đỏ, dâu đen không có ở Việt Nam

Quả dâu có vị ngọt, chua, tính mát Trong Đông y quả dâu có công dụng chữa bệnh gan thận yếu, chữa mồ hôi trộm cho trẻ hoặc làm đen tóc Ngoài ra Sirô dâu hay rượu dâu cũng là thứ thuốc nhuận tràng giải khát, rất tốt cho sức khoẻ

1.2.2.2 Đặc điểm:

Đây là một loài cây có kích thước từ nhỏ đến trung bình, lớn nhanh, có thể cao tới 15-20m Thông thường nó sống từ 8-12 năm, nhưng nếu đất tốt và

chăm sóc tốt thì tuổi thọ tới 50 năm Quả của cây dâu trắng có vị nhạt, không đậm đà như hương vị của các loài dâu khác như dâu đỏ và dâu đen

Trên các cây non và khoẻ mạnh, lá dâu tằm có thể dài tới 20cm, có dạng thuỳ sâu và phức tạp, với các thuỳ tròn Trên các cây lá già, lá nói chung dài 8-15cm, có hình tim ở gốc lá, nhọn ở chóp lá và có các khía răng cưa ở mép lá

Dâu trắng được trồng phổ biến tại các khu vực có nhiệt độ thích hợp là 25-320C, như các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới của Bắc bán cầu, cũng như một số khu vực của Hoa Kỳ Lá của cây dâu trắng là thức ăn ưa thích của tằm dâu (Bombyx mori) Đây là nguồn gốc của tên gọi cây dâu tằm

Dâu nảy chồi, ra hoa vào tháng 2, 3 quả chín vào tháng 4 Mùa thu cây cũng cho quả nhưng ít hơn Các giống dâu trồng vườn lâu năm cho quả nhiều,

to và chất lượng tốt Từ lúc hình thành đến lúc chín quả dâu có màu thay đổi

từ xanh sang hồng, màu đỏ tươi, màu tím, màu đen

1.2.2.3 Phân loại:

Có hai loại dâu: dâu lá và dâu quả [10]

- Dâu lá cây to, lá nhiều, quả ít và bé, độ chua nước quả thấp do đó dùng để chế rượu không tốt và người ta trông dâu lá chủ yếu để nuôi tằm

- Dâu quả rất giống dâu lá về đặc tính thực vật, chỉ khác là quả nhiều,

to và ít hạt hơn Dâu quả không chịu đốn, đốn và hái lá thì giảm sản lượng quả Phân biệt rõ nhất là vào tháng 3, 4 vào mùa dâu chín, lúc này cành dâu quả chỉ có lơ thơ vài lá, quả nhiều làm cho cành nặng trĩu, cong xuống trong khi cành dâu lá thì vẫn thẳng vì chỉ có vài quả nhỏ

1.2.2.4 Thành phần hóa học của dâu

Ứng với từng giai đoạn chín khác nhau, hàm lượng thành phần các chất trong quả dâu cũng khác nhau [21]

Bảng 1.5: Thành phần hóa học của dâu ứng với các giai đoạn chín khác

nhau [21]

Th ành phần

hoá học

Quả màu hồng

Quả màu đỏ

t ươi

Quả màu tím

Quả màu đen

Quả chín đỏ tím có hàm lượng đường cao, lượng axit thấp, mùi thơm,

vị ngọt Quả dâu thu hoạch nhẹ tay đựng vào khay gỗ hoặc sọt tre, sọt nhựa để quả không bị dập nát Quả dâu hái đến đâu vận chuyển đến đó không chất thành đống, không để trong điều kiện thiếu không khí Quả đưa về rải mỏng đều trên sàn gỗ hay sàn đan bằng tre nứa phẳng Dùng vòi nước xả để rửa sạch, để ráo nước và đưa sang chế biến

Bảng 1.6: Thành phần hóa học trung bình của dâu [21]

Loại dâu Độ ẩm, % Đường

Nói chung, dâu là một loại quả nghèo dinh dưỡng, hương thơm rất nhẹ

và là loại quả cho tỷ lệ chiết dịch cao Tỷ lệ nước ở dâu không kém nho và chỉ dùng phương pháp thủ công, 1kg quả cũng ép được 600ml nước Nhược điểm của nước dâu là độ Brix thấp, phải bổ sung tương đối nhiều đường trước khi lên men [10] Quả dâu có cấu trúc rất yếu, dễ bị phá vỡ bởi bất cứ một sự va đập nào vì thế việc thu hoạch và vận chuyển hết sức khó khăn Cũng chính vì

đặc tính trên mà nguyên liệu dâu rất dễ bị hỏng do tác động của vi sinh vật trong quá trình vận chuyển và bảo quản trước khi chế biến [21] Sản xuất quả

và chế rượu hay nước quả tại vườn là phương thức khai thác tiềm năng của cây dâu rất phù hợp

1.2.3 Quả dứa

1.2.3.1 Đại cương :

Dứa có tên khoa học là Ananas comusus Đây là một loại cây ăn quả nhiệt đới có chất lượng cao Trên thế giới dứa được trồng ở tất cả các nước vùng nhiệt đới, phân bố từ xích đạo đến biển đông và trên những đảo của vùng nhiệt đới Đối với nước ta dứa được trồng nhiều ở Cần Thơ, Tiền Giang, Long An, Tuyên Quang, Vĩnh Phú, Sơn Tây [3]

1.2.3.2 Phân loại [3] :

Dứa có nhiều loại nhưng có thể chia làm ba nhóm:

- Nhóm dứa hoàng hậu (Queen): Quả nhỏ, mắt lồi, chịu vận chuyển, thịt quả vàng đậm, giòn, hương thơm, vị chua ngọt đậm đà Nhóm này có chất lượng cao nhất trên thế giới thường dùng để ăn tươi Dứa hoa, dứa tây là những khóm thuộc loại nhóm này Nhóm này được trồng nhiều nhất trong ba nhóm ở Việt Nam

- Nhóm dứa Tây Ban Nha: Trái lớn mắt sâu, thịt quả vàng nhạt, có chỗ trắng, vị chua, ít thơm nhưng nhiều nước hơn dứa hoa Trong nhóm này có các giống như dứa ta, dứa mật, dứa thơm Nhóm này có chất lượng không cao, được trồng lâu đời và tập trung ở Vĩnh Phú

- Nhóm Cayenne: Quả lớn nhất, mắt phẳng và nông, thịt quả kém vàng, nhiều nước, ít ngọt và kém thơm Dứa Độc bình thuộc nhóm này Vì phù hợp với chế biến công nghiệp nên giống dứa này được trồng hầu hết ở các vùng dứa lớn trên thế giới

1.2.3.3 Thành phần hoá học của dứa [3]

Thành phần hoá học của dứa cũng giống như các loại rau quả khác thay đổi theo giống độ chín, thời vụ, địa điểm và điều kiện trồng trọt Trong quá trình phát triển của dứa, sự biến đổi các thành phần rất lớn, ở từng thời điểm, từng giai đoạn khác nhau, cũng như từng giống dứa khác nhau sẽ có thành phần hoá học khác nhau

Bảng 1.7: Thành phần hoá học của dứa chín:

để trộn vào các món ăn khai vị

1.2.4 Hệ VSV thường gặp trong dịch quả

1.2.4.1 VSV có lợi

a Nấm men

Đóng vai trò chính trong các qúa trình lên men, Saccharomyces chuyển

hoá đường thành rượu etylic, các axit bay hơi và hợp chất thơm tạo nên

hương vị hấp dẫn cho sản phẩm Bên cạnh đó các loài nấm men có sẵn trong

dịch quả như Kloeckera apiculata cũng đóng vai trò rất quan trọng trong việc

tạo nên hương vị đặc trưng của sản phẩm

Tại một số vùng chuyên sản xuất cider theo phương pháp thủ công như

vùng Normandy (Pháp) và một số vùng sản xuất tại Đức, nấm men Kloeckera

apiculata có sẵn trong dịch táo được sử dụng để tạo nên hương vị đặc biệt cho

sản phẩm Các chủng cider quan trọng nhất thuộc về K.apiculata Niehaus,

chúng có tế bào nhỏ thậm chí nhỏ như vi khuẩn, sinh sản bằng hình thức nảy

đa chồi ở các cực của tế bào trên nền rộng hơn các chủng thuộc giống

Saccharomyces Vì vậy chủng nấm men này phát triển rất nhanh và sống lâu [7]

b Vi khuẩn

Để tạo nên hương vị hài hoà và hương thơm hấp dẫn không thể không

nhắc tới vai trò quan trọng của các chủng vi khuẩn lactic (Lactobacillus

pastorianus, lactobacillus mali, Lactobacillus plantarium, Leuconostoc mensenteroide và Pediococus spp) Các chủng vi khuẩn này chuyển hoá axit malic thành axit lactic và các hợp chất thơm thông qua quá trình trao đổi chất của chúng

Quá trình lên men malolactic đạt tối ưu ở nhiệt độ 20-250C và chậm dần ở nhiệt độ thấp (150C) Vì vậy, thời điểm cấy chủng vi khuẩn lên men malolactic nằm trong giai đoạn lên men chính Tuy nhiên, việc cấy đồng thời

cả nấm men rượu và vi khuẩn lên men malolactic sẽ làm tăng hàm lượng axit axetic lên rất cao (gấp đôi so với cấy riêng lẻ) Đây cũng là một hạn chế trong sản xuất cider theo quy mô công nghiệp khiến cho cider không có hương vị đặc biệt như phương pháp truyền thống [16]

1.2.4.2 VSV có hại

a Vi khuẩn

Trong các loài vi khuẩn gây hỏng cider thường gặp một số chủng vi khuẩn lactic gây đục, chua dịch quả lên men và mùi khó chịu (nổi bật là

Lactobacillus tricodes tạo ra mùi hôi chuột cho dịch lên men) [12]

Đặc biệt, trong trường hợp dịch quả sau lên men tiếp xúc với không khí, vi khuẩn axêtic sẽ hoạt động mạnh mẽ chuyển hoá rượu thành axit axetic gây ra chua và mùi khó chịu cho nước quả lên men Đây là nguyên nhân chính gây hỏng cider, khi hàm lượng rượu etylic của cider trong khoảng 1-7% v/v và hàm lượng đường sót vẫn còn khá lớn chính là môi trường lý tưởng cho vi khuẩn axetic phát triển và lên men

Hiện nay người ta biết được hàng chục loại vi khuẩn axetic tạo màng

gây hỏng dịch quả thuộc giống Acetobacter, thường gặp nhất là những loài

sau đây: Acetobacter aceti, Acetobacter pasteurianum, Acetobacter

ocleanense, Acetobacter xylinum, Acetobacter suboxydans, Acetobacter schizutzenbachii [16]

Các vi khuẩn gây bệnh cho người như Salmonella spp, Escherichia

aureus có thể xuất hiện trong dịch quả do nhiễm từ các nguồn khác nhau trong quá trình thu hoạch và chế biến: từ đất trồng, từ trang thiết bị và từ cơ thể người thu hái Độ axit của dịch quả và cider có khả năng ngăn chặn sự phát triển của các vi sinh vật gây bệnh này, chúng chỉ có khả năng sinh sống trong vài giờ.Tuy vậy, một số chủng đặc biệt có khả năng chịu axit rất cao sẽ

có khả năng sống sót trong 30 ngày trong dịch Các chủng này chỉ bị chết khi thanh trùng theo phương pháp pasteur và không thể sống trong môi trường lên men quá 3 ngày do tác động của rượu và axit

Sự có mặt của các vi khuẩn sinh bào tử như Bacillus và Clostridium là

do tình trạng vệ sinh kém của nơi sản xuất.Chúng có khả năng tồn tại lâu trong cider nhưng không gây hỏng sản phẩm có pH thấp này mà chỉ gây bệnh cho người uống

b Nấm mốc

Nếu như dịch quả được chế biến từ nguồn quả không chua và bị rơi xuống đất khi thu hoạch rất dễ bị các loại nấm mốc nhiễm tạp Điển hình là

các chủng thuộc loài Penicillium expansium, Penicillium crustoum,

Aspergillus niger, A.nidulans, A.fumigatus, Paecilomyces varioti, Byssochlamys fulva, Monacus ruber, Phialophora mustea và các chủng thuộc

giống Alternaria, Cladosporium, Botrytis, Ossporium, Fusarium Trong số

này không có chủng nào liên quan đến quá trình lên men dịch quả ngoại trừ

các loài có bào tử chịu nhiệt (ví dụ như Byssochlamys spp.)có khả năng sống

sót sau thanh trùng theo phương pháp pasteur có khả năng phát triển trong

nước qủa lên men nếu sản phẩm không được nạp CO2 đầy đủ [16]

Sự phát triển của Penicillium expansium trên bề mặt quả hoặc trong

dịch quả có thể sinh tổng hợp độc tố patulin.Theo tiêu chuẩn an toàn thực phẩm của nhiều nước thì giới hạn an toàn của độc tố này phải nhỏ hơn 50µ/l

Ở nồng độ cao, patulin sẽ ức chế các chủng nấm men thuần khiết khi bắt đầu lên men.Với những chủng nấm men có khả năng chống chịu patulin thì chỉ sau vài ngày nhanh chóng thích nghi và chuyển hoá patulin thành những hợp chất khác như ascladiol

c Nấm men gây hại

Trong quá trình lên men dịch quả, một số chủng nấm men thuộc giống

Saccharomyces nh ư S.pasteusrianus, S.intermedius, Sludwiggi khi phát triển

và lên men sẽ làm cho dịch lên men đục và có mùi khó chịu Nấm men

S.ludwiggi thường có khả năng chịu nồng độ SO2 tới 1000-1500mg/l Loài này có thể phát triển ở tất cả các giai đoạn khác nhau như lên men chính và tàng trữ Chúng tạo ra mùi butyric khó chịu và những hạt nhỏ vẩn đục trong dịch lên men

Các loại nấm men tạo màng như Pichia membranaefaciens và Candida

mycoderma lên men tạo thành rất ít rượu, gây đục và nhiều este mùi hôi cho cider Hơn nữa chúng còn có khả năng sử dụng rượu etylic làm nguồn hydro cacbon để sinh trưởng, oxy hoá rượu thành CO và nước, đồng thời sinh mùi

hôi làm hỏng các dịch lên men có độ cồn thấp.Nấm men Brettanomyces

intermedius gây mất hương của cider và các đồ uống khác [12]

Một số nấm men có khả năng chống chịu chất bảo quản là các chủng nấm men dại tạp nhiễm từ môi trường sản xuất thuộc các loài

Zygosaccharomyces bailii, S.cevisiae, S.uvarum gây hỏng cider thành phẩm

Trong số đó Z.bailii là loài nấm men nguy hiểm nhất vì có khả năng

chống chịu rất cao đối với các chất bảo quản gốc axit như axit sorbic và axit benzoic.Nấm men này là thủ phạm của các vụ nổ chai, gây đục, mất hương và mất cân bằng vị của rượu vang, đồ uống lên men, nước qủa ép và nước có ga, gây thương vong cho người tiêu dùng.Hàng năm uớc tính thiệt hại trong ngành đồ uống do Z.bailli gây ra lên tới hàng triệu đô la Mỹ [25]

1.3 CHUẨN BỊ VÀ XỬ LÝ DỊCH QUẢ

1.3.1 Ứng dụng enzym Pectinaza

Hàm lượng pectin trong hầu hết các loại quả ảnh hưởng không tốt đến quá trình lên men cũng như chất lượng cảm quan của sản phẩm cuối Pectin hoà tan giữ dịch quả ở lại trong bã trong suốt quá trình ép làm giảm hiệu suất thu hồi, chúng có mặt trong dịch làm tăng độ nhớt và cản trở quá trình lọc Mặt khác pectin còn là chất keo kết tủa protein gây nên hiện tượng đục trong quá trình tàng trữ [20]

Chính vì vậy một số chế phẩm enzym pectinaza được nghiên cứu và ứng dụng trong quá trình xử lý dịch quả như:

*Enzym Pectinex Ultra SP-L

Đây là chế phẩm enzym có hoạt tính cao được dùng chủ yếu để xử lý

quả nghiền Enzym này được sản xuất từ một chủng chọn lọc Aspergillus

niger chứa chủ yếu pectinaza và một ít hoạt tính hemixellulaza, có khả năng phân huỷ màng tế bào thực vật Chế phẩm tồn tại ở dạng dung dịch có màu thẫm, mùi thơm nhẹ pH= 4.5, hoạt tính 26,000 PG/ml

Khi Pectinex Ultra SP-L tàng trữ ở 200C, thì họat tính bị giảm đi trong vòng ít nhất là 3 tháng Đối với loại tàng trữ lâu hơn, hoạt tính bị giảm trong vòng ít nhất là 1 năm

Pectinex Ultra SP_L được sử dụng để xử lý quả nghiền và ngâm mô tế bào thực vật Pectin hòa tan và không hòa tan cũng như polisacarit làm đục đều bị phân hủy Nó được thêm vào quả nghiền nát dẫn đến tăng mạnh mẽ hiệu suất ép và sản lượng nước quả

*Enzym Pectinex 3XL

Đây là enzym sử dụng với mục đích làm trong dịch quả, thuỷ phân tốt pectin hoà tan và không tan Chế phẩm này thu từ nấm mốc Aspergillus niger trong đó chứa enzym pectinaza, transeliminaza, polygalacturonaza, pectinesteraza và hemicellulaza Chế phẩm 3XL là chất lỏng màu nâu sáng, mùi thơm nhẹ, pHopt = 4.5

Khi Pectinex 3XL tàng trữ ở 200C, thì họat tính bị giảm đi trong vòng ít nhất là 3 tháng Đối với loại tàng trữ lâu hơn, hoạt tính bị giảm trong vòng ít nhất là 1 năm

*Cơ chế tác dụng của enzym pectinaza

Enzym pectinaza xúc tác thuỷ phân hợp chất pectin thành các hợp phần khác nhau Dựa và tính đặc hiệu với cơ chất và vị trí tác dụng mà pectinaza được chia thành các nhóm [3]:

a Hydrolaza

- Pectinaza (PE) : xúc tác thuỷ phân liên kết este của các hợp chất pectin, sản phẩm tạo thành là các hợp chất pectin có độ axit cao hơn và metanol Sự thuỷ phân xảy ra ở liên kết este kề với nhóm cacboxyl tự do

- Polygalacturonaza (PG) : xúc tác thuỷ phân liên kết α 1,4 glucoside trong phân tử hợp chất pectin

1.3.2.1 Sulfit hoá dịch quả

Sulfit hoá dịch quả là một biện pháp công nghệ được sử dụng phổ biến trong sản xuất rượu vang và cider trên thế giới nhằm tiêu diệt và hạn chế sự phát triển của VSV có sẵn trong dịch quả Khí SO2 đốt từ lưu huỳnh hoặc giải phóng từ các loại muối sulfit, bisulfit hay metabisulfit của natri hay kali được sục vào dịch quả với nồng độ khác nhau tuỳ thuộc vào mức độ tạp nhiễm và

pH dịch quả [25,29 và 36]

Tại Châu Âu, metabisulfit natri thường được sử dụng để sulphit hoá dịch táo trước lên men với tỷ lệ sử dụng : 75mg/l nếu pH = 3.0-3.3 ; 100mg/l (pH= 3.3-3.5) ; 150mg/l (pH= 3.5-3.8) [36]

nó dễ bị oxy hoá, luôn đóng vai trò chất nhận oxy trong qúa trình oxy hoá diễn ra trong môi trường nước Khi môi trường thiếu oxy, thế oxy hóa của môi trường thay đổi gây ức chế lên khả năng hô hấp của VSV [9]

SO2 có khả năng phân huỷ tế bào thực vật, nó làm mất khả năng co nguyên sinh chất của tế bào quả, giải phóng ra các chất chiết (tanin, chất màu, chất khoáng, axit…) chính vì vậy, trong quá trình sản xuất nước quả đục nên sulfit hoá sau khi thu dịch quả

Theo quy định của Bộ Y tế Việt Nam, hàm lượng khí SO2 trong dịch quả không được vượt quá 300mg/l [1] Trong quy trình sản xuất cider của Pháp, người ta sử dụng tác nhân hoá học là khí SO2 với nồng độ 50mg/l – 100mg/l dịch quả để xử lý nguyên liệu về mặt vi sinh trước khi lên men và duy trì lượng khí này trong suốt quá trình lên men [29]

Để hạn chế sử dụng một lượng lớn SO2 trong quá trình xử lý khi mức

độ nhiễm tạp khá nặng nề, người ta còn kết hợp sử dụng biện pháp thanh trùng dịch quả theo phương pháp Pasteur

1.3.2.2 Thanh trùng dịch quả theo phương pháp Pasteur

Biện pháp này được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất cider

ở Canada, nó giúp loại bỏ tối đa các vi sinh vật không ưa nhiệt nhiễm tạp trong nước quả

Thanh trùng dịch quả theo phương pháp Pasteur thường được tiến hành

ở nhiệt độ từ 65-800C trong thời gian từ 10 – 30 phút [12] Phương pháp này

có khả năng tiêu diệt đa số các loài nấm mốc, nấm men và vi khuẩn nhiễm tạp trừ một số ít những chủng vi sinh vật có khả năng tạo bào tử chịu nhiệt, đặc

biệt rất hữu hiệu để tiêu diệt các loài nấm men Zygosaccharomyces gây hại có

khả năng chống chịu SO2 và các chất bảo quản khác

Tuy nhiên, đây không phải là phương pháp được ứng dụng phổ biến trong ngành công nghiệp sản xuất cider trên thế giới do nhược điểm làm mất hương tươi, mất một phần vitamin C và làm sẫm màu dịch quả [36]

1.4 LÊN MEN N ƯỚC QUẢ CÓ ĐỘ CỒN THẤP

1.4.1 Các biến đổi sinh lý, sinh hoá trong quá trình lên men

1.4.1.1 Sự tạo thành rượu etylic [23]

Lên men rượu là quá trình chuyển hoá đường thành rượu etylic, khí

CO2 dưới tác dụng của hệ enzym vi sinh vật Nấm men là vi sinh vật điển

hình đóng vai trò tác nhân chính trong chuyển hoá rượu

Trước hết, các đường phức tạp trong dịch quả được thuỷ phân thành

các đường đơn giản như glucoza, fructoza, maltoza, galactoza…Trong đó

glucoza và fructoza là hai loại đường mà nấm men dễ đồng hoá nhất Quá

trình tạo thành rượu etylic được thực hiện qua các công đoạn sau:

Photphorin hoá mono saccharit:

Glucoza + ATP  glucokinaz a→

Glucoza-6-photphat + ADP Đồng phân hoá Glucoza-6-photphat:

Glucoza-6-photphat  photphoglu coizomeraz  a→

Fructoza-6-photphat Photphorin hoá Fructoza-6-photphat:

Fructoza-6-photphat  photphofru ctokinaza  →

Fructoza-1,6-di photphat + ATP

Thuỷ phân Fructoza-1,6-di photphat:

Fructoza-1,6-di photphat  →aldolaza

Dihydroxyaxeton photphat + Glyxeraldehyt-3-photphat

Đồng hoá Dihydroxyaxeton photphat:

Dihydroxyaxeton photphat + Glyxeraldehyt-3-photphat

Triphotphat −izomeraza→

2 Glyxeraldehyt-3-photphat Oxy hoá và photphorin hoá:

Chuyển gốc photphat cao năng:

2 Axit-1,3-diphotpho glyxerinic + 2ADP ← photphogly xeralkinaz  a→

2Axit-3-photpho glyxerinic + 2 ATP

2 Axit-3-photpho glyxerinic ← Photphogly xeratmutaz  a→

2 Axit-2-photpho glyxerinic

2 Axit-2-photpho glyxerinic ← dehydrataz a→

2 Axit photphoenol piruvic + 2H2O

2 Axit photphoenol piruvic + 2ADP  piruvatkin aza→

2 Axit enol piruvic + 2 ATP

2 Axit enol piruvic  → 2 Axit piruvic

12 CH3COCOOH Mg2+,decacboxyl  aza→

1.4.1.2 Sự tạo thành các sản phẩm khác

Quá trình lên men nước quả nói chung và cider nói riêng, ngoài sự tạo thành hai sản phẩm chính là etylic và CO2 còn có nhiều hợp chất khác được tạo thành góp phần rất lớn trong việc tạo nên hương vị của cider Người ta đã phát hiện ra tổng số 66 hợp chất khác nhau trong cider thương phẩm nhung phần lớn được xếp vào 5 nhóm chính: rượu bậc cao, axit hữu cơ, ester,

andehyt và glyxerin Số lượng và tỷ lệ các sản phẩm phụ này phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ, pH, chủng giống, hệ vi sinh vật nhiễm tạp trong dịch…

từ đó sẽ cho sản phẩm có hương vị khác nhau

1.4.2 Nấm men trong lên men nước quả độ cồn thấp

1.4.2.1 Đặc điểm chung của nấm men

Đa số nấm men có cấu tạo đơn bào, thường sinh sản bằng cách nảy chồi Nhiều nấm men khác ngoài dạng đơn bào còn có sợi nấm giả hay còn

gọi là khuẩn ty (pseudomycelium) Thường nấm men sinh trưởng được trong

điều kiện kỵ khí, nhưng có một số ít không phát triển được trong điều kiện đó

và không có khả năng lên men Trong những điều kiện khó khăn, nấm men có khả năng tạo bào tử để duy trì sự sống của tế bào

Nói chung nấm men có hình dạng rất phong phú, hình dạng tế bào phụ thuộc loài chủng nấm men, điều kiện nuôi cấy, có khi phụ thuộc vào tuổi của giống Đa số nấm men rượu vang có dạng hình cầu, hình ô van, hình trứng, elip

Kích thước của nấm men thay đổi tùy thuộc vào từng giống, loài và điều kiện nuôi cấy Thường chúng có kích thước khoảng (3-10) x (5-15) µm

Nấm men có khả năng sinh sản theo lối nảy chồi, khi tế bào nấm men trưởng thành có thể nảy sinh ra một chồi nhỏ Chồi lớn dần lên, một phần nhân của tế bào mẹ được chuyển sang chồi sau đó được tách hẳn ra thành một nhân mới Sau đó tế bào mới sinh ra một vách ngăn cách và tách ra khỏi tế bào mẹ Mỗi tế bào có thể nảy chồi nhiều lần và ở nhiều vị trí khác nhau Điều này đặc trưng cho khả năng sinh trưởng rất nhanh của tế bào nấm men [8, 12]

1.4.2.2 Tính chất sinh lý, sinh hóa của nấm men

Nấm men là vi sinh vật hiếu khí tùy tiện [8] Trong điều kiện đủ oxy, chúng phát triển sinh khối là chủ yếu còn rượu có thể không tạo thành hoặc tạo thành nhưng rất ít, theo phương trình:

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Q

Ngược lại khi không đủ oxy hoặc kỵ khí thì nấm men ít phát triển sinh khối và hoạt động chủ yếu là lên men

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q Trong sản xuất nước quả cũng như trong sản xuất rượu vang, người ta phải thực hiện hai giai đoạn đó là nhân giống và lên men

Giai đoạn nhân giống là giai đoạn tạo điều kiện cho nấm men sinh trưởng và phát triển sinh khối để có một lượng nhất định tế bào giống đang ở thời kỳ hoạt động sinh lý mạnh để chuyển tiếp vào lên men ở giai đoạn lên men thời kỳ đầu giống bắt đầu làm quen và thích nghi dần với môi trường, sau khi nấm men đã quen dần thì chúng bắt đầu phát triển để tăng sinh khối

và chuyển vào thời kỳ lên men chính thức Trong giai đoạn này nấm men sinh sản nhanh và hàm lượng cồn tăng dần Đến một thời hạn nhất định khi hàm lượng cồn tăng làm ức chế hoạt động của nấm men, mặt khác môi trường dinh dưỡng đã bắt đầu cạn kiệt thì nấm men cũng ngừng sinh trưởng và chúng bắt đầu kết lắng, khả năng kết lắng của nấm men phụ thuộc vào thành phần hóa học của vỏ tế bào

1.4.2.3 Sự phân bố của nấm men trong dịch quả:

Nấm men tự nhiên trong dịch quả rất đa dạng, chúng đến từ vỏ, cuống,

lá và các tạp chất khác trong nguyên liệu quả tùy theo điều kiện thu hoạch, thời tiết khi thu hoạch, phương tiện thu hoạch, điều kiện vận chuyển, các giai đoạn xử lý quả và dịch quả Do vậy, hệ vi sinh vật rất đa dạng trong đó có nấm men Thông thường sự cạnh tranh giữa các loài nấm men phụ thuộc nhiều vào điều kiện công nghệ nên quá trình lên men diễn ra không ổn định, thành phần các sản phẩm phụ thường cao nếu để lên men tự nhiên Chính vì vậy trong công nghiệp hiện đại, người ta thường phân lập, tuyển chọn các chủng nấm men có mặt trong suốt quá trình lên men sử dụng làm men giống, đưa ngay vào đầu quá trình lên men để có độ an toàn cao

1.4.2.4 Nấm men sử dụng trong lên men nước quả độ cồn thấp

Các chủng nấm men rượu vang thuộc loài Saccharomyces cerevisiae

(S cerevisiae) thường được sử dụng trong công nghiệp sản xuất cider Nhật bản, Canada và Mỹ Trong khi tại ngành công nghiệp sản xuất cider của Anh

và Pháp, các chủng S uvarum lại được ưa chuộng hơn Cũng như các chủng

nấm men lên men rượu vang, các chủng nấm men lên men cider cần phải có các đặc tính cần thiết để lên men dịch quả tạo rượu etylic và hương vị thơm ngon cho sản phẩm

Tuy nhiên, khác với quá trình lên men rượu vang, lên men cider với nồng độ chất khô ban đầu của dịch lên men không cao và độ cồn được tạo ra thấp là một môi trường thuận lợi cho rất nhiều loại nấm mốc, nấm men dại cũng như vi khuẩn gây chua và đục hoạt động Vì vậy, khi chọn lựa nấm men sản xuất cider, việc khảo sát các đặc tính cạnh tranh của các chủng nấm men rượu luôn được đưa lên hàng đầu Các đặc tính cạnh tranh của nấm men rượu được sử dụng trong các quy trình công nghệ cider là khả năng lên men rượu nhanh, khả năng chống chịu với các điều kiện công nghệ nhằm kìm hãm sự phát triển của các vi sinh vật có hại [16]

Tóm lại, ngoài các đặc tính đảm bảo chất lượng cảm quan như độ trong

và hương thơm của sản phẩm, nấm men trong lên men nước quả độ cồn thấp cần phải là một chủng nấm men rượu có các khả năng cạnh tranh tốt

1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

1.4.3.1 Ảnh hưởng của hàm lượng đường

Đường là nguồn cung cấp năng lượng và hydrocacbon cho hoạt động sống của nấm men Trong lên men rượu, đường đóng vai trò cơ chất để nấm men sử dụng và chuyển hoá thành rượu, CO2 và các sản phẩm phụ khác Trong các loại đường, glucoza là dạng thích nhất cho nấm men vì dễ đồng hoá nhưng trong dịch quả hàm lượng đường thường không đáp ứng đủ cho quá trình lên men do đó người ta thường bổ sung thêm đường saccharoza Dưới tác dụng của enzym invertaza có trong nấm men, saccharoza được chuyển hoá thành glucoza và fructoza, các loại đường đơn mà nấm men sử dụng dễ dàng [18]

Hàm lượng đường ban đầu ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của nấm men và độ cồn thu được Nồng độ cồn thích hợp nhất cho quá trình lên men

nằm trong khoảng 10-18%, nếu vượt quá năng lực lên men của nấm men sẽ giảm hoặc nếu thấp hơn sẽ không tạo điều kiện cho quá trình lên men

1.4.3.2 Ảnh hưởng của nguồn nitơ [20]

Nguồn nitơ đóng vai trò quan trọng đối với quá trình sinh trưởng và hoạt động sống của nấm men vì nó là thành phần chính của tế bào nấm men Trong giai đoạn sinh trưởng, nấm men cần đầy đủ chất dinh dưỡng để phát triển và sinh sản tuy nhiên ở hầu hết các loại quả nhiệt đới, nguồn nitơ này

thường không đủ mà phải bổ sung thêm nguồn nitơ vô cơ từ bên ngoài

Các loại nitơ vô cơ thường dùng để bổ sung bao gồm: urê, (NH4)2SO4, (NH4)3PO4

* T hời điểm bổ sung nitơ

Trong các kết quả nghiên cứu và thực tế cho thấy thời điểm bổ sung nitơ thích hợp nhất là trước khi cấy giống, vì nấm men có thể hấp thụ gần

như 100% lượng nitơ bổ sung Bổ sung nitơ kết hợp với bổ sung đường vào thời điểm sau cấy giống từ 24-48h cũng có tác dụng đáng kể vì thời điểm này

rơi vào pha sinh trưởng, nhu cầu dinh dưỡng của nấm men là mạnh nhất Có khoảng 2/3 lượng nitơ được sử dụng nếu bổ sung trong giai đoạn này, còn bổ sung sau 48h chỉ có 1/3 lượng nitơ bổ sung được sử dụng vì thời điểm này bắt đầu pha cân bằng, quá trình sinh trưởng của nấm men đã bị đình trệ

Nếu hàm lượng nitơ trong môi trường quá cao sẽ tạo nguồn dinh dưỡng cho một số nấm men dại không mong muốn phát triển Hơn thế nữa nó sẽ dẫn tới việc tạo thành nhiều sản phẩm gây mùi vị khó chịu ảnh hưởng không tốt tới chất lượng của cider Do đó, người ta chỉ bổ sung nitơ với hàm lượng vừa

đủ cho nấm men phát triển

1.4.3.3 Ảnh hưởng của pH dịch quả

Trong lên men nước quả, để thu được sản phẩm với hương vị hài hoà thì pH dịch quả phải nằm trong khoảng 3.2-3.8 Không chỉ gây ảnh hưởng tới hương vị và màu sắc sản phẩm, pH còn là yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hoạt động của nấm men và sự tạo thành các sản phẩm phụ Nếu pH môi trường

<3.0 ức chế hoạt động sống của tế bào nấm men, nếu pH > 4 vị sản phẩm mờ nhạt, không đặc trưng và làm mất cảm giác hưng phấn khi thưởng thức

1.4.3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ lên men là yếu tố quan trọng trong công nghệ sản xuất cider,

nó quyết định chất lượng của sản phẩm cuối cùng Mặc dù, nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của nấm men nằm trong khoảng 28-320C nhưng trong lên men cider người ta thường tiến hành ở nhiệt độ thấp Tuỳ theo tính chất của sản phẩm mong muốn và điều kiện sản xuất của từng vùng, nhiệt độ lên men có thể dao động trong khoảng từ 4- 280C

Nhiệt độ lên men thấp ức chế hoạt động của các vi sinh vật ưa ấm còn sót lại sau quá trình xử lý dịch quả Bên cạnh đó, việc kéo dài thời gian lên men tạo điều kiện hình thành những hợp chất có lợi, hương thơm hấp dẫn và hạn chế quá trình oxy hoá rượu do các vi sinh vật ưa ấm gây ra Nhiệt độ lên men thấp còn hạn chế hình thành các sản phẩm không mong muốn như: rượu bậc cao, các axit bay hơi và hạn chế quá trình oxy hoá các hợp chất polyphenol làm sẫm màu sản phẩm

Lên men ở nhiệt độ thấp là biện pháp công nghệ mà các nhà sản xuất cider thường lựa chọn để ngăn chặn sự nhiễm trùng trong sản xuất Tuỳ theo thị hiếu và điều kiện sản xuất của từng vùng mà nhiệt độ lên men ở các nước cũng rất khác nhau

Bảng 1.8: Nhiệt độ lên men cider ở một số nước [30]

N ước sản xuất

cider

Nhiệt độ ( oC)

Thời gian Nhiệt độ

1.4.3.5 Ảnh hưởng của áp suất CO 2

Công nghệ lên men cider dưới áp suất của CO2 có tác dụng hạn chế sự nhiễm tạp và phát triển của các vi sinh vật có hại trong quá trình lên men Áp suất của CO2 trong dịch lên men có tác dụng khống chế sự lên men của các vi sinh vật hiếu khí tạp nhiễm như các vi khuẩn axetic gây chua cũng như các

loài nấm men như S.ludwggii, Z.bailii thường gây đục sản phẩm Khí CO2

còn ngăn chặn được các nấm men tạo váng làm đục và hỏng dịch lên men

như: Pichia spp., Candida mycoderma, Willia Hansen, Brettanomyces spp

[29]

Ngoài ra, khí CO2 còn là một khí trơ bay hơi nhanh kéo theo các trường hợp chất bay hơi có mùi khó chịu trong dịch lên men như các thành phần lưu huỳnh, các mercaptan và thiol Các nghiên cứu ở Nhật Bản, Mỹ, Nam Phi đã

chỉ ra rằng các loài nấm men S.cerevisiae sẽ sinh dầu fusel ít hơn khi lên men

ở điều kiện áp suất cao Khí CO2 có tác dụng với một số chất có trong thành phần của dịch lên men, tạo ra các este dạng đơn và phức chất, thúc đẩy quá trình làm dậy mùi thơm cho sản phẩm và làm sản phẩm có vị dịu hơn Vì vậy khí CO2 có thể coi như một tác nhân vật lý làm ngấu sản phẩm làm rút ngắn thời gian lên men phụ [23]

Trong sản xuất cider tại một số vùng của Canada, biện pháp công nghệ thanh trùng theo phương pháp Pasteur dịch quả đựơc áp dụng đồng thời với biện pháp lên men với áp suất CO2 cao 2,8 KG/cm2 để hạn chế tối đa sự tạp nhiễm của vi sinh vật gây hỏng cider [16]

Tuy vậy, tác dụng phụ của CO2 là làm giảm tốc độ phát triển của nấm men cider thuần chủng Trong qúa trình lên men, khí CO2 với áp suất 0,5 đến 3,9 KG/cm2 sẽ làm thay đổi các thành phần trong hợp chất béo trong tế bào nấm men, gây ảnh hưởng tới sự phân chia của tế bào nấm men và làm nấm men phát triển chậm lại Vì thế để lên men cider dưới áp suất CO2, yêu cầu đặt ra khi tuyển chọn các chủng nấm men rượu thuần khiết là chúng phải có khả năng sinh trưởng và lên men dưới áp suất của CO2

1.5 QÚA TRÌNH LẮNG TRONG VÀ TÀNG TRỮ

1.5.1 Các biến đổi quá trình sinh lý sinh hoá

Thực chất tàng trữ là quá trình hoàn thiện của giai đoạn lên men với tốc

độ chậm, cường độ nhỏ Trong quá trình này, một lượng rất ít đường vẫn tiếp tục được lên men tạo rượu nhưng quá trình chủ yếu vẫn là sự tạo thành của một số các hợp chất thơm: rượu bậc cao, aldehyt, este, axetoin… hoàn thiện hương vị của sản phẩm Điều kiện nhiệt độ thấp và thời gian dài giúp kết lắng protein và pectin trong dịch lên men, có tác dụng làm trong cider và tạo màu sắc hấp dẫn hơn Quá trình tàng trữ ảnh hưởng lớn đến chất lượng của rượu

và phụ thuộc vào nhiều yếu tố: thời gian, nhiệt độ, độ rượu, oxy, thiết bị tàng trữ…

Trong qúa trình tàng trữ xảy ra hàng loạt các phản ứng giữa các axit hữu cơ, rượu, đường, axit amin có trong rượu để tạo thành các hợp chất thơm, làm tăng hương vị cho rượu và làm cho rượu có thành phần ổn định [18] Phản ứng giữa rượu và axit tạo thành este:

chậm lại Vì vậy ở giai đoạn đầu của quá trình tàng trữ cần giữ ở nhiệt độ thấp

để rượu lắng trong nhanh Khi rượu đã trong, tách cặn ra để có thể tàng trữ ở nhiệt độ cao hơn Rượu tàng trữ ở nhiệt độ thấp hơn 10-150C, thời gian tàng trữ càng lâu cũng không làm rượu biến chất

Một số yêu cầu đối với cider trong:

- Trong suốt

- Không lắng cặn ngay cả trong thời gian tàng trữ lâu dài

Để đáp ứng yêu cầu trên, người ta có thể áp dụng nhiều biện pháp:

+ Gia nhiệt

Biện pháp này có tác dụng tiêu diệt các nấm men và các vi sinh vật khác lơ lửng trong dịch, giảm được nguy cơ gây đục cho sinh vật, tăng tính ổn định cho cider Mặt khác, gia nhiệt có thể làm biến tính một số protein không

ổn định, kết lắng và thúc đẩy qúa trình lắng trong

+ Sử dụng Enzim pectinaza

Loại enzim này được ứng dụng rộng rãi trong chế biến nước quả nói chung và sản xuất cider nói riêng nhờ sự thuỷ phân pectin, một trong các tác nhân gây hiện tượng nhớt và đục của dịch quả

+ Dùng trong các tác nhân trợ lắng polyme

Dựa chủ yếu vào khả năng tạo kết tủa của các polyme với các cấu tử gây đục cho cider, thường là các hợp chất protein hay các tanin có trong dịch

Các tác nhân phổ biến như: bentonit, ininglass, gelatin, các polyme kết tách (flocculant) Thông thường người ta sử dụng gelatin kết hợp với bentonit

Sau khi tách bỏ nấm men, các cặn bẩn kết lắng cider được đưa đi thành trùng và đóng trong chai kín và đưa ra thị trường tiêu thụ

Ly tâm

Qua máy ly tâm, cider được làm trong một cách nhanh chóng, về nguyên tắc máy ly tâm được thiết kế theo kiểu thùng quay với tốc độ cao, trong đó các chất rắn và các chất lỏng do có tỷ trọng khác nhau được tách ra khỏi nhau nhờ lực ly tâm Trong các nhà máy sản xuất cider, người ta thường dùng máy ly tâm liên tục : dịch trong liên tục chảy ra ngoài, chất rắn được tập hợp thành buồng riêng rồi tháo ra ngoài

Lọc trong

Về nguyên tắc, lọc trong là phương pháp cơ học: cider cần lọc được cho qua lớp xốp, dịch trong chảy qua còn cặn bị giữ lại Thế nhưng đây không chỉ đơn thuần là phân loại giản đơn Thông qua lực hấp phụ một số chất rắn

có kích thước nhỏ hơn đường kính lỗ xốp vẫn có thể bị giữ lại

1.5.3 Các biện pháp sử dụng để hỗ trợ quá trình bảo quản

Khác với một số loại rượu vang, cider có độ cồn thấp và hàm lượng đường sót khá lớn do vậy đây là môi trường thuận lợi cho một số vi khuẩn, nấm men có hại và nấm mốc phát triển Do vậy, sau khi kết thúc lên men và lắng trong, công việc trước tiên mà các nhà sản xuất cider phải làm đó là làm

ngừng các quá trình sinh hoá diễn ra trong sản phẩm, nhằm thu được sản phẩm có hương vị mong muốn

Do phụ thuộc vào mùa vụ và mức độ tiêu thụ, cider thường được tàng trữ trong thời gian tương đối dài trước khi đến tay người tiêu dùng Giữ cho sản phẩm có màu sắc và hương vị ổn định, bảo toàn được hàm lượng và tỷ lệ các chất trong dung dịch là mục tiêu quan trọng hàng đầu của các nhà sản xuất Vì vậy, một số các biện pháp bảo quản đã được áp dụng khá phổ biến trên toàn thế giới

1.5.3.1 Thanh trùng Pasteur

Đây là biện pháp được áp dụng phổ biến nhất trong các sản phẩm lên men có độ cồn thấp như: cider, bia… nhằm tiêu diệt nấm men và các vi sinh vật không ưa nhiệt còn lại trong dịch sau lên men

Thanh trùng cider trước bảo quản nhằm vô hoạt quá trình lên men do một phần nấm men còn sót lại tiếp tục hoạt động khi gặp điều kiện thuận lợi: nhiệt độ bảo quản không đảm bảo, thời gian lưu hành và sử dụng trong các hộ gia đình tương đối dài Bên cạnh đó, nhiệt độ thanh trùng còn giúp loại bỏ các loại vi khuẩn, nấm mốc nhiễm tạp trong quá trình lên men đặc biệt là những

vi sinh vật gây chua thuộc nhóm Acetobacter

Nhiệt độ và thời gian thanh trùng thường sử dụng phổ biến hiện nay:

650C trong 30 phút, 700C (10 phút) và 800C (5 phút)

Công đoạn thanh trùng có thể tiến hành trước hoặc sau khi chiết chai, phụ thuộc vào điều kiện của từng vùng sản xuất

1.5.3.2 Bảo quản ở nhiệt độ thấp

Đây là một biện pháp bảo quản khá phổ biến đối với các sản phẩm tươi sống, nó có ưu điểm lớn nhất là không làm mất hương tươi và giữ được tất cả các tính chất cảm quan ban đầu của sản phẩm Dùng nhiệt độ thấp để bảo quản dựa trên cơ sở hoạt động của một số vi sinh vật gây nhiễm bị đình trệ hoặc chậm lại ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hoạt động của chúng Nguyên nhân chủ yếu là do các phản ứng chuyển hoá của vi sinh vật xảy ra dưới sự

xúc tác của các enzim mà hoạt động của enzim lại phụ thuộc vào nhiệt độ Khi nhiệt độ hạ xuống quá thấp, các enzim này bị đẩy về trạng thái không hoạt động do vậy tất cả các hoạt động chuyển hoá của vi sinh vật cũng bị đình trệ [11]

Tuy nhiên, bảo quản ở nhiệt độ thấp chỉ nên áp dụng đối với các sản phẩm có thời gian lưu hành ngắn Nếu thời gian lưu hành của sản phẩm dài, xét về phương diện kinh tế phương pháp bảo quản này không có lợi

1.5.3.3 Bổ sung CO 2

CO2 được sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp đồ uống với ưu điểm tạo vị tốt, điều chỉnh pH và kích thích tiêu hoá Bổ sung CO2 bằng nước bão hoà CO2 cũng có tác dụng pha loãng dịch quả trong trường hợp dịch quả đậm đặc và cần thiết phải pha loãng do yêu cầu về hương vị cũng như muốn

1.5.3.4 Bổ sung chất bảo quản

Rất nhiều năm các nhà nghiên cứu đã cố gắng tìm ra các biện pháp bảo quản hữu ích nhằm hạn chế sự phát triển của nấm men và các vi sinh vật nhằm kéo dài thời gian bảo quản của nước quả nói chung và cider nói riêng

Ở nhiệt độ thấp, chất lượng của nước táo được đảm bảo tối đa do hoạt động của nấm men bị ức chế Gore (1910) đã quan sát thấy không có quá trình lên men xảy ra nếu giữ nước táo ở 00C trong vòng 36-86 ngày Nghiên cứu của Poe và Field (1947) cũng chỉ ra không thấy có sự biến đổi về chất lượng nước táo nếu bảo quản ở 40C trong 60 ngày Tuy nhiên bảo quản ở điều kiện lạnh

có chi phí cao và không thực tế, một số chất bảo quản hoá học đã được nghiên cứu nhằm tiết kiệm tối đa chi phí

a Natri Benzoat

Natri benzoat là một hợp chất hữu cơ, muối của axit benzoic có tính kháng khuẩn, nấm men và nấm mốc rất mạnh Do vậy nó được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm với vai trò là chất bảo quản từ nhiều năm nay

Ngay từ năm 1909, đã có ba nghiên cứu độc lập được tiến hành dưới sự chỉ đạo của Bộ trưởng Nông nghiệp Mỹ dựa trên “tính vô hại” của Natri benzoat Các kết qủa nghiên cứu này đã được tổng hợp trong một báo cáo gồm 784 trang có tên gọi “Báo cáo số 88 của Phòng nông nghiệp Mỹ” Báo cáo này đã khằng định Natri benzoat khi sử dụng với một lượng nhất định sẽ

vô hại với sức khoẻ con người và không làm ảnh hưởng đến chất lượng cũng

như giá trị dinh dưỡng của sản phẩm

Sau đó đã có rất nhiều nghiên cứu sử dụng Natri Benzoat với mục đích kéo dài thời gian bảo quản đã được tiến hành Rice và Markley (1921), Tanner và Strauch (1926) đã nhận thấy 0,1% Natri benzoat bổ sung trong nước táo có tác dụng ức chế quá trình sinh trưởng của nấm men Tuy nhiên, nếu bổ sung với nồng độ cao, natri benzoat có ảnh hưởng không tốt đến hương vị của sản phẩm do để lại mùi khó chịu [27]

Natri benzoat thích hợp nhất với các sản phẩm thực phẩm và đồ uống

có độ pH ≤ 4.5, còn đối với các sản phẩm có độ pH > 4.5, natri benzoat không được khuyển cáo sử dụng Hiệu quả hoạt động của natri benzoat tăng khi pH giảm vì khi đó tỷ lệ ion axit benzoic không hoà tan tăng lên Thực tế axit benzoic không hoà tan là một chất kháng khuẩn mạnh và hiện nay chưa có giải thích chính thức về hiệu qủa kháng khuẩn của nó Cách giải thích hợp lý nhất là khả năng hoà tan trong chất béo của axit benzoic cho phép nó tích tụ trong màng tế bào, trong cấu trúc hoặc trên bề mặt của vi sinh vật và gây tác dụng ức chế[34]

Một người khoẻ mạnh có thể sử dụng tối đa 0,5g benzoat/ngày với nồng độ 0,1% mà không gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ Benzoat được hấp thu nhanh và gần như hoàn toàn trong hệ tiêu hoá sau đó chúng được khử độc tại gan bằng cách kết hợp với glycine để tạo thành axit hippuric Cơ thể sẽ đào

thải axit hippuric ra ngoài thông qua con đường bài tiết Chính vì vậy, benzoat được coi là chất phụ gia an toàn nhất vì nó là chất không độc hại, không gây tác dụng phụ và không tạo mùi vị lạ Nó cũng là chất an toàn đối với môi

trường và không cần cảnh báo trong quá trình tàng trữ, vận chuyển và sản xuất [34]

b Axit Sorbic

Axit Sorbic là một axit hữu cơ không no, một chất bảo quản hiệu qủa trong nước quả (Salunkhe, 1955) Với nồng độ sử dụng trong khoảng 0,03-0,1%, axit sorbic là một trong hai chất bảo quản được sử dụng khá rộng rãi trong bảo quản nước quả với ưu điểm là giữ được màu sắc và hương vị tươi của sản phẩm nếu sử dụng ở nồng độ thấp Nghiên cứu của Ferguson và Powrie (1956) cho thấy, ở nồng độ sử dụng 0,02-0,04% axít sorbic đã thể hiện được khả năng ức chế sự phát triển của nấm men và không làm ảnh hưởng tới

hương vị của sản phẩm, nhưng đối với nhóm vi khuẩn Acetobacter, axit sorbic cũng như natri benzoat hoàn toàn không có tác dụng [27]

Ngược lại, việc kết hợp sử dụng axit sorbic và axit ascorbic cho kết quả rất tốt Ngoài khả năng ức chế hoạt động của nấm men, vị chua không mong muốn do hoạt động của vi khuẩn Acetobacter đã bị loại bỏ hoàn toàn Khi chỉ bổ sung axit sorbic, chất lượng nước táo chỉ giữ được trong vòng 4-10 ngày nhưng khi kết hợp sử dụng axit sorbic- ascorbic thời gian này kéo dài tới

14 ngày ở nhiệt độ 250C [27]

CH ƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

Chủ yếu sử dụng hoá chất nhập từ Trung Quốc mua tại 30 Tràng Tiền

2.1.7 Thiết bị dùng để nghiên cứu

Chiết quang kế HAND REFRACTOMETER N- 1α

Máy cất rượu DUJARDIN- SALLERON

Máy khuấy từ

Cả ba chủng nấm men trên đều được phân lập tại viện CNTP Việt Nam

2.1.9 Môi tr ường nuôi cấy

2.1.9.1 Môi tr ường giữ giống

Dịch chiết malt là môi trường thuận lợi nhất cho nấm men phát triển vì

nó chứa các chất dinh dưỡng và các khoáng chất cần thiết cho nấm men Trong qúa trình nghiên cứu, men khô được hoạt hoá và cấy lên môi trường giữ giống

2.1.9.2 Môi tr ường nhân giống cấp I

Giai đoạn này chúng tôi sử dụng dịch chiết malt làm môi trường nhân giống cấp I tạo điều kiện cho nấm men phát triển tốt nhất

2.1.9.3 Môi tr ường nhân giống cấp II

Môi trường nhân giống cấp II sau khi đã điều chỉnh được pH và nồng

độ chất khô thích hợp thì đong 90ml dịch vào mỗi bình tam giác 250, nút bông và hấp ở (1210C) trong 20 phút

2.1.9.4 Môi tr ường lên men

- Khảo sát tại các tỷ lệ pha loãng giữa nguyên liệu và nước là: 1/1; 1/2; 1/3

- Hàm lượng chất hoà tan ban đầu được khảo sát trong khoảng 14- 160Bx

- Sunfit hoá bằng NaHSO3 hoặc Na2SO3 nồng độ SO2 là 100mg/l

- Bổ sung nguồn Nitơ (NH4)2SO4 hàm lượng nitơ bổ sung là 50mg/l

- Thạch: 15g

- Nước cho đủ 1000ml

Môi trường được hấp khử trùng trong thời gian 20 phút

2.2 Các ph ương pháp nghiên cứu

2.2.1 Các ph ương pháp hóa lý - hoá học

2.2.1.1 Ph ương pháp xác định độ ẩm

Nguyên tắc :

Nguyên liệu được sấy đến trọng lượng không đổi.Căn cứ vào khối

lượng nguyên liệu trước và sau khi sấy tính hàm lượng nước trong nguyên liệu

Tiến hành:

Cân 20g quả sấy trong tủ sấy ở (500C) trong 1 giờ và tiếp tục sấy ở (1050C) trong 3 giờ, làm nguội trong bình hút ẩm và đem cân Tiếp tục sấy ở (1050C) trong 30 phút làm nguội trong bình hút ẩm và đem cân lại.Trong quá trình sấy được xem như kết thúc khi hiệu số giữa 2 lần cân không quá 0,001g + Cách tính độ ẩm

100 20

2K3Fe(CN)6 +2KOH 2K4Fe(CN)6 +H2O + O Tiếp theo nguyên tử O sẽ oxy hoá đường để tạo thành axit

CH2OH(CHOH)4CHO + O COOH(CHOH)4COOH Phản ứng tổng quát sẽ là :

4K3Fe(CN)6 + 4KOH + CH2OH(CHOH)4CHO

4K4Fe(CN)6 + COOH(CHOH)4COOH + 2H2O

Phản ứng được tiến hành với chỉ thị xanh methylen, dung dịch phản ứng chuyển từ màu xanh sang màu tím hồng rồi đến vàng da cam thì kết thúc định phân.Từ lượng ferixyanua kali và lượng dịch đường tiêu hao, ta tìm được lượng đường khử trong mẫu phân tích

Tiến hành

Chuẩn bị đường đem phân tích

a Đối với nguyên liệu quả

Cân 25-30g quả đem nghiền nhỏ và đem chuyển vào bình định mức

250, thêm nước cất đến ¾ bình và đun cách thuỷ ở 70-800C trong vòng 30-45 phút.Thỉnh thoảng lắc bình để hoà tan hết lượng đường vào dung dịch Sau đó làm nguội đến 200C định mức bằng nước cất và đem lọc.Lấy dịch quả trong đem đi phân tích

b Đối với dịch quả hoặc dịch sau lên men

Lấy 25ml dịch lọc cho vào bình tam giác 250, thêm vào 5ml HCl đậm đặc (d = 1,19) và đun cách thuỷ ở 70-800C trong vòng 5 phút để thuỷ phân đường phức tạp thành đường đơn Làm nguội nhanh đến nhiệt độ phòng, trung hoà lượng axit dư bằng dung dịch NaOH 30% với sự trợ giúp của pH mét Định mức bằng nước cất thu được dịch phân tích

Lấy 25ml dịch cần phân tích vào bình tam giác 100, thêm 5ml HCL đậm đặc và đun cách thuỷ ở 70-800C trong 5 phút.Làm nguội nhanh đến nhiệt

độ phòng, trung hoà và định mức bằng nước cất thu được dịch đường đem phân tích

* Xác định đường

Cho vào bình tam giác 250ml, 20ml dung dịch K3Fe(CN)6 1%, 5ml KOH 2,5N và vài giọt chỉ thị xanh methylen.Lắc đều và đun trên bếp sao cho 1-2 phút thì sôi.Dùng dịch đường vừa chuẩn bị để chuẩn cho đến khi dung dịch chuyển màu da cam thì dừng

Trong đó :

a: Lượng đường glucoza tương ứng với 200ml dung dịch K3Fe(CN)6

m: Đối với dịch quả

V

250 20

Đối với dịch trước lên men hoặc sau lên men

V

100 20

V: lượng dịch quả tiêu hao trong phản ứng

Xác định hệ số a: Cân 0,5g đường glucoza tinh khiết đã được sấy khô

đến trọng lượng không đổi, pha vào 100ml nước cất ta được dịch đường 0,5% Dùng dịch này chuẩn 20ml dung dịch ferixyanua ta sẽ tính được hệ số a

2.2.1.3 Xác định hàm lượng axit tổng