Việc lên men rượu vang từ chuối già vừa giúp mùi vị thơm ngon lại giảm giá thành sản phẩm, thúc đẩy kinh tế, bảo quản được sản phẩm lâu hơn và có lợi cho sức khỏe. Kết hợp lên men cùng hoa đậu biếc (Clitoria ternatea) loài thực vật khá phổ biến trong ngành thực phẩm của Thái Lan với nhiều dược chất tốt cho sức khỏe cũng như lợi ích từ việc tạo màu thiên nhiên.
GIỚI THIỆU
Rượu vang, chủ yếu được làm từ nho, là loại rượu có độ cồn thấp và chứa nhiều vitamin, khoáng chất, mang lại lợi ích cho sức khỏe Hiện nay, nhu cầu tiêu thụ và đa dạng hóa sản phẩm rượu vang ngày càng tăng, với hai loại chính là rượu vang trắng và rượu vang đỏ Việt Nam, với khí hậu ôn hòa và nguồn trái cây phong phú, tạo điều kiện lý tưởng cho việc phát triển các sản phẩm rượu vang từ nhiều loại trái cây khác nhau.
Chuối là loại trái cây phổ biến ở Việt Nam, nổi bật với hương vị thơm ngon và giá thành hợp lý An Giang đang đẩy mạnh phát triển nông nghiệp công nghệ cao, đặc biệt là mô hình trồng chuối cấy mô Chuối già có tốc độ chín nhanh, mang lại hương vị tuyệt vời nhưng cũng dễ hư hỏng trong quá trình vận chuyển nếu không được bảo quản đúng cách, điều này ảnh hưởng đến việc lựa chọn nguyên liệu cho nghiên cứu.
Việc lên men rượu vang từ chuối già không chỉ tạo ra hương vị thơm ngon mà còn giảm giá thành sản phẩm, thúc đẩy kinh tế và bảo quản lâu hơn, đồng thời có lợi cho sức khỏe Kết hợp với hoa đậu biếc (Clitoria ternatea) - một loại thực vật phổ biến tại Thái Lan, sản phẩm này không chỉ mang lại nhiều dược chất tốt mà còn tạo màu sắc tự nhiên hấp dẫn Hoa đậu biếc dễ trồng và cho hoa nhanh, làm phong phú thêm cho rượu vang Việt Nam với màu xanh tím đặc trưng Sản phẩm rượu vang từ chuối già kết hợp với màu sắc của hoa đậu biếc sẽ mang lại sự khác biệt cho rượu vang truyền thống, với mục tiêu tạo ra loại rượu có hoạt tính sinh học cao, giá thành phải chăng và màu sắc đẹp, kích thích vị giác cho mỗi bữa ăn.
MỤC TIÊU
Mục đích của đề tài là nghiên cứu sản phẩm rượu vang xanh từ chuối già và hoa đậu biếc.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Phân lập nấm men thuần từ rượu vang xanh tím lên men tự nhiên là bước đầu tiên trong quy trình nghiên cứu Việc nhận dạng và tuyển chọn nấm men giúp đảm bảo chất lượng giống chuẩn Sau đó, tăng sinh khối nấm men sẽ cung cấp nguồn giống ổn định cho các thí nghiệm tiếp theo.
- Khảo sát tỉ lệ phối trộn nguyên liệu giữa chuối già và hoa đậu biếc lên men tự nhiên.
- Khảo sát tỉ lệ phối trộn enzyme pectinase vào thành phần nguyên liệu để làm trong dịch lên men
- Phân tích và đánh giá chất lượng thành phẩm.
KHẢO TÀI LIỆU
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUỒN NGUYÊN LIỆU CHUỐI
Cây chuối có tên khoa học là Musa, trong lớp đơn tử diệp, thuộc bộ Scitaminales, họ
Musaceae, họ phụ là Musoideae ( Jean Champion 1977)
Theo D.Kervegant, nguồn gốc tên Musa là từ một kỷ niệm để nhớ đến một thầy thuốc người Rômanh tên là Musa.
Cây chuối là một loại cây thân thảo, thuộc nhóm cỏ khổng lồ, có thân ngầm hay củ nằm dưới mặt đất Thân ngầm phát triển thành nhiều nhánh gọi là chồi, trong khi phần thân nổi lên trên mặt đất được gọi là thân giả, hình thành từ các bẹ lá ôm chặt Thân giả có hình trụ, đứng thẳng và có thể cao từ 6 đến 8 mét Mỗi thân giả chỉ cho một buồng chuối duy nhất trước khi chết, và cây chuối sinh sản chủ yếu bằng cách nảy chồi.
Quả chuối là loại trái cây phổ biến, được yêu thích từ thành phố đến nông thôn nhờ giá thành rẻ và giá trị dinh dưỡng cao Cây chuối dễ trồng, không cần chăm sóc nhiều, giúp tiết kiệm đất và không cần vốn đầu tư lớn Ngoài việc thu hoạch quả, lá chuối còn được sử dụng để gói các món bánh truyền thống như bánh tét, bánh chưng, bánh dày Hoa chuối và thân chuối non thái nhỏ là những loại rau ngon, trong khi thân chuối già có thể làm thức ăn cho gia súc Thân chuối còn có thể được bện thành dây thừng bền chắc, sử dụng cho tàu thuyền, túi xách và bột vải thô, trong khi sợi ngắn có thể chế biến thành bột giấy.
Chuối là một trong những loại cây ăn quả quan trọng nhất tại Việt Nam và trên toàn thế giới, với sản lượng đứng thứ ba toàn cầu, chỉ sau nho và cam Tại Việt Nam, chuối luôn dẫn đầu về sản lượng trong số các loại cây ăn quả.
Bảng 2.1 Năm loại cây ăn quả có diện tích lớn ở nước ta
Cây ăn quả Diện tích (ha) Sản lượng (tấn)
2.1.3 Giá trị dinh dưỡng của chuối
Trong các loại quả, chuối được xem là loại quả có nhiều chất dinh dưỡng nhất Một quả chuối có chứa 180 calo
Bảng 2.2 Calo và chất dinh dưỡng trong 100 gam chuối
Khi chuối còn xanh, hàm lượng tinh bột cao, nhưng khi chuối chín, tinh bột dần chuyển hóa thành đường, dẫn đến việc giảm lượng tinh bột và tăng lượng đường trong chuối.
Bảng 2.3 Quan hệ giữa độ chín, màu vỏ, hàm lượng đường và tinh bột của chuối già Độ chín (%) Màu vỏ Hàm lượng đường (%) Hàm lượng tinh bột (%)
Xanh Xanh lẫn ít vàng nhạt Phần lớn vàng rơm (chín) Vàng rơm điểm các chấm nâu
2.1.4 Các sản phẩm chế biến từ chuối
Thịt quả tươi có thể trực tiếp chế biến thành kem ướp lạnh, nước ngọt hỗn hợp với các loại quả khác, làm các loại bánh…
Thịt quả chuối xanh, lát khô có thể làm thành bột và có thể đưa vào thành phần cấu tạo của bột ăn trẻ em.
Chuối khô: chuối chín bóc vỏ, sấy trong lò khí nóng, nhiệt độ không vượt quá 60 0 C, sấy xong còn 5 - 30% nước, trọng lượng giảm 50 - 60%.
Sấy khô thịt quả chuối chín và xay thành bột là phương pháp phổ biến trong việc chế biến mứt, bánh quy và bánh ngọt tại Philippines và Brazil Ngoài ra, chuối cũng được sử dụng để sản xuất giấm, mang lại nhiều ứng dụng đa dạng cho loại trái cây này.
Pombe là loại rượu truyền thống từ chuối, được chế biến ở Châu Phi từ lâu và có sức tiêu thụ lớn Quy trình sản xuất bắt đầu bằng việc bóc vỏ chuối, phủ cỏ, sau đó ép để thu nước ngọt chảy vào hũ Nước ngọt này sẽ được chuyển sang chậu gỗ có hạt kê rang ở đáy Sau khi thêm kê rang nghiền nhỏ, nước ngọt được ủ với nước bia cái từ lần chế biến trước và được đậy bằng lá chuối Chỉ sau một đêm, pombe đã sẵn sàng để sử dụng.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUỒN NGUYÊN LIỆU HOA ĐẬU BIẾC (CLITORIA TERNATEA)
2.2.1 Giới thiệu chung về cây đậu biếc ( Clitoria ternatea ) Đậu biếc (Clitoria ternatea) là loài thực vật đa dụng, thuộc họ Fabaceae, họ phụ
Papilipnaceae, còn được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau, là một loại cây thảo leo có chiều cao từ 2-3 m Loài cây này mọc hoang và phân bố rộng rãi ở các khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới trên toàn thế giới (Mukherjee PK, Kumar V, Kumar NS và Heinrich M, 2008).
Cây đậu biếc, có tên khoa học là C ternatea, được cho là có nguồn gốc từ các vùng nhiệt đới Châu Á và Nam Mỹ Tuy nhiên, do lịch sử trồng trọt lâu dài và các quá trình nhập canh, khu vực phân bố và nguồn gốc chính xác của cây này vẫn chưa được xác định rõ (C Barro và A Ribeiro, 1983) Tại Việt Nam, cây đậu biếc xuất hiện ở nhiều địa phương như Huế, Đà Nẵng, Khánh Hòa, Bình Thuận và khu vực đồng bằng sông Cửu Long.
Cây đậu biếc là một loại thảo dược nổi tiếng, được nghiên cứu kỹ lưỡng và sử dụng để điều trị nhiều bệnh Ngoài công dụng dược phẩm, cây còn được trồng làm cảnh dọc hàng rào nhờ khả năng thích ứng với nhiều điều kiện thời tiết, từ mưa kéo dài đến nhiệt độ cao Cây cũng có khả năng chịu sương giá và thời tiết khô hạn, đồng thời thích hợp cho việc cải tạo đất hoang.
2.2.2 Đặc điểm nông học Đất: Đậu biếc thích nghi tốt để phát triển trong nhiều loại đất (ở giữa phạm vi pH
Clitoria ternatea phát triển tốt trên nhiều loại đất, từ phù sa sâu đến cát và đất đá vôi, đặc biệt thích nghi với đất kiềm nặng và đất sét Loại cây này ưa thích đất phong phú, ẩm ướt, với tỷ lệ hỗn hợp than bùn rêu, đất sét và cát khoảng 2:1:1 Để cây phát triển tốt, cần đảm bảo đất luôn được làm ẩm đều.
C ternetea yêu cầu lượng mưa khoảng 400 mm và không thể chịu được ngập úng kéo dài, tuy nhiên có thể chịu đựng ngập nước trong thời gian ngắn Loài này có khả năng phát triển tốt trong ánh sáng mặt trời đầy đủ, mặc dù cũng có thể chịu được bóng râm vừa phải.
Nhiệt độ lý tưởng cho cây trồng là khoảng 25 độ C, tuy nhiên, cây không thích hợp với những khu vực thường xuyên có sương muối Cây có khả năng chịu đựng nhiệt độ cao vào mùa hè và cũng có thể chống chọi với sương giá ở mức thấp (Baro và cs., 1983).
C ternetea thường phát triển tốt trong đất giàu phốt pho (P) và lưu huỳnh (S), vì vậy việc bổ sung phân bón là cần thiết khi gieo trồng trong đất vô sinh (Baro và cs., 1983).
Nhân giống Clitoria ternatea chứa khoảng 20% hạt cứng và phát triển nhanh trong thời tiết ẩm ướt Hạt được thu hoạch bằng tay và nhân giống qua giâm cành Do lớp vỏ cứng, hạt không nảy mầm ngay lập tức, nhưng sau 6 tháng lưu trữ, tỷ lệ nảy mầm có thể đạt 15-20% Việc sử dụng nước nóng, axit sunfuric (H2SO4), kali hydroxit và dung dịch Natri xyanua (NaCN) 100 mg/L đã cải thiện đáng kể sự nảy mầm và tăng trưởng thực vật, với tỷ lệ nảy mầm của hạt giống 6 tháng tuổi có thể đạt tới 71% (Baro và cs., 1983).
2.2.3 Mô tả dược lý Điều kiện phát triển khác nhau có thể ảnh hưởng đến hình thái của nó Nó được trồng rộng rãi trong các khu vườn để lấy năng lực làm cây cảnh và nó thuộc họ phụ papgroupaceae và họ Fabaceae (Leguminoseae) về mặt thực vật, bơ đậu (C. ternatea) Nó có nhiều từ đồng nghĩa như C purpurea và C ternatea, một số có tiềm năng sử dụng thức ăn gia súc và một số được thuần hóa một phần (Mukherjee
Hoa có khả năng tự thụ phấn và thụ phấn nhờ côn trùng, thường mọc đơn độc hoặc thành đôi Hoa có hai màu chủ yếu là trắng và xanh lơ, với cuống dài khoảng 5 cm và đường kính 4 mm Lá bắc hình ngọn giáo, trong khi lá bắc con có hình tròn hoặc xoan tù Cuống hoa dài 6 mm, đài hoa hình ống với 5 thùy nhọn và mềm, có gân hình mạng Cánh hoa có viền màu da cam, cánh bên thon và có móng dài, trong khi cánh thìa có móng ngắn hơn Một số loại hoa có màu trắng kem và có hình dạng rất đẹp Quả của hoa dài khoảng 10 cm và rộng 1 cm, có hình gần thẳng, hơi nhọn, với lông thưa và chứa từ 5-10 hạt dẹp hình thận, khi chín có màu nâu gần như đen.
Rễ của cây Clitoria ternatea có màu nâu trâu, mùi đặc trưng và vị đắng Cả rễ sơ cấp và thứ cấp đều có đặc điểm dày, cứng với bề mặt nhẵn và chiều dài vượt trội.
2 m (Iracema Lima Ainouz và cs., 1994).
2.2.4 Công dụng và giá trị y học của hoa đậu biếc ( Clitoria ternatea)
Hoa đậu biếc là một cây thuốc rất nổi tiếng được sử dụng cho các bệnh khác nhau, đã được nghiên cứu một cách chi tiết
Rễ, thân cây và hoa của cây C ternatea được sử dụng để điều trị rắn cắn và bọ cạp chích tại Ấn Độ Tại Cuba, nước sắc từ rễ và hoa được coi là thuốc điều kinh, trong khi nước sắc từ hoa đậu biếc giúp thúc đẩy kinh nguyệt và điều trị nhiễm clo cũng như vấn đề đường ruột Nghiên cứu cho thấy chiết xuất etanolic từ hoa có khả năng giảm nồng độ đường trong huyết thanh ở chuột mắc bệnh tiểu đường Kết hợp hoa và rễ trong rượu vang tạo ra thuốc trị bệnh clorosis, chống lại bệnh gan và các bệnh đường ruột Ngoài ra, chồi non, lá, hoa và vỏ mềm của cây được tiêu thụ như rau ở Kerala và Philippines, trong khi ở Malaysia, lá được dùng để nhuộm thực phẩm và hoa để tạo màu cho bánh gạo.
2.2.5 Xác định độc tính của chất màu chiết xuất từ hoa Đậu biếc
Theo nghiên cứu của Lưu Đàm Cư (2005), dịch chiết từ hoa đậu biếc cho thấy độ an toàn cao, với liều thí nghiệm lớn trên chuột không gây tử vong hay ảnh hưởng đến tình trạng sinh lý và khả năng hoạt động của chúng Quy trình xác định độc tính được thực hiện theo tiêu chuẩn của Viện Dược liệu thuộc Bộ Y tế.
-Không xác định được liều bán cấp (LD/50) của dịch chất màu chiết từ hoa cây Đậu biếc
-Liều tối đa chuột không chết LD /0 = 100 g/kg (liều đạt 10% trọng lượng cơ thể và không thể tăng hơn)
-Trình trạng chuột trong và sau 72 giờ theo rõi: hoạt động và ăn uống bình thường.
RƯỢU VANG
2.3.1 Giới thiệu chung về rượu vang
Ngày nay, con người đã sáng tạo ra nhiều loại rượu vang độc đáo, khiến rượu vang trở thành một phần quan trọng trong văn hóa ẩm thực của người phương Tây.
Rượu vang, được sản xuất từ nước quả tự nhiên, có hàm lượng cồn thấp và giàu vitamin cùng khoáng chất, là lựa chọn lý tưởng cho cả phụ nữ và mang lại nhiều lợi ích dinh dưỡng.
Rượu vang được phân loại thành nhiều loại khác nhau, bao gồm vang trắng và vang đỏ Vang trắng được lên men từ dịch ép quả, tạo ra một loại rượu trong suốt không màu Trong khi đó, vang đỏ được làm từ dịch quả và xác quả, có màu sắc đa dạng từ vàng rơm đến đỏ thẩm, tùy thuộc vào loại trái cây sử dụng Ngoài ra, rượu vang còn được phân chia theo lượng đường còn lại thành ba loại: vang ngọt, vang khô và vang nửa khô Vang ngọt chứa đường, thích hợp để uống khai vị hoặc sau bữa ăn, trong khi vang khô không còn đường, thường được thưởng thức trong bữa ăn để tôn vinh hương vị của món ăn Các nhãn hiệu nổi tiếng thường là vang khô hoặc nửa khô, vì vị ngọt có thể làm giảm đi sự tinh tế của rượu.
2.3.2 Qui trình chế biến rượu vang
Theo Nguyễn Đức Thạch (2000) thì quy trình chế biến rượu vang gồm 4 bước
Bước đầu tiên trong quá trình làm rượu là chuẩn bị dịch quả bằng cách xay nhuyễn thịt quả để các chất trong quả hòa tan vào nước, tăng cường diện tích tiếp xúc giữa nấm men và thịt quả, từ đó hỗ trợ cho quá trình lên men Tuy nhiên, cần lưu ý không xay quá nhuyễn để tránh làm khó lắng rượu Sau khi chuẩn bị dịch quả, cho vào lọ và thêm đường, điều chỉnh độ chua, cùng với việc bổ sung chất kích thích và thanh trùng nguyên liệu.
Cho nấm men, hoặc nước men cái vào dịch quả, đậy nắp lọ, để ở 25 0 C , sau khoảng
Trong vòng 24 giờ, bọt khí CO2 sẽ xuất hiện trong quá trình lên men Trong những ngày đầu, hãy dùng que sạch để khuấy đều dịch lên men khoảng vài giờ, sau đó giảm tần suất khuấy Quá trình lên men chính kéo dài khoảng 4-5 ngày, và khi khí CO2 ngừng sủi bọt, đó là dấu hiệu cho thấy quá trình lên men chính đã kết thúc.
* Bước 3: Tách loại xác bã
Cho rượu chảy qua vải lọc và hứng lấy vào bình, sau đó đậy kín nắp Rượu lúc này còn non và chưa thể uống ngay, cần thời gian lưu trữ để quá trình lên men phụ diễn ra, giúp rượu trở nên êm dịu và thơm ngon hơn.
* Bước 4: Hoàn tất sản phẩm
Để tăng cường hương vị của rượu mà vẫn giữ được đặc trưng tự nhiên của từng loại quả, người ta thường thêm đường tinh khiết, cồn thực phẩm và một lượng hương liệu hạn chế Việc bổ sung này cần được thực hiện trước khi rượu đạt độ chín.
Và khi rượu chín thì ta đóng chai, thanh trùng và bảo quản nơi mát.
2.3.3 Thành phần của rượu vang
Trong rượu vang quả, ngoài chất cồn còn có nhiều thành phần khác Dưới đây là những loại chất chính có trong rượu vang (g/L).
Bảng 2 4 Thành phần các chất chứa trong rượu vang
Nước Đường tổng số Chất tan không phải đường Acid (qui ra acid malic) Acid bay hơi
Tro (và chất muối) Cồn
Rượu vang chứa nhiều chất dinh dưỡng, bao gồm các vitamin, polyphenol và các chất thơm, giúp bảo toàn giá trị dinh dưỡng của nguyên liệu Chế biến rượu vang là phương pháp hiệu quả nhất để giữ lại các vitamin từ trái cây, làm cho rượu vang trở thành một thức uống bổ dưỡng.
NẤM MEN
2.4.1 Giới thiệu chung về nấm men
Nấm men, được phát hiện vào năm 1973, là một loại vi sinh vật quan trọng trong quá trình lên men Khi nghiên cứu cặn bã của dịch lên men rượu, các nhà sinh vật học đã phát hiện nhiều tế bào hình tròn và bầu dục trong suốt, từ đó xác định được vai trò chủ lực của nấm men trong quá trình này.
Nấm men là sinh vật đơn bào với cấu trúc bao gồm vỏ tế bào, màng tế bào chất, nhân, một hoặc hai không bào và các giọt mỡ Một số loại nấm men có khả năng kết dính, tạo ra hiện tượng kết lắng, rất quan trọng trong ngành nấu bia và sản xuất rượu vang Quá trình này giúp các tế bào nấm men lắng xuống đáy, tạo ra dịch lên men trong suốt, được gọi là men chìm, trong khi những nấm men không kết dính được gọi là men nổi.
Nấm men chủ yếu sinh sản bằng cách nảy chồi, trong đó tế bào mẹ tạo ra một chồi nhỏ, phát triển và tách ra sau khoảng 2 giờ Một số giống nấm men có tế bào con không tách rời mà kết thành chuỗi, đặc điểm này thường thấy ở các nấm men tạo màng Ngoài ra, nấm men cũng có khả năng sinh sản bằng bào tử, thường từ 4-8 bào tử, và khi gặp điều kiện thuận lợi, bào tử sẽ phát triển thành nấm men mới.
Nấm men có giá trị dinh dưỡng cao nhờ chứa 45-55% protein và nhiều vitamin Chúng phát triển nhanh chóng, có khả năng đồng hóa các muối vô cơ N-P-K và hầu hết các hợp chất hữu cơ, tạo điều kiện thuận lợi cho việc nuôi cấy Môi trường dịch quả là lý tưởng cho nấm men, giúp chúng chuyển hóa đường thành cồn etylic, đồng thời sản sinh vitamin và các chất thơm trong rượu.
2.4.2 Nấm men trong sản xuất rượu vang
Quá trình lên men là giai đoạn quan trọng nhất trong sản xuất rượu vang, được chia thành hai giai đoạn: lên men chính và lên men phụ Nấm men đóng vai trò trung tâm trong cả hai giai đoạn này, tham gia vào việc chuyển hóa đường thành cồn Do đó, yêu cầu cơ bản của quá trình lên men là tạo ra cồn từ đường, đồng thời phát triển hương vị và lắng trong sản phẩm.
Rượu vang là sản phẩm lên men không qua chưng cất, vì vậy độ trong của sản phẩm rất quan trọng Vi sinh vật được sử dụng trong quá trình lên men rượu vang tương tự như trong sản xuất rượu Năm 1938, Meyer đã phân loại các loài nấm men bia và nấm men rượu vang vào cùng một giống Saccharomyces Meyer.
Saccharomyces có bào tử trong nang, thường chứa từ 1 đến 4 bào tử, đôi khi lên tới 8 Tế bào của chúng có hình dáng đa dạng, bao gồm hình tròn, elip hoặc ovan Chúng sinh sản bằng phương pháp nảy chồi, sử dụng đường trong quá trình lên men và hô hấp, có khả năng lên men trong dịch đường 30% và tạo ra 18% cồn Tuy nhiên, Saccharomyces không đồng hóa được muối nitrat.
Giống Saccharomyces có tới 18 loài, nhưng chỉ có 7 loài thường gặp trong nước quả và chỉ có 4 lòai là có vai trò quan trọng trong lên men.
Saccharomyces vini là nấm men phổ biến trong quá trình lên men nước quả, với khả năng kết lắng nhanh và tế bào hình ovan Loài này sinh sản bằng cách nảy chồi và tạo bào tử, đồng thời sản sinh enzyme invertase giúp khử đường sacharose thành fructose và glucose Hàm lượng rượu tạo thành từ nhiều nòi men này chỉ đạt 8-10% thể tích Mỗi nòi của giống có đặc tính riêng về khả năng tạo cồn, chịu sunfit, cũng như tổng hợp các cấu tử bay hơi và sản phẩm thứ cấp, tạo nên hương vị đặc trưng cho rượu vang.
Saccharomyces uvarum là một loại nấm men có hình thái tương tự như các loài nấm men khác, nhưng nổi bật với khả năng tạo bào tử vượt trội Trong quá trình lên men, chúng có khả năng sản xuất lượng cồn từ 12-13% V trong dịch lên men.
Saccharomyces chevalier là loại nấm men được chiết xuất từ nước nho lên men tự nhiên, thường từ vang non được lên men bằng nước dừa hoặc nước cọ Loại nấm men này có khả năng lên men tạo ra đến 16% cồn.
Saccharomyces oviformis là một loại nấm men có khả năng lên men dịch đường, tạo ra nồng độ cồn cao lên đến 18%V Hình thái của nấm men này tương tự như các loại nấm men khác.
Saccharomyces vini là một loại nấm men nổi bật với khả năng lên men nhiều loại đường như glucose, manose, saccharose và maltose, nhưng lại không có khả năng lên men galactose.
ENZYME
Enzymes là các chất xúc tác có khả năng tăng tốc độ phản ứng hóa học mà không bị thay đổi trong quá trình này Chúng có tính chọn lọc cao và hoạt tính có thể điều chỉnh, đồng thời bản chất của enzymes chủ yếu là protein.
Enzymes được chia thành hai nhóm chính: đơn cấu tử và hai cấu tử Nhóm đơn cấu tử gồm các protein thuần túy, trong đó tính xúc tác hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc không gian Ngược lại, hầu hết các enzymes phức tạp bao gồm hai thành phần: apoenzyme (phần protein) và coenzyme (phần không phải protein) Coenzyme thường chứa các vitamin hòa tan trong nước và một số kim loại như Zn, Co, Cu, đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa hoạt động của enzymes.
Trung tâm hoạt động của enzyme được hình thành từ các acid amin, và cấu trúc không gian của chúng quyết định loại cơ chất nào có thể liên kết Cơ chất gắn vào trung tâm hoạt động thông qua các lực như tương tác tĩnh điện, liên kết hydro, liên kết van der Waals và tương tác kỵ nước Nếu trung tâm hoạt động bị biến dạng, enzyme sẽ mất hoạt tính, nhưng khi cấu trúc trở lại bình thường, enzyme sẽ hoạt động trở lại.
Enzymes hoạt động hiệu quả trong điều kiện nhiệt độ ôn hòa, tương tự như môi trường trong cơ thể sinh vật Sự hiện diện của enzymes làm tăng tốc độ các phản ứng sinh hóa, có thể nhanh gấp hàng trăm lần so với khi không có enzyme (Lý Nguyễn Bình, 2005).
2.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme
Khi nhiệt độ tăng, năng lượng nhiệt của các phân tử cơ chất cũng gia tăng, dẫn đến việc nhiều phân tử có đủ năng lượng để vượt qua rào cản năng lượng ΔG*, từ đó làm tăng tốc độ phản ứng.
Khi nhiệt độ tăng cao, các liên kết không đồng hóa trị như liên kết hydro và tương tác van der Waals bị phá vỡ, ảnh hưởng đến cấu trúc không gian của trung tâm hoạt động và dẫn đến biến tính enzyme.
Mỗi enzyme hoạt động hiệu quả nhất ở một mức pH tối ưu, nơi mà tốc độ phản ứng đạt cực đại Sự thay đổi nhỏ trong pH xung quanh mức tối ưu này có thể làm giảm hoạt tính của enzyme, do ảnh hưởng đến sự ion hóa của các nhóm tại trung tâm hoạt động.
Các thay đổi lớn về pH có thể làm biến tính protein của enzyme bằng cách can thiệp vào các liên kết không đồng hóa trị yếu, từ đó ảnh hưởng đến sự ổn định cấu trúc không gian của enzyme.
Khi nồng độ cơ chất bảo hòa, tăng gấp đôi nồng độ enzyme sẽ tăng gấp đôi vận tốc phản ứng.
Enzyme pectinase là enzyme quan trọng trong việc phân hủy polymer pectin, tạo ra các sản phẩm như acid galacturonic, glucose, galactose, arabinose và metanol Enzyme này được ứng dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm, đặc biệt là trong quá trình làm trong nước quả Trong số nhiều loại enzyme pectinase, pectinaseteraza và polygalacturonaza là hai loại được nghiên cứu nhiều nhất.
Pectinesterase (PE), còn được gọi là Pectin methylesterase (PME), là enzyme xúc tác quá trình thủy phân các nhóm methyl ester của pectin, tạo ra acid pectic và methanol Enzyme này dễ dàng tương tác với ion kim loại, dẫn đến sự kết tủa trong các sản phẩm nước quả PME có giá trị pH tối ưu khác nhau tùy thuộc vào nguồn gốc, với pH tối ưu từ 4,5-5,5 nếu thu được từ vi sinh vật Đối với pectinesterase từ nấm mốc, nhiệt độ tối ưu là 30-45°C và enzyme này sẽ bị vô hoạt ở nhiệt độ từ 55-62°C.
-Polygalacturonase (PG): Cắt đứt mạch của acid pectic, làm cho mạch acid pectic ngắn lại, làm mất khả năng tạo thành keo, làm giảm độ nhớt của dung dịch.
Pectinase là enzyme được sản sinh bởi một số loài vi khuẩn và nấm mốc, với pH tối ưu cho pectinesterase là 3-4,5 và polygalacturonaza là 3,5-4,5 Nhiệt độ lý tưởng cho hoạt động của cả hai enzyme này nằm trong khoảng 37-55 độ C Tuy nhiên, chúng sẽ bị phá hủy nhanh chóng khi gặp pH trung tính và nhiệt độ 75 độ C (Nguyễn Đức Lượng, 2002).
LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
PHƯƠNG TIỆN
Thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm của khoa Nông Nghiệp –Tài nguyên Thiên nhiên trường Đại Học An Giang.
3.1.2 Thời gian thực hiện Đề tài được thực hiện từ tháng 12/2018 đến tháng 4/2019.
3.1.3 Thiết bị và dụng cụ
Bếp điện, nồi hấp cách thủy
Tủ sấy pH kế, brix kế
Các bình định mức thể tích 500mL
Các bình lên men thể tích 3L
Các hóa chất dùng trong phân tích:
Chuối già mua tại chợ Long Xuyên
Hoa đậu biếc mua tại TP Hồ Chí Minh
PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
Thí nghiệm được tiến hành theo sơ đồ tổng quát sau:
Chuối già chín (bóc vỏ, xắt lát) + Hoa đậu biếc
3.2.1 Khảo sát: Độ ẩm và hàm lượng tro của chuối và hoa đậu biếc
- Mục đích: Phân tích độ ẩm và hàm lượng tro của thành phần nguyên liệu để tạo cơ sở cho việc xây dựng các thí nghiệm tiếp theo.
- Các chỉ tiêu cần phân tích: Ẩm độ: phương pháp sấy khô ở nhiệt độ 105 0 C đến khối lượng không đổi.
3.2.2 Thí nghiệm 1: Phân lập nấm men lên men rượu từ chuối và hoa đậu biếc -Khảo sát hoạt tính lên men của các dòng nấm men phân lập thuần chủng
Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 1 nhân tố và 3 lần lặp lại.
Chúng tôi đã phân lập thành công các chủng nấm men thuần tối ưu từ dịch lên men tự nhiên và lựa chọn dòng nấm men có khả năng lên men tốt nhất để bổ sung vào dịch lên men.
Bố trí thí nghiệm: Đường saccharose, acid citric, NaHCO3
Chỉ tiêu theo dõi: Đo độ Brix bằng Brix kế Độ cồn tạo thành (% v/v) (phương pháp chưng cất)
Xác định nồng độ chất khô bằng Brix kế.
Chuối chín vàng đều (không sử dụng vỏ) + Hoa đậu biếc tách đài phối hợp với chuối
Xây nhuyễn và thêm nước pH=4,5– 5 (Chỉnh độ bằng acid citric và NaHCO3). Chỉnh đến 22 o Brix bằng đường saccharose Lên men trong 7 ngày ở nhiệt độ phòng.
Sau khi lên men trong 24 hoặc 48 giờ, dịch lên men được thu thập và nuôi cấy nấm men trong môi trường YPG agar, bao gồm 10 g/L cao nấm men, 10 g/L pepton, 20 g/L agar, 20 g/L glucose, cùng với 6 g/L axit tartaric và 30 mg/mL erythromycin hoặc chloramphenicol để phân lập nấm men Quá trình tiếp theo bao gồm phân lập, tách ròng và làm thuần, sau đó kiểm tra độ thuần của nấm men Cuối cùng, khối lượng nấm men được tăng sinh trong môi trường YPG lỏng và được cấy trữ trong môi trường Sabouraud ở nhiệt độ 4 độ C.
Các chỉ tiêu theo dõi: Sự thay đổi pH, chiều cao cột khí CO2 (cm) (phương pháp ống Durham), độ cồn tạo thành (% v/v) (phương pháp chưng cất)
3.2.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu phối trộn cho lên men tự nhiên
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 1 nhân tố và 3 lần lặp lại
- Chọn được tỉ lệ phối trộn phù hợp giữa nguyên liệu từ chuối già và hoa đậu biếc.
Trong đó: A là nhân tố thành phần nguyên liệu (Chuối: Hoa đậu biếc), có 3 mức độ
Chỉ tiêu theo dõi: Đo độ Brix bằng Brix kế Độ cồn tạo thành (%v/v) (phương pháp chưng cất)
Để chế biến sản phẩm, sử dụng chuối chín vàng (không có vỏ) và hoa đậu biếc tách đài theo tỉ lệ thí nghiệm Sau đó, nghiền nhuyễn hỗn hợp và thêm nước để đạt pH từ 4.5 đến 5, điều chỉnh độ pH bằng acid citric và NaHCO3 Tiếp theo, điều chỉnh độ ngọt lên 22 o Brix bằng đường saccharose và tiến hành lên men trong 7 ngày ở nhiệt độ phòng.
3.2.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát tỉ lệ enzyme pectinase được bổ sung vào thành phần nguyên liệu ảnh hưởng đến độ trong của rượu thành phẩm
Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 1 nhân tố và 3 lần lặp lại.
Mục tiêu của nghiên cứu là xác định tỉ lệ phối trộn enzyme pectinase tối ưu nhằm đạt được độ trong tốt nhất cho rượu vang xanh được sản xuất từ nguyên liệu chuối và hoa đậu biếc.
• Với B là nồng độ enzyme pectinase
Mẫu đối chứng là mẫu không bổ sung enzyme pectinase.
Chú ý: % tính trên tổng khối lượng chuối, hoa đậu biếc và enzyme pectinase.
Mẫu cân thịt chuối xay nhuyễn và hoa đậu biếc được phối trộn theo tỉ lệ tối ưu ở thí nghiệm 2, với pH điều chỉnh từ 4,5 đến 5 và nhiệt độ thích hợp Bên cạnh đó, dòng nấm men đã được tuyển chọn từ thí nghiệm 1 được bổ sung vào hỗn hợp Cuối cùng, enzyme pectinase được thêm vào với ba nồng độ khác nhau để tối ưu hóa quá trình.
- Chỉ tiêu theo dõi: Đo độ Brix bằng Brix kế Độ cồn tạo thành (% v/v) (phương pháp chưng cất)
3.2.5 Phân tích, đánh giá chất lượng rượu lên men thành phẩm theo TCVN 7045:2013
Sau khi xác định các thông số phù hợp cho việc cải thiện chất lượng rượu vang, quá trình lên men sẽ được thực hiện để tạo ra sản phẩm rượu hoàn chỉnh Tiếp theo, chúng ta sẽ tiến hành đánh giá chất lượng của rượu.
3.2.5.2 Kiểm tra thành phần hóa học
-Hàm lượng ethanol quy về 20 0 C.
-Hàm lượng đường tổng số.
-Hàm lượng acid toàn phần.
PHÂN TÍCH THỐNG KÊ
Số liệu được xử lý thống kê bằng phần mềm SAS và Microsoft Excel.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Khảo sát ẩm độ và hàm lượng tro của chuối và hoa đậu biếc
Trong nghiên cứu sản xuất rượu vang, việc xem xét thành phần nguyên liệu là yếu tố quan trọng quyết định chất lượng sản phẩm Phân tích thành phần nguyên liệu, như chuối già và hoa đậu biếc, là bước không thể thiếu để đánh giá ảnh hưởng của chúng đến rượu vang Kết quả phân tích được trình bày trong bảng 4.1.
Bảng 4.1: Thành phần hóa học của nguyên liệu
Nguyên liệu Chỉ tiêu Giá trị
Hàm lượng tro (%) Hàm lượng chất khô hòa tan (%)
73,75 4,75 21,5 Hoa đậu biếc Ẩm độ (%)
Hàm lượng tro (%) Hàm lượng chất khô hòa tan (%)
81,05 8,86 10,09 Qua kết quả phân tích ta thấy rằng ẩm độ khá cao của nguyên liệu chuối già là 73,75% và ẩm độ của nguyên liệu hoa đậu biếc là 81,05%.
Hàm lượng tro của nguyên liệu chuối già là 4,75 và của hoa đậu biếc là 8,86.
Hàm lượng chất khô hòa tan trong chuối già đạt 21,5%, trong khi hoa đậu biếc có 10,09%, cả hai đều phù hợp cho hoạt động nấm men Để tối ưu hóa hiệu quả kinh tế, nên pha loãng dịch và thêm đường để đạt độ brix 22 độ.
4.2 Thí nghiệm 1: Phân lập nấm men lên men rượu từ chuối và hoa đậu biếc -Khảo sát hoạt tính lên men của các dòng nấm men phân lập thuần chủng 4.2.1 Phân lập nấm men lên men rượu từ chuối và hoa đậu biếc
Từ 3 bình rượu vang từ chuối và hoa đậu biếc lên men tự nhiên (theo tỉ lệ 97:3) đã phân lập được 8 dòng nấm men Kết quả phân lập được các dòng nấm men
Hình dạng khuẩn lạc và tế bào của các dòng nấm men A, B, C, D, E, F, G và H được trình bày dưới đây Các dòng nấm men này có nhiều hình dạng đa dạng như hình cầu, elip và ovan, tồn tại riêng lẻ hoặc kết chuỗi Chúng có phương thức sinh sản đặc trưng thông qua nảy chồi hoặc tạo vách ngăn.
Hình 4.1: Hình dạng khuẩn lạc và tế bào của dòng nấm men A
Hình 4.2: Hình dạng khuẩn lạc và tế bào của dòng nấm men B
Hình 4.3: Hình dạng khuẩn lạc và tế bào của dòng nấm men C
Hình 4.4: Hình dạng khuẩn lạc và tế bào của dòng nấm men D
Hình 4.5: Hình dạng khuẩn lạc và tế bào của dòng nấm men E
Hình 4.6: Hình dạng khuẩn lạc và tế bào của dòng nấm men F
Hình 4.7: Hình dạng khuẩn lạc và tế bào của dòng nấm men G
Hình 4.8: Hình dạng khuẩn lạc và tế bào của dòng nấm men H
Bảng 4.2: Đặc điểm của các dòng nấm men phân lập được từ dịch quả lên men
Dòng nấm men Đặc điểm khuẩn lạc Đặc điểm tế bào
A Hình tròn, trắng đục, kích thước 2 -
3 mm, bề mặt nhô, rìa tròn đều.
Tế bào nấm men hình tròn, sinh sản bằng cách nảy chồi một cực hoặc hai cực và tạo nang bào tử hình cầu.
B Hình tròn, trắng đục, kích thước 1
- 2 mm, bề mặt nhô, rìa tròn đều.
Tế bào nấm men nhỏ, hình tròn, sinh sản bằng cách nảy chồi một cực và tạo nang bào tử hình cầu.
C Tròn đều, trắng đục, khuẩn lạc to, kích thước 3 - 5mm, bề mặt nhô cao, rìa tròn đều Khuẩn lạc phát triển nhanh trong 12 giờ đầu
Tế bào nấm hình ovan, sinh sản bằng cách nảy chồi một hoặc 2 cực Tạo nang bào tử hình cầu.
D Khuẩn lạc tròn, nhỏ, trắng sữa, kích thước 1 - 2mm, rìa răng cưa.
Tế bào nấm men lớn, hình ovan, tế bào nảy chồi nhiều hướng, tồn tại riêng rẽ và kết chuỗi.
E Hình tròn, trắng sữa, kích thước 2
- 3 mm, bề mặt trơn láng, rìa răng cưa nhỏ, khuẩn lạc bám chặt vào thạch.
Tế bào hình elip dài, sinh sản bằng cách tạo vách ngăn ngang.
F Hình tròn, trắng đục, kích thước 1 -
2mm, bề mặt khô, rìa răng cưa.
Tế bào nấm men hình tròn, nhỏ, sinh sản bằng cách nảy chồi 1 cực.
G Hình tròn, trắng sữa, kích thước 2 -
3mm, bề mặt trơn, nhô cao, rìa tròn.
Tế bào hình ovan, sinh sản bằng này chồi lưỡng cực và một cực.Tạo nang bào tử hình cầu.
Khuẩn lạc có hình dạng tròn đều, màu trắng sữa, kích thước khoảng 1mm với bề mặt nhẵn và rìa tròn đều Chúng bám chặt vào bề mặt thạch và phát triển chậm trong 24 giờ đầu.
Tế bào nấm men hình tròn, sinh sản bằng cách nảy chồi một cực.
Dựa vào khóa phân loại của Kreger-van Rij (1984), có thể phân loại sơ bộ như sau: 7 dòng nấm men A, B, C, D, F, G và H thuộc giống
Saccharomyces, dòng nấm men E thuộc giống
4.2.2 Khảo sát hoạt tính lên men của các dòng nấm men phân lập thuần chủng
Nấm men là yếu tố quyết định trong quá trình lên men rượu vang, với việc chọn dòng nấm men phù hợp giúp tăng hiệu suất lên men và đạt được sản phẩm có độ rượu cao Một thí nghiệm đã được thực hiện để khảo sát khả năng lên men của dịch chuối và hoa đậu biếc bằng 8 dòng nấm men đã được phân lập thuần, nhằm so sánh hiệu quả lên men rượu của các dòng nấm men này.
Tiến hành tuyển chọn nấm men có hoạt lực cao cho sản xuất rượu vang dựa trên các đặc tính quan trọng như: khả năng sống trong môi trường kỵ khí, được kiểm tra qua thử nghiệm catalase, khả năng lên men trong ống Durham, và khả năng sử dụng đường thông qua sự giảm độ Brix.
Thí nghiệm catalase được thực hiện để xác định tính chất hiếu khí hay kỵ khí tùy tiện của 8 chủng nấm men được phân lập Bằng cách dùng que cấy lấy một ít sinh khối từ khuẩn lạc thuần và đặt lên phiếm kính sạch, sau đó nhỏ một giọt H2O2 30% lên sinh khối vi sinh vật, kết quả cho thấy sự sủi bọt ở các dòng nấm men A, B, C, D và E, chứng minh rằng chúng là vi sinh vật hiếu khí hoặc kỵ khí tùy tiện.
4.2.2.2 So sánh khả năng lên men và tuyển chọn dòng nấm men có hoạt tính cao
Kết quả lên men trong chai Durham
Khả năng lên men của 5 dòng nấm men được đánh giá qua chiều cao cột khí CO2 sinh ra trong ống Durham Chiều cao tối đa đạt được là 4,2 cm, cho thấy rằng trong quá trình lên men rượu, cột khí càng cao thì khả năng sản xuất ethanol càng mạnh.
Bảng 4.3 : Chiều cao trung bình của cột khí Durham (cm)
Dòng nấm men TB CHIỀU CAO CO2
Ghi chú: Trong cùng một cột các số có ký tự theo sau giống nhau thì không khác biệt qua phân tích thống kê,
*: khác biệt ở mức ý nghĩa 5%; **: khác biệt ở mức ý nghĩa 1%; ns: khác biệt không có ý nghĩa thống kê
Giá trị ghi trong bảng là giá trị trung bình của 3 lần lặp lại
Khả năng lên men của 5 dòng nấm men được đánh giá thông qua việc đo chiều cao cột khí CO2 trong ống Durham Cột khí tối đa đạt 4,2 cm, cho thấy rằng chiều cao cột khí sinh ra tỷ lệ thuận với khả năng lên men ethanol, tức là cột khí càng cao thì khả năng lên men càng mạnh.
Kết quả nghiên cứu cho thấy sau 24 giờ lên men, các dòng nấm men có cột khí cao nhất được chọn cho thí nghiệm tiếp theo là B và C, cả hai đều đạt chiều cao 4,2cm.
Kết quả đo chiều cao cột khí trong quá trình lên men cho thấy 5 dòng nấm men có khả năng lên men mạnh mẽ, với sự khác biệt có ý nghĩa 5% giữa các dòng Dòng nấm men B và C đạt chiều cao ống Durham cao nhất là 4,2 cm, tiếp theo là dòng nấm men E với chiều cao ống Durham 4,03 cm.
Hình 4.9: Lên men trong ống durm ham Hình 4.10: Chiều cao cột khí được thu nhận sau
Kết quả lên men trong bình
Hình 4.11: Bố trí lên men bổ sung nấm men sau 2 ngày
Hình 4.12: Bình lên men của dòng nấm men E sau 3 ngày
Hình 4.13: Bình lên men của dòng nấm men D sau 3 ngày
Khả năng lên men được nghiên cứu với mật độ nấm men 10^7 tế bào/mL, thời gian ủ là 7 ngày ở nhiệt độ phòng, pH dịch lên men đạt 4,5 và độ Brix được điều chỉnh về 22°Brix Kết quả khảo sát chi tiết có trong bảng 4.4.
Bảng 4.4 : Kết quả khảo sát khả năng lên men của các dòng nấm men
Dòng nấm men Cồn (%v/v) Brix 7 ngày Brix 14 ngày pH
Ghi chú: Trong cùng một cột các số có ký tự theo sau giống nhau thì không khác biệt qua phân tích thống kê,
Kết quả nghiên cứu cho thấy sự khác biệt giữa các nhóm có ý nghĩa thống kê ở mức 5% (*), 1% (**), trong khi một số khác không có sự khác biệt rõ rệt (ns) Các giá trị được trình bày trong bảng là trung bình của ba lần lặp lại.