Nghiên cứu sản xuất rượu vang từ trái bí đỏ

Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đường Hình 3 Aûnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng sinh trưởng của nấm men 19 Hình 4 Aûnh hưởng của pH đến sinh trưởng của nấm men 21 Hình 5 Aûnh hưởng của

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN THÁI NGỌC UYÊN

Chuyên ngành: KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Mã số ngành: 2.11.00

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2005

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS LÊ VĂN VIỆT MẪN

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ngày tháng năm 2005

Tp HCM, ngày 1 tháng 7 năm 2005

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: NGUYỄN THÁI NGỌC UYÊN Phái: nữ

Chuyên ngành: Khoa học và công nghệ thực phẩm MSHV: 01103285

I TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ TRÁI BÍ ĐỎ

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- NHIỆM VỤ: Nghiên cứu sản xuất rượu vang từ trái bí đỏ

- NỘI DUNG:

1 Tổng quan

Š Quá trình lên men

Š Nguyên liệu - sản phẩm

2 Khảo sát lượng nước pha vào khi nghiền

3 Lựa chọn quá trình chế biến nguyên liệu bí đỏ

4 Khảo sát khả năng lên men của giống nấm men S.cerevisiae, S.uvarum

5 Động học của quá trình lên men

6 Khảo sát ảnh hưởng của giá trị pH

7 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đường và hàm lượng men giống

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :1/2/2005

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ :1/7/2005

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO TS LÊ VĂN VIỆT MẪN TS LÊ VĂN VIỆT MẪN

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

Ngày tháng năm 2005 PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH

LỜI CẢM ƠN

Luận án tốt nghiệp của tôi được hoàn thành ngoài sự nổ lực của bản thân còn nhận được sự chỉ dẫn, giúp đỡ, động viên của gia đình, thầy cô và bạn bè Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả mọi người đã giúp tôi hoàn thành Luận án tốt nghiệp này Đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến hai đấng sinh thành đã hết lòng động viên, khuyến khích và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành luận văn này

Xin chân thành cảm ơn tất cả bạn bè đã cùng chia sẻ, động viên trong thời gian thực hiện luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Đống Thị Anh Đào, người trực tiếp hướng dẫn tôi, giúp tôi định hướng được mục tiêu và phương hướng nghiên cứu Tôi đã nhận được từ Giáo Sư sự hướng dẫn tận tình và nhiều lời góp ý kiến rất cần thiết để hoàn thành Luận án này

Xin chân thành cảm ơn:

Tiến Sĩ Lê Văn Việt Mẫn

Phó giáo Sư Tiến Sĩ Nguyễn Đức Lượng

Đã tận tình hướng dẫn và góp ý kiến thật xác đáng giúp tôi hoàn thành tốt Luận án này

Xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô trong ban giảng huấn vì tất cả những điều tốt đẹp mang lại cho học viên cao học trong suốt hai năm qua

Xin chân thành cảm ơn cô Lưu Thị Kim Anh và tất cả các thầy cô trong Phòng thí nghiệm Vi sinh, Hoá sinh, Phòng thí nghiệm Công nghệ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình thực hiện luận án

Xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và tập thể các thầy cô Phòng Quản lý khoa học và Đào tạo sau đại học đã giúp đỡ trong suốt quá trình đào tạo

Tp HCM, 07/2005Nguyễn Thái Ngọc Uyên

Một trong những đồ uống chứa cồn thông dụng nhất trên thế giới là rượu

vang Rượu vang được sản xuất bằng cách lên men nho hoặc nước nho hoặc nước trái cây khác như táo, lê, dâu…

Ở nước ta, có rất nhiều loại trái cây và rau quả rất đa dạng, trong đó có bí đỏ Bí đỏ là một loại rau phổ biến dùng trong thực phẩm và có đầy đủ các chất dinh dưỡng có giá trị như protein, glucid, vitamin, khoáng…

Mục đích của luận án này là sản xuất thử rượu vang bằng cách lên men bí đỏ Luận văn được tiến hành với 6 thí nghiệm Các thí nghiệm này nhằm xác định điều kiện lên men tốt nhất để lên men bí đỏ Bao gồm các khảo sát về giống

vi sinh vật, sự ảnh hưởng của độ Brix, giá trị pH và lượng men giống bổ sung

One of the most popular alcoholic beverages in the world is wine Wine is produced by fermentation of grape or grape juice or other fruit juices such as apple, pear, strawberry…

In our country, there are variety of fruits and vegetables, one of them is pumkin This is a popular vegetable in food and it have a lot of valuable nutritions such as proteins, glucids, vitamins, minerals…

The aim of this study is to produce wine by ferment pumkin This study includes six test These test is to determine the best condition to make pumpkin wine It is about the research of the microbiology, the influences of the Brix level (0Bx), the pH value and the content of yeast inoculum

PHẦN MỞ ĐẦU 1

PHẦN 1: TỔNG QUAN

I 2 Một số nghiên cứu đầu tiên của quá trình lên men rượu 4

I 4 Nấm men trong quá trình lên men vang nho 10

I 5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 18

I 6 Các dạng hư hỏng thường gặp khi lên men 24

II 1 Tiềm năng phát triển rau quả của Việt Nam 27

II 2 Nguyên liệu bí đỏ 30

II 3 Các nguyên liệu khác 45

II 4 Sản phẩm rượu vang: 49

PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

II 1 Sơ đồ quy trình công nghệ 54

II 2 Thuyết minh quy trình công nghe 55

III 2 Khảo sát khả năng lên men của nguyên liệu sống và chín 57

III 3 Khảo sát khả năng lên men của một số chủng nấm men 57

III 4 Khảo sát động học của quá trình lên men 58

III 5 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 58

IV 1 Phương pháp phân tích hoá học 59

IV 2 Phương pháp phân tích vi sinh vật 66

PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

I 2 Thành phần hóa học 73

II Khảo sát lượng nước pha vào khi nghiền 74

III Ảnh hưởng của công đoạn hấp đến chất lượng sản phẩm 76

IV Khảo sát khả năng lên men của giống nấm men

S.cerevisiae, S.uvarum 79

VI Khảo sát ảnh hưởng của giá trị pH 84

VII Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đường

Hình 3 Aûnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng sinh trưởng của nấm men 19

Hình 4 Aûnh hưởng của pH đến sinh trưởng của nấm men 21

Hình 5 Aûnh hưởng của lượng men giống bổ sung đến khả năng lên men 24

Hình 10 Nguyên liệu bí đỏ sử dụng trong thí nghiệm 53

Hình 15 Các chỉ tiêu của rượu sau lên men chính ở các tỉ lệ pha loãng 75

Hình 16 Các thông số kỹ thuật khi khảo sát nguyên liệu sống và chín 78

Hình 17 Các thông số kỹ thuật khi lên men với giống nấm men S.uvarum

Hình 18 Biến đổi số lượng tế bào trong thời gian lên men 82

Hình 19 Biến đổi của hàm lượng đường và hàm lượng cồn trong thời gian

Hình 22 Các thông số kỹ thuật khi lên men với mẫu pH = 3,4 87Hình 23 Các thông số kỹ thuật sau lên men chính ở các giá trị pH khác

Hình 24 Các thông số kỹ thuật khi lên men với mẫu có nồng độ đường và

Hình 25 Aûnh hưởng của lựong men giống, nồng độ đường đến hiệu suất

Hình 26 Điểm cảm quan trung bình chưa có trọng số của các thành viên

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 1 Nhu cầu của nấm men đối với một số loại muối khoáng 13Bảng 2 Khả năng lên men các loại đường của hai chủng nấm men

Bảng 3 Ảnh hưởng của một số acid tới nấm men 22

Bảng 5 Thành phần bí ngô - Cucurbita pepo và nho - Vitis vinifera 35

Bảng 19 Thang 6 bậc 5 điểm đánh giá chất lượng rượu vang bí dỏ 70

Bảng 23 Kết quả khảo sát lên men dịch bí đỏ ở các tỉ lệ nguyên liệu:nước 75Bảng 24 Điều kiện lên men ban đầu của dịch bí đỏ có hấp và không qua

I QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU

I 1 / ĐỊNH NGHĨA SỰ LÊN MEN [1]

Sự lên men khi hiểu theo nghĩa rộng đó là quá trình trao đổi chất, qua đó, các chất hữu cơ mà trước tiên là đường bị biến đổi dưới tác dụng của các enzyme vi sinh vật Theo nghĩa hẹp, đó là quá trình phân giải cơ chất có sự tham gia của vi sinh vật trong điều kiện kị khí

• Dựa vào cơ chế của quá trình lên men có thể phân chia thành 2 loại: lên men yếm khí và lên men hiếu khí

- Lên men yếm khí là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp như đường thành chất đơn giản với sự xúc tác của enzyme trong điều kiện không có sự tham gia của oxy phân tử như quá trình lên men rượu, lên men lactic…

- Lên men hiếu khí cũng là quá trình phân giải đường thành các hợp chất hữu cơ đơn giản nhưng phải có sự tham gia của oxy tự do như các quá trình lên men acetic, lên men citric…

• Dựa vào vi sinh vật sử dụng ta có thể chia thành 3 nhóm chính: lên men ứng dụng nấm men, lên men ứng dụng vi khuẩn và lên men ứng dụng nấm mốc

• Dựa vào tính chất sản phẩm thu được của quá trình lên men, người ta phân loại thành 2 loại: công nghệ lên men cổ điển và công nghệ lên men hiện đại

- Lên men cổ điển: là các quá trình dị hoá với các sản phẩm có cấu trúc, khối lượng phân tử đơn giản hơn cơ chất ban đầu như công nghệ sản xuất rượu, sản xuất acetonbutylic…

- Lên men hiện đại có sản phẩm thu được phức tạp hơn, khác xa về bản chất với nguyên liệu ban đầu Thực chất quá trình là những phản ứng tổng hợp như tổng hợp vitamin, kháng sinh, acid amin…

I 2 / MỘT SỐ NGHIÊN CỨU ĐẦU TIÊN CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU [7]

Quá trình lên men ethylic được ứng dụng từ thời cổ đại để sản xuất rượu, bia, đồ uống có gas, lên men bột mì… Vì vậy, lý thuyết về lên men rượu đã được nhiều nhà hóa sinh học nghiên cứu từ rất sớm

- Vào thế kỷ 18, Black cho rằng sản phẩm của sự lên men rượu từ đường chỉ là etanol và CO2

- Năm1769, Lavoisier phân tích sản phẩm lên men rượu và nhận thấy, khi lên men đường không chỉ biến thành rượu mà còn tạo ra acid acetic nữa Theo ông 95,9 phần đường sẽ cho 57,7 phần C2H5OH; 33,3 phần CO2; 2,5 phần acid acetic

- Năm 1810, Gay-Lussac đã nghiên cứu tỉ mỉ hơn về khám phá của Lavoisier Ông cho rằng cứ 45 phần đường glucose thì tạo được 23 phần rượu ethylic, 22 phần CO2 Dựa trên căn bản đó , ông đã đưa ra phương trình sau :

C6H12O6 = 2 C2H5OH + 2 CO2

- Năm 1857, Louis Pasteur tiếp tục nghiên cứu và thấy rằng, cứ 100 phần saccharose thì chuyển sang được 105,4 phần đường nghịch đảo và sau khi lên men sẽ cho 51,1 phần C2H5OH; 48,4 phần CO2; 3,2 phần Glycerin; 0,7 phần acid succinic và một phần các sản phẩm khác Từ đó ông suy ra, cứ 45 phần khối lượng glucoza khi lên men sẽ cho 21,8 phần rượu chứ không phải 23 phần như Gay-Lussac đã tính Tuy nhiên phương trình của Gay-Lussac đưa

ra vẫn đúng và được dùng làm cơ sở để tính hiệu suất lên men và hiệu suất thu hồi rượu theo lý thuyết

Pasteur cho rằng, sự lên men chỉ xảy ra khi có mặt của vi sinh vật Nếu ngăn không cho vi sinh vật tiếp xúc với dịch đường thì hiện tượng lên men sẽ

không xảy ra Ông kết luận rằng “sự lên men rượu là một quá trình sinh học

có liên hệ mật thiết tới hoạt động của tế bào men”

- Vào khoảng năm 1871 – 1872, Manaxeni đem nghiền tế bào men với cát thạch anh rồi mới cho vào dịch đường thì hiện tượng lên men vẫn xảy ra Đến năm 1897, Buchner đem nghiền nát tế bào men rồi chiết lấy dịch trong, không chứa xác men, tiếp đó dùng dịch này cho vào dịch đường Ông thấy rằng dịch chiết này vẫn có khả năng biến đường thành rượu và khí cacbonic Từ đó người ta gọi chất chứa trong dịch các tế bào men là zymase Đây chính là tập hợp của nhiều enzyme cùng tham gia chuyển hoá đường thành rượu và

CO2

- Những nghiên cứu ban đầu đã đặt nền tảng cho các nhà khoa học đào sâu nghiên cứu cơ chế của quá trình lên men rượu, những yếu tố ảnh hưởng và các sản phẩm tạo thành Có thể tóm tắt các nội dung đó như sau:

I 3 / QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU:

I 3 1 Cơ chế của quá trình lên men: [1],[7]

Quá trình lên men là một quá trình oxy hóa khử sinh học để thu năng lượng qua đó tế bào vi sinh vật được cung cấp năng lượng và các hợp chất trung gian cần thiết để duy trì sự tồn tại và tổng hợp các sản phẩm của quá trình lên men Quá trình này diễn ra như sau:

Đầu tiên đường thẩm thấu vào trong tế bào nấm men, chuyển hóa qua một chuỗi phản ứng enzyme, cuối cùng tạo thành rượu ethylic và CO2 Rượu và

CO2 tạo ra sẽ được khuếch tán vào môi trường xung quanh Rượu do rất linh động, có thể hoà tan trong nước theo bất cứ tỉ lệ nào nên khuyếch tan nhanh vào môi trường Khí cacbonic hoà tan kém (độ hoà tan CO2 trong 1 lít nước ở 250C -

300C, áp suất 860mmHg là 0,865-0,837 lít CO2) nên khuếch tán chậm Và môi

trường lên men nhanh chóng bão hoà, khí CO2 sinh ra nhanh chóng tạo thành các bọt khí bám quanh tế bào nấm men và lớn dần tới mức lực đẩy Archimèdes lớn hơn trọng lượng của tế bào nấm men cộng bọt khí, lúc này tế bào sẽ nổi lên bề mặt, các bọt khí sẽ vỡ ra, tế bào nấm men chìm xuống, tiếp xúc với dịch đường, tiếp tục lên men tạo rượu và khí cacbonic Như vậy, tế bào nấm men từ chỗ là tế bào không chuyển động đã biến thành tế bào luôn chuyển động trong quá trình lên men Sự chuyển động làm tăng khả năng tiếp xúc với môi trường khiến cho sự trao đổi chất ở trong tế bào trở nên mạnh mẽ hơn và sự lên men cũng tăng nhanh tương ứng Khi đường và chất dinh dưỡng trong môi trường còn ít, một lượng lớn tế bào nấm men sẽ lắng xuống đáy thùng, dịch lên men sẽ trong dần

¾ Xét về mặt hóa học:

Sự lên men rượu bình thường có thể chia thành hai thời kỳ: thời kỳ cảm ứng và thời kỳ tĩnh

Ban đầu, đường thẩm thấu vào trong tế bào, chuyển hoá qua hàng loạt sản phẩm trung gian trong chu trình Embden _ Mayerhof _Parnas (EMP) tạo thành sản phẩm acid pyruvic

Acid piruvic dưới tác dụng của enzyme piruvat – decacboxylase sẽ bị mất

CO2 và tạo thành acetaldehyde

CH3COCOOH CHpyruvat decarboxilazaenzym 3CH=O + CO2

• Thời kỳ cảm ứng:

Ở giai đoạn này, chất tiếp nhận hydro của enzyme alcohol –

dehydrogenase là acetaldehyde được tạo thành chưa đủ Do đó, enzyme sẽ chuyển hydro đến cho aldehyde phosphatglycerinic Dưới tác dụng của enzyme phosphatase, phosphatglycerine bị thủy phân để tạo thành glycerine Như vậy

trong môi trường sẽ hình thành glycerine và CO 2

• Thời kỳ tĩnh:

Ở thời kỳ này, lượng acetaldehyde là cơ chất bình thường của enzyme

alcohol – dehydrogenase đã được tạo thành nhiều, nên enzyme sẽ chuyển hydro

đến cho cơ chất của nó đồng thời hình thành rượu etylic và CO 2

Trong môi trường acid, glycerine là sản phẩm phụ chỉ được tạo ra trong thời kỳ

cảm ứng Thực tế cho thấy, sự lên men rượu sẽ xảy ra một cách bình thường để

NAD-H2

P

CH2OCHOH

CH2OH

P

CH2O CHOHCH=O

P

CH2OHCHOH

CH2OH

P

CH2O CHOHCH=O

P

CH2OHCHOH

CH3

(Acetaldehyde)

cho ta sản phẩm chủ yếu là rượu và một số sản phẩm phụ khác như glycerine… chỉ trong điều kiện pH môi trường từ 4 - 5 và môi trường thật yếm khí Như vậy, phương trình phản ứng tổng quát của quá trình lên men:

aldehyde, và rượu

a Sự tạo thành acid:

Trong quá trình lên men rượu luôn có sự tạo ra các acid hữu cơ bao gồm các acid như acetic, lactic, citric, pyrovic và succinic, nhưng nhiều hơn cả là acid acetic và acid lactic

Acid acetic được tạo thành từ phản ứng giữa hai phân tử acetaldehyde, phương trình phản ứng như sau:

CH3CHO + CH3CHO + H2O = CH3COOH + C2H5OH

Acid lactic được tạo thành từ acid pyruvic theo phản ứng :

CH3COCOOH + NAD.H2 = CH3-CHOH-COOH + NAD

hoặc CH2O(H2PO3)CHOHCHO + H2O = CH3CHOHCOOH + H3PO4

b Sự tạo thành rượu cao phân tử:

Trong quá trình lên men rượu thì ngoài rượu etylic được tạo thành còn có các rượu có số cacbon lớn hơn 2 (còn gọi là rượu cao phân tử) Các rượu này tuy

ít nhưng nếu lẫn vào sản phẩm sẽ gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng sản phẩm Đó là các rượu propylic, isobutyric, isoamylic, amylic… Hàm lượng của chúng chỉ

khoảng 0,4 – 0,5% so với rượu etylic nhưng gây cho sản phẩm mùi hôi khó chịu Các rượu này có tên chung là dầu fusel và vì có mùi hôi khó chịu nên còn gọi là dầu khét

Nguyên nhân tạo dầu fusel do nấm men sử dụng nitơ của các acid amin Phương trình tổng quát như sau:

Dầu fusel là hỗn hợp của nhiều rượu khác nhau nhưng chủ yếu là isoamylic và isobutylic Nếu tăng hay giảm nhiệt độ lên men so với bình thường thì hàm lượng dầu fusel sẽ giảm đi Trong giới hạn pH 3 - 5 lượng rượu cao phân tử được tạo ra nhiều, nhưng nếu tiếp tục tăng pH thì hàm lượng này sẽ giảm Sục khí vào môi trường cũng như bổ sung acid amin vào môi trường chứa saccarose cũng làm tăng lượng rượu cao phân tử Khảo sát cho thấy hàm lượng rượu cao phân tử tăng cùng với sự tăng sinh khối nấm men Vì vậy, bằng cách hạn chế

sinh trưởng của nấm men chúng ta có thể hạn chế sự tăng hàm lượng dầu fusel

c Sự tạo thành este:

Song song với sự tạo thành acid và rượu, dưới tác dụng của enzyme esterase của nấm men, các acid và rượu tác dụng với nhau để tạo thành este tương ứng Phương trình viết duới dạng tổng quát sau :

R1CH2OH + R2COOH R2COO – CH2R1 + H2O

Dựa vào những kết quả thu được trong các phòng thí nghiệm cũng như trong thực tế sản xuất, người ta nhận thấy rằng lượng sản phẩm phụ và sản phẩm

trung gian tạo thành trong quá trình lên men phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: nhiệt độ, pH, mức độ sục khí cũng như chủng giống nấm men và cả nguồn nguyên liệu

d Sự tạo thành aldehyde:

Aldehyde được tạo thành do phản ứng oxi hoá nhóm cacbonyl của ceto acid trong quá trình tạo thành rượu cao phân tử, có nhiều loại aldehyde tạo ra trong quá trình lên men rượu từ formaldehyde đến hexanal, có thể cả iso-aldehyde Acetaldehyde là phổ biến hơn cả sinh ra trong quá trình lên men và mất đi ngay sau đó

I 4 / NẤM MEN TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN VANG NHO [7], [27]

I 4 1 Nấm men

a Cấu tạo và thành phần hoá học của nấm men [27]

Hình 1: Hình nấm men dưới kính hiển vi điện tử và hình cấu tạo tế bào nấm men

Nấm men là vi sinh vật đơn bào thuộc nhóm Eucaryote Tế bào có cấu tạo

rất phức tạp gồm có màng, tế bào chất, nhân, không bào, các hạt dự trữ như

glycogen, voluten, ribosome, ty thể…

Thành phần hoá học của nấm men thay đổi phụ thuộc vào chủng giống,

môi trường, trạng thái sinh lý cũng như điều kiện nuôi cấy Men ép chứa trung

bình 75% nước, 25% chất khô Các chất khô của nấm men bao gồm các thành

b Enzyme của nấm men:

Enzyme là các protein có vai trò xúc tác phản ứng hoá sinh trong quá

trình trao đổi chất ở cơ thể sống Các vi sinh vật chứa một lượng enzyme rất

phong phú gồm các enzyme tổng hợp, enzyme thuỷ phân, enzyme oxi hoá khử

Trong nấm men có hệ enzyme zymase là tập hợp của nhiều enzyme cùng tham

gia chuyển hoá đường thành rượu etylic và khí cacbonic

I 4 2 Dinh dưỡng của nấm men [4]

Môi trường để nuôi cấy nấm men là môi trường chứa các hợp chất cần

thiết cho sự sống và sinh tổng hợp sản phẩm của nấm men vì vậy các chất dinh

dưỡng phải đảm bảo đủ, cân bằng Thành phần dịch lên men hay môi trường lên

men gồm có nguồn carbon, nitơ, khoáng, yếu tố vi lượng và các chất kích thích

sinh trưởng

a Nguồn carbon:

Một trong những thành phần thiết yếu trong môi trường là Carbon, thường lấy từ glucid Glucid không những là nguồn cung cấp năng lượng mà là nguồn cung cấp vật liệu xây dựng cần thiết sinh tổng hợp các cấu tử cần thiết trong tế bào như các enzyme, acid nucleic và các sản phẩm trao đổi chất Nấm men có khả năng đồng hoá được nhiều loại đường: glucose, fructose, maltose, saccarose, galactose và một phần rafinose

b Nguồn nitơ:

Nitơ là nguyên tố tham gia vào hầu hết các thành phần quan trọng trong tế

bào như acid amin, protein, acid nucleic, enzyme Nguồn nitơ được cung cấp

dưới 2 dạng là nitơ vô cơ bao gồm amoniac, muối amôn và nitơ hữu cơ như chất chiết nấm men, pepton, bột đậu tương, bột lạc…

Để nấm men phát triển nhanh và cường độ lên men nhanh thì đòi hỏi phải đủ đạm trong dịch lên men Đối với các loại nấm men Saccharomyces, muối amon thích hợp nhất vì chúng đồng hoá được các muối này và nên cho thêm trước khi lên men vì nếu cho muộn, chúng không còn khả năng đồng hoá đạm Từ muối amon, nấm men có thể tổng hợp tất cả các acid amin và protein cần thiết để hoạt động

Theo kết quả của nhiều thí nghiệm, cho vào 1 lít nước quả 0,05 – 0,1g muối amôn thì khả năng lên men thường mạnh hơn Khả năng tổng hợp acid amin của nấm men rất lớn Do đó, cho thêm tương đối nhiều muối amôn thì hàm lượng đạm trong nấm men tăng lên Khi nấm men không còn hoạt động, nó sẽ có khả năng tự hủy tạo thành acid amin hòa tan vào môi trường lên men, có thể

tăng đạm tổng số của dịch lên nhiều lần [3]

Theo nghiên cứu của Conovalop, lượng Nitơ cần có trong môi trường lên men phải vào khoảng 0,35 - 0,4g/l Thiếu nitơ sẽ làm cho nấm men phát triển chậm, thời gian lên men kéo dài, hiệu suất lên men giảm, rượu có thể bị đục và

hàm lượng hydrogen sulphide tăng, gây mùi khó chịu cho rượu

c Muối khoáng:

Muối khoáng đóng vai trò vô cùng quan trọng trong hoạt động của tế bào nấm men vì chúng tham gia vào thành phần cấu tạo của một số enzyme, protein, tham gia quá trình vận chuyển vật chất qua màng và tham gia điều hoà pH môi trường

Bảng 1: Nhu cầu của nấm men đối với một số loại muối khoáng [4]

Loại muối khoáng Nồng độ cần thiết (g/l)

K2HPO4

KH2PO4

MgSO4.7H2O MgSO4.4H2O

Na2MoO4

ZnSO4.7H2O CoCl2

CaCl2

CaSO4

1 - 2

1 - 2 0,2 - 0,5 0,02 - 0,10 0,001 - 0,002 0,02 - 0,10 0,05 0,02 - 0,10 0,001 - 0,050

d Nhu cầu về vitamin

Vitamin là các chất sinh trưởng chính, đóng vai trò quan trọng trong thức ăn bổ sung cho vi sinh vật Một số nấm men có thể tự tổng hợp được những vitamin nhất định, nguyên liệu là các chất hữu cơ trong dịch lên men Những vitamin khác nấm men không tự tổng hợp được, nếu không có trong dịch lên men thì nấm men ngừng hoạt động Những vitamin có ảnh hưởng đến sinh

trưởng của vi sinh vật là vitamin PP (acid nicotinic), vitamin B1 (tiamin), vitamin

B2 (riboflavin), biotin(Vitamin H), acid pantotenic (Vitamin B5)…[6]

I 4 3 Sự sinh trưởng và phát triển của nấm men [2]

a Sự hô hấp nấm men:

Trong quá trình hô hấp, các chất hữu cơ bị oxi hoá và kết quả là năng lượng được giải phóng để phục vụ cho các hoạt động sống của tế bào Nấm men là 1 điển hình của vi sinh vật yếm khí tùy tiện Trong quá trình lên men rượu (yếm khí) nấm men dùng glucoza làm nguyên liệu để lên men theo phương trình sau :

C6H12O6 C2H5OH + CO2 + ATP + Q

Nấm men cũng có thể phát triển trong điều kiện có oxy với mục đích tăng sinh khối là chủ yếu, còn rượu etylic không tạo thành hoặc tạo thành rất ít

b Mô hình toán học của Monod cho quá trình lên men tĩnh [2]

Để khảo sát sự sinh trưởng và phát triển của nấm men, có thể sử dụng mô hình toán học của Monod, phương trình có dạng như sau:

µexpo=µexpo

max × S/(Ks + S) trong đó: µexpo: hằng số tốc độ sinh trưởng ở pha logarit

Ks : hằng số bão hoà

S : cơ chất

- Gọi X0 là lượng sinh khối ban đầu (số tế bào, chất khô, mật độ quang học…)

- Hằng số tốc độ sinh trưởng µ: Trong khoảng thời gian dt đã có một sự sinh trưởng dX của sinh khối vi sinh vật:

dt X

1 2 X/SY

S S

X X

P P S S

c Đường cong sinh trưởng trong điều kiện nuôi cấy tĩnh

Đường cong sinh trưởng trong điều kiện nuôi cấy tĩnh được chia làm 4 pha và có dạng như sau:

Hình 2: Đường cong sinh trưởng của nấm men trong điều kiện nuôi cấy tĩnh

Đường cong sinh trưởng trên được chia làm 4 giai đoạn(4 pha)

- Pha lag: trong pha này, nấm men chủ yếu thích ứng mới điều kiện nuôi cấy trong môi trường mới

- Pha log: pha này nấm men sinh trưởng và phát triển theo lũy thừa Đây là giai đoạn nấm men sinh trưởng và phát triển mạnh mẽ nhất

- Pha ổn định: trong pha này, quần thể nấm men ở trạng thái cân bằng động học, số tế bào mới sinh ra bằng số tế bào cũ chết đi nên số tế bào và cả sinh khối không tăng cũng không giảm

- Pha suy vong: trong pha này số lượng tế bào có khả năng sống giảm theo lũy thừa Đôi khi các tế bào tự phân nhờ các enzyme của bản thân

I 4 4 Một số loại nấm men thường gặp trong nước quả có vai trò quan trọng trong nghề làm rượu từ trái cây

Một số loại vi sinh vật thường hiện diện trên quả nho có vai trò trong lên

men rượu vang nho tự nhiên gồm một phần nhỏ các loài Candida,

Metschnikawia, Cryptococcus, Pichia, Kluyervomyces và Saccharomyces cerevisiae, các loại vi khuẩn lactic như Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus,

khuẩn dấm như Gluconobacter Oxydants, Acetobacter Aceti, Acetobacter

Pasteurianus…[25]

Nấm men thuần khiết dùng trong sản xuất bia và rượu vang được lựa chọn theo yêu cầu: phải cho sản phẩm có mùi đặc trưng thơm ngon, đồng thời phải lắng tốt và giúp cho dịch lên men nhanh trong Một số loài nấm men thường sử dụng là:

chủng nấm men chủ yếu lên men etylic trong sản xuất rượu, bia

Tuy nhiên quan điểm cũ cho rằng nấm men S cerevisiae là nấm men nổi còn S uvarum là nấm men chìm với đặc điểm:

- Nấm men nổi trong giai đoạn lên men chính chúng tạo ra trên bề mặt một lớp bọt tương đối dày, trạng thái này được duy trì cho tới khi lên men gần kết thúc Sau đó nấm men sẽ lắng dần nhưng chậm và không tạo thành lớp men xít, bám chắc ở đáy thùng

- Nấm men chìm chỉ phát triển trong môi trường lên men, chúng không tạo

thành bọt dày trên bề mặt, lắng nhanh khi lên men kết thúc và tạo thành lớp

men xít, bám chắc ở đáy thùng

• Saccharomyces uvarum: men này được tách từ nước nho, rượu và phúc

bồn tử lên men tự nhiên Về hình thái, nó không khác các loài khác Khả

năng sinh bào tử khá mạnh trong môi trường thạch - malt Các nòi này có

khả năng lên men đạt khoảng 12 – 13o rượu trong dung dịch nước nho [4]

• Saccharomyces cerevisiae: thường được dùng trong sản xuất rượu, nó

được tìm ra và được phát triển bởi tổ chức C.I.V.C (Inter – professional

Committee for the Vine of Champagne) Có sức phát triển mạnh trong dịch

đường lên men, có khả năng tiết ra hệ enzyme zymase nhiều để lên men

nhanh chóng và hoàn toàn Nấm men này có thể lên men được ở nhiệt độ

tương đối cao vào mùa hè, có khả năng chịu được độ rượu khá cao (>15%

v/v) và chịu được môi trường có độ acid cao [27] Nhiệt độ tối thích đối với

sự sinh trưởng của nấm men nằm trong khoảng 25 – 30oC, còn nhiệt độ tối

thiểu khoảng 2 – 3oC Một số khả năng lên men của hai chủng nấm

Nói chung, nhiều loài men rượu quả có nhiệt độ thích hợp là 18 – 25oC Ở

35oC, sinh sản của chúng bị ức chế, ở 40oC sinh sản bị ngừng trệ hoàn toàn, ở

nhiệt độ thấp hơn 16oC quá trình sinh sản và lên men bị kéo dài Các điều kiện

hóa lý, thành phần chất lượng dịch quả, cũng như pH môi trường có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình sống của nấm men và như vậy ảnh hưởng đến quá trình lên men

I 5 / CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN:

[3],[7],[8]

I 5 1 Cơ chế tác dụng của các yếu tố bên ngoài lên vi sinh vật [2]

Tác dụng có hại của các yếu tố bên ngoài lên vi sinh vật - tác nhân gây

ra quá trình lên men - thể hiện chủ yếu ở những biến đổi như: phá hủy thành tế bào, biến đổi tính thấm của màng tế bào chất, thay đổi đặc tính keo của nguyên sinh chất, kìm hãm hoạt tính và hủy hoại các quá trình tổng hợp Sau đây là một số yếu tố lý, hoá ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm men và quá trình lên men

I 5 2 Các yếu tố vật lý:

a Nhiệt độ [7], [27]

Mỗi loài vi sinh vật đều có nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của chúng

Đối với nấm men Saccharomyces, nhiệt độ tối ưu nằm trong giới hạn 28 – 320C

Tuy nhiên, nếu bắt đầu lên men ở nhiệt độ thấp thì khả năng lên men sẽ thấp và thời gian lên men kéo dài hơn Với điều kiện làm lạnh dịch đường tới 20 – 220C sẽ hạn chế được sự phát triển của tạp khuẩn Sau 8 – 10 giờ nhiệt độ lên men sẽ tăng lên, nên cần làm lạnh để giữ nhiệt độ trong giới hạn tối ưu

Ở nhiệt độ cao, môi trường lên men dễ bị nhiễm vi khuẩn lactic và nấm men hoang dại Ở nhiệt độ 300C, men dại phát triển nhanh hơn Saccaromyces từ

2 – 3 lần, còn ở nhiệt độ 35 – 380C chúng phát triển nhanh gấp 6 – 8 lần và quá trình lên men bị ức chế và ngừng hẳn ở 40,50C Mặc khác, khi lên men ở nhiệt độ cao sẽ tạo nhiều este, aldehyde và tổn thất rượu theo CO2 tăng

Tuỳ theo quá trình lên men mà có nhiệt độ lên men thích hợp:

- Lên men dịch quả không có xác: nhiệt độ thích hợp 20 - 250C

- Lên men dịch quả có xác cần lên men ở nhiệt độ cao hơn, khoảng 25 -

300C để có thể trích ly triệt để các chất màu [3]

Ảnh hưởng của nhiệt độ có thể biểu diễn ở đồ thị dưới đây :

Hình 3: Aûnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng sinh trưởng của nấm men

nhiệt độ( C)

b Aûnh hưởng của chất hoà tan:

Š Nồng độ đường của dịch lên men

Dung dịch đường có nồng độ rất cao sẽ tạo ra áp suất thẩm thấu lớn, gây phá hủy trạng thái sinh lý bình thường của nấm men, thời gian lên men sẽ kéo dài, sử dụng không triệt để hết đường, tuy nhiên nếu nồng độ thấp thì tạo ra dịch sau lên men có nồng độ thấp, như vậy sẽ làm giảm năng suất thiết bị, tăng lượng rượu thất thoát theo bã …[1]

Trong sản xuất cồn, người ta khống chế nồng độ chất khô từ 16 – 18%, tương đương 13 – 15% đường, để sau khi lên men nhận được nồng độ là 8,5 – 9,5%V.[7] Trong sản xuất rượu vang, khi nồng độ đường dưới 200g/l, nấm men hoạt động bình thường, cao hơn thì hoạt động của nấm men bị ức chế do hiện tượng co nguyên sinh.[3]

Š Nồng độ rượu Etylic:

Rượu etylic là sản phẩm chính được tạo ra trong quá trình lên men rượu từ đường Tuy nhiên, nó cũng có thể ức chế hoạt động của nấm men Nấm men bắt đầu giảm nảy chồi, giảm sinh trưởng từ độ rượu 2% và ngừng hẳn ở độ rượu 5% Ảnh hưởng của nồng độ rượu etylic với các loại nấm men không giống nhau, sự lên men giảm dần từ độ rượu 4% và đa số các nấm men, ở điều kiện nhiệt độ tối

ưu, chịu được nồng độ rượu khoảng 14 – 16% thể tích

I 5 3 Các yếu tố hoá học trong môi trường:

Trong điều kiện lên men rượu, pH tối ưu để tạo rượu etylic là 4÷6 Nếu tăng pH thì dễ bị nhiễm khuẩn, glycerine sẽ tạo thành nhiều hơn và làm giảm hiệu suất lên men Thông thường để hạn chế sự phát triển của tạp khuẩn người

ta tiến hành lên men ở pH thấp hơn (pH < 4,2) vì ở điều kiện này tuy nấm men phát triển chậm hơn nhưng tạp khuẩn hầu như không phát triển Khi lượng sinh khối nấm men đủ lớn ta tăng pH lên pH tối ưu cho quá trình lên men, lúc này tạp

khuẩn cũng phát triển tốt, nhưng lượng tế bào nấm men đã nhiều và đủ mạnh để lấn át nên tạp khuẩn cũng khó gây tác hại cho lên men Để thực hiện phương pháp này người ta tiến hành nuôi nấm men thuần khiết Và tiến hành lên men ở điều kiện pH ban đầu từ 3,5 - 4

Đồ thị biểu diễn sự phát triển của nấm men và tạp khuẩn theo pH

(1) Nấm men (2) Tạp khuẩn

Hình 4: Aûnh hưởng của pH đến sinh trưởng của nấm men

pH

b Nồng độ O2 môi trường [7]

Quá trình sục khí nhằm hoà tan oxy vào dịch đường sẽ giúp cho nấm men phát triển nhanh hơn Tuy nhiên hàm lượng oxy hoà tan chỉ giúp nấm men tăng sinh khối, theo một số nhà nghiên cứu thì sự sục khí không cần thiết đối với dịch đường từ nguyên liệu tinh bột Sục khí sẽ làm tăng lượng rượu bay hơi và nếu dư thì sẽ tạo nhiều sinh khối và andehyde, do đó làm giảm hiệu suất lên men rượu

Như vậy, sự cung cấp lượng O2 cần thiết ở giai đoạn đầu khi cần tăng sinh khối nấm men Sang giai đoạn lên men độ thoáng khí rất bất lợi Vì sự lên men xảy ra trong điều kiện yếm khí hoàn toàn, sự hô hấp của nấm men bị ức chế nên nấm men bắt đầu phải tìm năng lượng cần thiết bằng con đường lên men Khi

đó, O2 được cung cấp có tác dụng ức chế quá trình lên men rượu (hiệu ứng Pasteur), làm giảm hiệu suất tạo thành rượu và CO2 và làm giảm cả sự tiêu thụ đường Mặc khác, điều kiện yếm khí ức chế sự phát triển của những vi sinh vật hiếu khí gây hại cho quá trình lên men (như vi khuẩn acetic, các nấm men dại…)

Thực tế cũng không cần sục khí, một lượng nhỏ oxy sẽ hoà tan trong quá trình khuấy và làm lạnh dịch đường đủ cho nấm men tăng sinh khối [7]

c Nồng độ CO2 của môi trường

CO2 được hình thành trong quá trình lên men rượu từ đường, một phần sẽ hoà tan vào dịch đường, một phần thoát vào không khí và một phần nhỏ tạo lớp phân cách giữa không khí và dịch lên men CO2 tích tụ lại trong môi trường chỉ làm giảm khả năng sinh sản của nấm men nhưng không làm yếu khả năng lên men của chúng CO2 nằm trong khoảng không giữa bề mặt môi trường và không khí có tác dụng kiềm chế sự phát triển của những vi sinh vật hiếu khí gây hại

d Ảnh hưởng của một số hoá chất và chất sát trùng

Trong điều kiện sản xuất dù có vệ sinh đến mấy cũng khó đảm bảo vô trùng tuyệt đối, vì vậy cần dùng một số chất tiệt trùng để ngăn ngừa và hạn chế tạp khuẩn Có thể dùng nhiều hoá chất khác nhau như clorua vôi, formalin hay fluosilicat natri Khi dùng formalin hay fluosilicat natri, nồng độ không được vượt quá 0,02% so với dịch lên men

Bảng 3 Ảnh hưởng của một số acid tới nấm men

Nồng độ Làm ngừng sinh trưởng Tiêu diệt men Acid

% mol/l % mol/l

Thờigian làm tiêu diệt (giờ)

Clohydric 0,14 0,038 0,72 0,195 0,46

Sunfuric 0,39 0,039 1,30 0,132 2,04 Photphoric 0,30 0,031 2,00 0,204 1,28 Acetic 0,75 0,125 3,00 0,500 1,25 Lactic 0,90 0,100 3,00 0,333 1,27

e Khí SO2:

SO2 thường được sử dụng để ức chế vi sinh vật, bảo quản dịch quả Với nồng độ quá cao, SO2 có thể làm ức chế quá trình lên men của nấm men Để tăng khả năng chịu đựng của nấm men, người ta nuôi chúng liên tục trong môi trường có nồng độ SO2 tăng dần để tăng khả năng thích ứng Nồng độ SO2

thường được sử dụng ban đầu là 200ppm Trong quá trình lên men là 50 - 100ppm (ức chế dược tới 99% các vi sinh vật tạp nhiễm)

I 5 4 Ảnh hưởng của lượng men giống bổ sung

Quá trình lên men có thể chia làm ba giai đoạn : giai đoạn đầu gọi là thời kỳ tiềm phát, trong giai đoạn này lượng đường được lên men rất ít Giai đoạn thứ hai là giai đoạn lên men chính và cuối cùng là giai đoạn lên men phụ

Lượng men giống bổ sung vào dịch lên men ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men chính Nếu lượng men giống cho vào dịch lên men ban đầu ít thì nó có thời kỳ tiềm phát và thời gian lên men chính cũng dài hơn Tuy nhiên nếu bổ sung lượng giống lớn thì thời kỳ tiềm phát hầu như không có và thời gian lên men chính cũng được rút ngắn hơn, cho lượng giống quá lớn không có lợi

Sự ảnh hưởng của lượng giống bổ sung có thể được biểu diễn ở đồ thị dưới đây :

thời gian (giờ)(1) lên men với 2g men trong 200ml dịch đường

(2) lên men với 20 gam men trong 200ml dịch đường

Hình 5: Aûnh hưởng của lượng men giống bổ sung đến khả năng lên men

I 6 / CÁC DẠNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP KHI LÊN MEN:[2]

I 6 1 Vi sinh vật hiếu khí

Vi sinh vật hiếu khí chủ yếu làø vi khuẩn Mycoderma và khuẩn dấm

Những vi sinh vật này phát triển tốt trong vang khi có oxi Chúng không gây khó khăn nếu được giám sát cẩn thận

Candida Mycoderma hình thành màng trên bề mặt của rượu (gọi là hoa

rượu) và tấn công vào dịch chiết rượu Nó sinh ra CO2 làm cho rượu có độ rượu thấp, lạt

- Làm giảm lượng rượu vì chúng sử dụng rượu như một nguyên liệu cho

quá trình hô hấp Nấm men Candida trong 3 tháng làm giảm lượng rượu từ 70,8

đến 20,9 mg/l, sau 10 tháng lượng rượu hầu như bị mất toàn bộ Sản phẩm trung

gian của quá trình này là acid acetic, aldehid acetic, acid piruvic và etylic Sau khi hết rượu chúng sẽ oxy hóa acid acetic

- Làm giảm chất hòa tan do chúng phá hủy acid bay hơi và glycerin Kết quả cho thấy rằng sau 3 tháng Candida làm giảm chất hòa tan từ 23,2 đến 12,1g/l, hàm lượng glycerin sau 3 tháng giảm từ 6,9 đến 1,3 g/l

Khuẩn dấm, chủ yếu là Acetobacter pasterianus, Acetobacter aceti, sẽ sinh

ra dấm từ vang khi có sự hiện diện của oxi, ngoài ra, loài vi khuẩn này còn oxihoá cồn thành acetaldehyde, ester, oxy hoá glycerol thành dihydroxy acetone

I 6 2 Vi sinh vật yếm khí và yếm khí tùy tiện:

• Bệnh Tourne : là loại bệnh thông dụng và nguy hiểm, thường gặp ở

vang Vi sinh vật gây bệnh là vi khuẩn yếm khí, phát triển tốt trong môi trường có độ rượu không quá cao Chúng có thể bị ức chế bằng một lượng nhỏ tanin

hoặc bị tiêu diệt khi dùng sulfur dioxide và metabisulfide Tourne được biểu thị bởi sự tăng acid bay hơi và sự giảm acid không bay hơi Tourne cũng thải khí

CO2 khiến người ta dễ hiểu lầm với sự lên men phụ đồng thời làm mất đi các

hợp chất tartric và làm xuất hiện acetic, propionic, lactic

Bệnh này sẽ được chữa trị bằng cách sục thêm SO2 với lượng 75ppm, tiệt trùng rượu cách triệt để ở 62,8oC trong 30 phút

• Lactobacillus hilgardii: một vài loại vang khô ở California đã bị hỏng bởi loại vi khuẩn này Vi khuẩn dạng que, không di động và không hình thành

bào tử Nó sinh ra acid lactic và acid acetic, làm đục rượu

• Vi khuẩn tạo Mannitol: là vi khuẩn phát triển tốt ở 37,8oC, sinh ra acid

bay hơi, acid lactic và mannitol từ glucose Sự phát triển của chúng được ngăn

chặn bằng cách giữ nhiệt độ lên men thấp hơn nhiệt độ trên hay bổ sung acid

citric, acid tartaric để tăng độ acid của vang, hoặc dùng sulfur dioxide

• Vi khuẩn tạo nhầy: làm cho rượu vang trở nên đặc dính và đục, thường

xuất hiện trong vang trắng và không phổ biến, có thể ngăn chặn bằng cách thêm

tanin hoặc sử dụng sulfurdioxide hay metabisulfit

• Những bệnh do các vi khuẩn khác:

- Vi khuẩn hình cầu: gây đục vang trắng, có thể bị ức chế bằng SO2 hoặc

tiêu diệt bằng phương pháp thanh trùng Pasteur

- Vi khuẩn sinh acid butyric: gây vị đắng cho vang

- Vi khuẩn lactic: gây vị chua cho vang

II NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

II 1 / TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN RAU QUẢ CỦA VIỆT NAM [9]

II 1 1 Tình hình sản xuất rau trên thế giới và ở Việt Nam:

¾ Trên thế giới:

ƒ Theo thống kê của của tổ chức Nông – Lương thế giới (FAO), hiện nay diện tích trồng rau trên thế giới khoảng 15 triệu ha/năm, năng suất bình quân là 35 – 40tấn/ha, sản lượng đạt khoảng 600 triệu tấn, bình quân đầu người 85kg rau các loại một năm

ƒ Thế giới nhập khẩu và xuất khẩu rau quả các loại bình quân mỗi năm khoảng 10 – 12 tỷ USD Những nước nhập khẩu và xuất khẩu lớn nhất trên thế giới được trình bày trong bảng 4; những nước này hàng năm nhập và xuất khoảng 4 – 5 tỷ USD, chiếm khoảng 40% tổng giá trị nhập và xuất rau quả của toàn thế giới

Bảng 4: Các nước xuất nhập khẩu rau quả chính

Nước nhập khẩu Nước xuất khẩu

Liên Xô cũ

¾ Tại Việt Nam:

ƒ Hiện nay cả nước có khoảng 464 ngàn ha rau, sản lượng 5,7 triệu tấn/năm, với nhiều chủng loại khác nhau (70 loài) Tuy nhiên hiện nay sản xuất rau xanh chủ yếu mới đáp ứng nhu cầu trong nước và mức tiêu thụ trên đầu người còn thấp so với thế giới, bình quân là 65 kg/người/năm

ƒ Chế biến rau quả nước ta cho tới nay chỉ chiếm một phần nhỏ so với năng lực của ngành Cả nước có gần 60 nhà máy, xí nghiệp đóng hộp, đông lạnh, cô đặc rau quả với công suất khoảng 150 ngàn tấn/năm (chiếm khoảng 5% sản lượng sản xuất) Đa số các nhà máy đó đều được xây dựng và sử dụng trên

20 năm, thiết bị và công nghệ đã lạc hậu, sản phẩm làm ra giá thành cao, chưa đáp ứng được yêu cầu cả thị trường trong và ngoài nước

ƒ Về mặt xuất khẩu, loại quả xuất khẩu chủ yếu là dứa còn rau thì rất khiêm tốn chỉ có ít măng tre, nấm rơm, dưa chuột, đậu nành, rau gia vị… Nguyên nhân chủ yếu là:

- Việc đầu tư phát triển công nghiệp chế biến chưa tương xứng với tốc độ phát triển sản xuất

- Chưa có mối quan hệ khắng khít, ràng buộc giữa nhà chế biến và người sản xuất nguyên liệu

- Chưa có chiến lược về thị trường cho các sản phẩm rau chế biến

- Hệ thống chính sách chưa hấp dẫn các nhà đầu tư trong và ngoài nước

II 1 2 Tiềm năng phát triển sản xuất rau ở nước ta:

ƒ Việt Nam là nước nhiệt đới gió mùa, cả nước được chia thành 7 vùng sinh thái nông nghiệp là: vùng Trung Du và Miền Núi Phía Bắc, vùng Đồng Bằng Sông Hồng, vùng Khu 4 Cũ, vùng Duyên Hải Nam Trung Bộ, vùng Tây Nguyên, vùng Đông Nam Bộ và vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long

ƒ Các vùng đều có tiềm năng khác nhau về tự nhiên như khí hậu, thời tiết, đất đai, nguồn nước… và về kinh tế xã hội như cơ sở hạ tầng, tập quán sản xuất, nguồn lực nông hộ… nên tạo được sự phong phú đa dạng trong sản xuất nông nghiệp cũng như trong sản xuất rau

II 1 3 Định hướng sản xuất, chế biến và tiêu thụ rau ở nước ta:

ƒ Theo dự báo mới đây của FAO thì thị trường rau quả thế giới cung vẫn không đủ cầu Trong thời kỳ 2001 – 2010 nhu cầu nhập khẩu rau quả của các nước trên thế giới sẽ tăng do mức tiêu thụ rau quả bình quân dự báo là 3,6% trong khi mức tăng phát triển sản lượng rau quả chỉ đạt 2,8%

ƒ Đối với Việt Nam, ngoài thị trường quen thuộc đã và đang xuất khẩu rau quả như Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan, Hồng Kông, Hàn Quốc, Singapore,

EU, Mỹ… thì Mỹ được xem là một thị trường tiềm năng mới, rất có triển vọng Hiệp định thương mại có hiệu lực sẽ thúc đẩy hàng nông sản Việt Nam vào thị trường Mỹ Trong khi đó, nhu cầu nhập khẩu rau của Mỹ có xu hướng tăng mạnh (dự báo từ nay đến 2008 nhu cầu nhập khẩu là 5,1%)

ƒ Theo “Đề án phát triển rau, quả, hoa và cây cảnh thời kỳ 1999 – 2010” của Thủ tướng chính phủ phấn đấu đạt mức tiêu thụ bình quân đầu người 85kg rau/năm và 65 kg quả/năm Đến năm 2010 nước ta sẽ xuất khẩu trên 1,42 triệu tấn rau quả, trong đó rau quả tươi là 700 ngàn tấn, rau quả chế biến là

720 ngàn tấn Diện tích rau lên khoảng 550 ngàn ha, sản lượng 11 triệu tấn, trong đó bố trí 133ngàn ha rau chuyên canh xuất khẩu; cây ăn quả 750 ngàn, sản lượng 9 triệu tấn, trong đó vùng quả tập trung cho chế biến xuất khẩu

350 ngàn ha

ƒ Ưu tiên nghiên cứu phát triển và phổ biến công nghệ, thiết bị bảo quản, đóng gói các loại rau nhất là sản phẩm tươi sống, giảm tỉ lệ tổn thất, kéo dài thời gian tiêu thụ, nâng cao chất lượng và giá trị sản phẩm…

ƒ Cải tạo, nâng cấp, xây dựng nhà máy chế biến rau với thiết bị, công nghệ, quy mô phù hợp từng vùng

ƒ Quy hoạch xây dựng vùng sản xuất nguyên liệu rau quả tập trung cho các nhà máy chế biến có quy mô công nghiệp lớn, thiết bị hiện đại

Như vậy, chế biến các sản phẩm từ rau quả là một trong những hướng đi đúng đắn, phù hợp với xu thế hiện nay

II 2 / NGUYÊN LIỆU BÍ ĐỎ

II 2 1 Giới thiệu: [10], [12], [13]

Bí đỏ có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới Châu Phi, Châu Mỹ và Nam Châu Á như Ấn Độ, Malaca, Nam Trung Quốc Đây là loại cây dễ trồng, có thể thích nghi với các vùng đất khác nhau như đồi cồn, đất thịt, ven bãi nhất là miền núi nên bí đỏ được trồng khắp Việt Nam và là loại quả dễ tìm, dễ bảo quản, dễ vận chuyển, giá thành rẻ lại giàu dinh dưỡng, nên được dùng rộng rãi trong đời sống như một món rau ăn thông thường, tuy nhiên, trên quy mô công nghiệp bí đỏ ít được chế biến như một sản phẩm công nghiệp

Các loài bí đỏ đều thuộc họ bầu bí, có tên khoa học là Cucurbitaceae Bí

đỏ có nhiều loài khác nhau với nhiều tên gọi khác nhau Ở Việt Nam có ba loài

Cucurbita pepo L., Cucurbita moschata Dutch, Cucurbita maxima Dutch đều có

thể gọi là bí đỏ hay bí ngô có thể phân biệt tên gọi như sau:

Tropical pumpkin (Calabaza), Pumpkin

Bí đỏ thơm

Citrullus lanatus Watermelon

Hình 6: Các loài bí đỏ trồng ở Việt Nam

II 2 2 Phân loại [10], [13]

a) Bí ngô _ Cucurbita pepo L

Thuộc dạng cây thảo, sống một năm Thân cứng, có 5 cạnh, nhiều lông ráp, mọc bò hay leo nhờ tua cuống chẻ 2 – 4 nhánh Lá đơn, mọc so le, có cuống dài

6 – 9cm; phiến lá to, dày, chia

5 thùy không đều, đầu rất nhọn, gốc hình tim, mép có răng cưa nhỏ, đều, hai mặt lá đều không có lông dày, ráp; gân lá hình chân vịt

Hình 7 Cucurbita pepo L

Cây thường trồng nhiều ở các vùng đất ven bãi sông, đất soi, bãi, đất trồng màu, trên nương rẫy

Quả mọng, to, nhiều thịt, xốp ở giữa, hình trứng, hơi dài, có khiá rãnh; cuống quả có rãnh sâu, không phình to ở chỗ dính vào quả; hạt nhiều, hình trứng, dẹt, màu trắng, mép mỏng

b) Bí đỏ – Cucurbita maxima Dutch

Cây có hoa đơn tính cùng gốc, hoa màu vàng nghệ, mùi thơm; tràng hình chuông, nhị có 3 cái, có bao phấn dính nhau thành một khối dài tới 2cm

Cây được trồng nhiều ở khắp nước ta, cho năng suất cao 100 – 120 tấn/ha Quả rất to, hình cầu, dẹp hai bên, lõm ở giữa có những khiá sâu chạy từ cuống đến cuối quả tạo thành múi, có thể nặng đến 50kg; thịt vàng; hạt trắng hay vàng, dẹp, hơi có mép, dài 20 – 29mm

Là loại cây thảo lớn mọc hàng năm, phân nhánh nhiều, bò, thân dài 4 – 5 m, có 5 cạnh, có lông lớn, giòn, trắng, tua cuống chia nhiều nhánh Lá đơn, mọc so

le, dài đến 20cm, có cuống dài; phiến lá hình tim chia 5 thùy cạn và tròn, có lông mềm

Hình 8: Cucurbita maxima

c) Bí đỏ thơm _ Cucurbita moschata Dutch:

Cây thảo hằng năm, thân có lông dày, mềm, vòi chia thành nhiều nhánh Lá bóng, hình tim, có răng; chia 5 – 6 thùy, màu lục sẫm, thường có đốm trắng; cuống lá dài 8 – 20cm Hoa đơn độc, màu vàng, không thơm

Hình 9: Cucurbita moschata