›

Đồ án Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất rượu vang từ quả dứa

pdf 127 trang thiennha21 12/04/2022 9540
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất rượu vang từ quả dứa", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_nghien_cuu_xay_dung_quy_trinh_san_xuat_ruou_vang_tu_qu.pdf

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất rượu vang từ quả dứa

  1. BM05/QT04/ĐT Khoa: Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm – Môi Trường PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP (Phiếu này được dán ở trang đầu tiên của quyển báo cáo ĐA/KLTN) 1. Họ và tên sinh viên được giao đề tài: Nguyễn Đỗ Đăng Khoa MSSV : 1151110169 Lớp : 11DSH02 Ngành : Công Nghệ Sinh Học Chuyên ngành : Công Nghệ Sinh Học 2. Tên đề tài: Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất rượu vang từ quả dứa 3. Các dữ liệu ban đầu: • Quy trình dự kiến cho thí nghiệm • Các tài liệu tham khảo liên quan đến đề tài 4. Các yêu cầu chủ yếu: • Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men • Xây dựng quy trình sản xuất, sản xuất thử và kiểm tra chất lượng sản phẩm • Sơ bộ tính kinh tế 5. Kết quả tối thiểu cần phải có: • Thực hiện các yêu cầu ở mục 4 • Nộp 2 bài khóa luận tốt nghiệp và 1 đĩa CD về văn phòng khoa Ngày giao đề tài: 20/05/2015 Ngày nộp báo cáo: 20/08/2015 TP.HCM, ngày tháng năm 2015 Chủ nhiệm ngành Giảng viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)
  2. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các nội dung nghiên cứu và kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào trước đây. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường về lời cam đoan này. Tp.Hồ Chí Minh, ngày 5 tháng 8 năm 2015 Sinh viên thực hiện Nguyễn Đỗ Đăng Khoa
  3. LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Công Nghệ Tp. Hồ Chí Minh đã tạo điền kiện để em học tập và hoàn thành khóa học 2011 – 2015. Tiếp theo, em xin cảm ơn thầy cô trong khoa Môi Trường và Công nghệ Sinh học cũng như tất cả những thầy cô, những giảng viên đã hướng dẫn, chỉ dạy và truyền đạt cho em những kiến thức cần thiết giúp em có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này cũng như xây dựng cho em một nền tảng kiến thức chắc chắn là cơ sở để em có thể ứng dụng vào công việc thực tiễn. Xin chân thành cảm ơn Thầy GS.TSKH Nguyễn Trọng Cẩn đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, dìu dắt em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp để em có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Hơn nữa em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm, người đã tạo cho em điều kiện thuận lợi, hỗ trợ thiết bị, dụng cụ, hóa chất cũng như hướng dẫn em để thực hiện các thí nghiệm cần thiết nhằm hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình được hoàn chỉnh. Và em cũng gửi lời cảm ơn đến các bạn sinh viên cùng khóa cũng như các bạn sinh viên thực tập trong cùng phòng thí nghiệm đã tận tình động viên, khích lệ và hỗ trợ lẫn nhau trong suốt quá trình cần thiết để hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ, anh chị và toàn thể gia đình người đã luôn bên em, động viên em, giúp em có động lực hoàn thành tốt việc học tập và hoàn thành bài đồ án này. Tp. HCM, ngày 5 tháng 8 năm 2015 Nguyễn Đỗ Đăng Khoa
  4. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA MỤC LỤC Danh mục viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục hình vii Mở đầu 1 1. Đặt vấn đề 1 2. Mục đích nghiên cứu 2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu 2 4. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 3 4.1 Địa điểm nghiên cứu 3 4.2 Thời gian nghiên cứu 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4 1.1 Giới thiệu về dứa 4 1.1.1. Nguồn gốc và phân loại .4 1.1.1.1 Nguồn gốc và lịch sử phát triển của quả dứa trên thế giới 4 1.1.1.2 Nguồn gốc và lịch sử phát triển của quả dứa ở Việt Nam 6 1.1.1.3 Phân loại 6 1.1.1.4 Bốn giống dứa hiện biết có trồng ở Việt Nam 7 1.1.1.5 Giới thiệu về một số giống dứa 7 1.1.2 Đặc tính sinh học 11 1.1.3 Đặc tính thực vật 11 1.1.3.1 Cấu tạo hình dáng 11 1.1.3.2 Cấu tạo của cây dứa 12 1.1.3.3 Yêu cầu điều kiện sinh thái 13 1.1.3.4 Yêu cầu chất dinh dưỡng 14 1.1.4 Phân vùng 15 i
  5. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA 1.1.4.1 Phân vùng họ dứa 15 1.1.4.2 Phân vùng dứa ăn quả (Ananas Comosus) trên thế giới 15 1.1.4.3 Phân vùng dứa ăn quả ( Ananas Comosus) ở Việt Nam 16 1.1.5 Thành phần hoá học 16 1.1.6 Công dụng và phương thuốc 20 1.1.6.1 Dân gian 20 1.1.6.2 Dứa với y học hiện đại 21 1.2 Giới thiệu về rượu vang 22 1.2.1 Định nghĩa rượu vang 22 1.2.2 Giá trị của rượu vang 23 1.2.3 Nguyên liệu trong sản xuất rượu vang 24 1.2.4 Phân loại rượu vang 24 1.2.5 Thành phần rượu vang 26 1.2.6 Nấm men trong sản xuất rượu vang 27 1.2.6.1 Đặc điểm sinh học của nấm men 28 1.2.6.2 Đặc điểm hình thái, kích thước tế bào nấm men 28 1.2.6.3 Sự sinh sản của nấm men 28 1.2.6.4 Tính chất sinh lý, sinh hoá 30 1.2.7 Yêu cầu đối với nấm men rượu vang 31 1.2.8 Nấm men dùng trong sản xuất rượu vang 32 1.2.8.1 Lên men rượu vang bằng vi sinh vật tự nhiên 32 1.2.8.2 Vi sinh vật thuần khiết trong sản xuất rượu vang 33 1.2.9 Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men 36 1.2.9.1 Các quá trình lên men 36 1.2.9.2 Bản chấtcủa quá trình lên men 38 1.2.9.3 Cơ chế của quá trình lên men rượu 40 1.2.9.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 43 1.2.10 Các giai đoạn trong quá trình lên men rượu vang 46 1.2.10.1 Giai đoạn chuẩn bị dịch lên men 46 ii
  6. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA 1.2.10.2 Giai đoạn lên men chính 46 1.2.10.3 Giai đoạn lên men phụ 46 1.2.10.4 Giai đoạn ổn định sản xuất 47 1.2.11 Bảo quản rượu vang 48 CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 49 2.1 Nguyên vật liệu nghiên cứu 49 2.1.1 Nguyên liệu 49 2.1.2 Dụng cụ và thiết bị 49 2.2 Phương pháp nghiên cứu 50 2.2.1 Phương pháp hoá học 50 2.2.2 Phương pháp đánh giá cảm quan 51 2.2.3 Phương pháp xử lí số liệu thí nghiệm 54 2.3 Bố trí thí nghiệm 2.3.1 Thí nghiệm 1: Xác định tỉ lệ các thành phần và các chỉ tiêu hoá lý của dứa 54 2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của enzyme pectinase lên lượng dịch quả sinh ra 54 2.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men tạo sản phẩm 55 2.3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến quá trình lên men chính tạo sản phẩm 55 2.3.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men chính tạo sản phẩm 56 2.3.6 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến quá trình lên men chính tạo sản phẩm 56 2.3.7 Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men phụ đến chất lượng sản phẩm 57 2.3.8 Bố trí quy trình nghiên cứu dự kiến 58 iii
  7. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA 2.3.9 Kiểm tra chất lượng vi sinh và hoá sinh, cảm quan và sơ bộ tính chi phí sản xuất của sản phẩm ở phòng thí nghiệm 59 2.3.9.1 Các chỉ tiêu sinh vật 59 2.3.9.2 Các chỉ tiêu hoá sinh 59 2.3.9.3 Tiến hành đánh giá cảm quan và chất lượng sản phẩm 59 2.3.9.4 Tiến hành sơ bộ hạch toán chi phí sản xuất sản phẩm 59 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 60 3.1 Kết quả xác định các thành phần và các chỉ tiêu hoá lý của dứa 60 3.2 Khảo sát ảnh hưởng của enzyme pectinase lên lượng dịch quả sinh ra 62 3.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men tạo sản phẩm 63 3.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến quá trình lên men chính tạo sản phẩm 68 3.5 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men chính tạo sản phẩm 73 3.6 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến quá trình lên men chính tạo sản phẩm 77 3.7 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men phụ đến chất lượng sản phẩm 81 3.8 Xây dựng quy trình sản xuất 85 3.9 Kết quả kiểm tra chất lượng sản phẩm 86 3.9.4 Sơ bộ tính chi phí sản xuất sản phẩm 87 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 88 Kết luận 88 Đề nghị 89 Tài liệu tham khảo 90 iv
  8. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA DANH MỤC VIẾT TẮT BGBL: Brilliant Green Bile Lactose CTTD: Chỉ tiêu theo dõi EMB: Eosine Methylene Agar PCA: Plate Count Agar TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam v
  9. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các quốc gia có sản lượng dứa cao nhất thế giới (Cập nhật: Tháng 2, 2015) 5 Bảng 1.2: Thành phần hóa học của dứa 18 Bảng 1.3: Sự thay đổi thành phần hóa học của dứa theo các tháng thu hoạch 19 Bảng 2.1: Điểm đánh giá chất lượng sản phẩm rượu 52 Bảng 2.2: Phân loại chất lượng rượu vang 53 Bảng 3.1: Thành phần khối lượng của dứa ta 60 Bảng 3.2 ácC chỉ tiêu hóa lý của dịch dứa 61 Bảng 3.3: Bố trí thí nghiệm khảo sát tỷ lệ enzyme pectinase 62 Bảng 3.4: Biến đổi hóa học và cảm quan theo thời gian lên men. 64 Bảng 3.5: Biến đổi hóa học và cảm quan theo hàm lượng chất khô dịch lên men 69 Bảng 3.6: Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men chính 74 Bảng 3.7: Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến quá trình lên men chính 78 Bảng 3.8: Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của quá trình lên men phụ 82 Bảng 3.9: Kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm 86 Bảng 3.10: Kết quả đánh giá cảm quan của sản phẩm 87 Bảng 3.11: Chi phí nguyên liệu sản xuất sản phẩm 87 vi
  10. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Quả dứa 4 Hình 1.2: Dứa Cayenne 8 Hình 1.3: Dứa Queen 9 Hình 1.4: Dứa Spanish 10 Hình 1.5: Cây dứa 12 Hình 1.6. Bản đồ phân vùng họ dứa 15 Hình 1.7: Rượu vang nho 23 Hình 1.8: (a): hình dạng tế bào nấm men nảy chồi; (b): tiến trình sinh sản bằng nảy chồi ở nấm men; (c): vết sẹo sau khi nảy chồi 29 Hình 1.9: Tiến trình hình thành bào tử túi 30 Hình 1.10: Giống nấm men Saccharomyces 34 Hình 1.11: Cơ chế phân hủy đường trong tế bào nấm men (theo con đường EMP) 42 Hình 2.1: Quy trình sản xuất rượu vang dứa 58 Hình 3.1: Sự ảnh hưởng thời gian lên men đến độ cồn của sản phẩm 65 Hình 3.2: Ảnh hưởng của thời gian lên men đến độ Brix của sản phẩm 65 Hình 3.3: Ảnh hưởng của thời gian lên men đến axit tổng của sản phẩm 66 Hình 3.4: Ảnh hưởng của thời gian lên men đến điểm cảm quan của sản phẩm 66 Hình 3.5: Ảnh hưởng của nộng đồ chất khô dịch lên men đến độ cồn của sản phẩm 69 Hình 3.6: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dịch lên men đến độ Brix sản phẩm 70 Hình 3.7: Ảnh hưởng nồng độ chất khô của dịch lên men đến acid tổng sản phẩm 70 Hình 3.8: Ảnh hưởng nồng độ chất khô của dịch lên men đến điểm cảm quan của sản phẩm 71 vii
  11. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Hình 3.9: Ảnh hưởng của pH dịch lên men đến độ cồn của sản phẩm 74 Hình 3.10: Ảnh hưởng của pH dịch lên men đến độ Brix của sản phẩm 74 Hình 3.11: Ảnh hưởng của pH dịch lên men đến acid tổng của sản phẩm 75 Hình 3.12: Ảnh hưởng của pH dịch lên men đến điểm đánh giá cảm quan của sản phẩm 75 Hình 3.13: Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến độ cồn sản phẩm 78 Hình 3.14: Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến độ Brix sản phẩm 79 Hình 3.15: Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến acid tổng sản phẩm 79 Hình 3.16: Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến điểm cảm quan của sản phẩm 80 Hình 3.17: Ảnh hưởng của thời gian lên men phụ đến độ Brix sản phẩm 82 Hình 3.18: Ảnh hưởng của thời gian lên men phụ đến acid tổng sản phẩm 83 Hình 3.19: Ảnh hưởng của thời gian lên men phụ đến điểm cảm quan sản phẩm 83 Hình 3.20: Quy trình hoàn thiện sản xuất rượu vang dứa 85 viii
  12. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Trong những năm gần đây, tình hình kinh tế - xã hội của đất nước phát triển vượt bậc, đời sống và mức sống của người dân ngày càng được nâng cao dẫn đến nhu cầu về chất lượng của lương thực, thực phẩm của người tiêu dùng ngày càng phong phú và phức tạp. Những sản phẩm có chất lượng cao như thức ăn và đồ uống không thể thiếu trong đời sống hằng ngày. Trong đó, nhu cầu về đồ uống, đặc biệt là sản phẩm có cồn không chỉ dừng ở giàu dinh dưỡng, an toàn thực phẩm mà còn phải đa dạng về hương vị, màu sắc để đáp ứng nhiều đối tượng khách hàng khác nhau. Chính vì thế, việc đa dạng hóa thức uống có cồn, tìm hiểu và sản xuất những hương vị mới, lạ là một trong những hướng đi chiến lược. Một trong những thức uống phổ biến nhất không chỉ ở Việt Nam, mà còn trên toàn thế giới đó chính là rượu vang. Rượu vang đã được biết đến từ thời cổ đại khi con người lần đầu tiên sử dụng đồ uống lên men từ dịch của quả nho.Và hàng trăm năm sau đó, việc sản xuất rượu nho đã phát triển trở thành quy mô công nghiệp và mang tính quốc gia như ở Anh, Pháp, Đức với tổng sản lượng đạt khoảng 29 tỷ lít/ năm và dần dần trở thành một thức uống truyền thống không thể thiếu, đặc biệt là trong các bữa tiệc sang trọng. Rượu vang truyền thống và nổi tiếng nhất phải kể đến rượu vang từ nho, tuy nhiên với nguồn nguyên liệu phong phú, đa dạng ở từng vùng, từng địa phương khác nhau mà ta có thể sản xuất ra những sản phẩm rượu vang mang hương vị đặc trưng, đa dạng. Cho đến nay, rượu vang không còn bó buộc trong nguyên liệu chính là nho nữa mà còn được làm từ nhiều loại trái cây khác như dâu, vải, mơ, táo, sherry, điều, lê tùy thuộc vào điều kiện tự nhiên của từng quốc gia. Song song đó, đất nước Việt Nam ta là nước có khí hậu nhiệt đới, là một trong những nước có chủng loại trái cây phổ biết nhất và là đất nước có điều kiện tốt để 1
  13. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA sản xuất những dòng rượu vang khác nhau. Trong số những loại trái cây đó, dứa là một loại quả cho năng suất thu hoạch cao, thời gian thu hoạch rộng và còn chứa rất nhiều vitamin. Dứa Việt Nam là một loại trái cây được ưa chuộng không chỉ ở Việt Nam mà còn trên thế giới. Các giống dứa Việt Nam cũng khá đa dạng và đạt chất lượng cao như dứa Đồng Dao, dứa Tam Điệp với hương vị thơm ngon, phù hợp với nhiều người tiêu dùng. Bên cạnh đó, việc sản xuất nước dứa, dứa khoanh đóng hộp xuất khẩu cũng đã được chú ý và phát triển từ lâu. Những nhu cầu về đồ uống có cồn đặc biệt là rượu vang tại Việt Nam ngày càng nâng cao, sản lượng sản xuất dứa đồng thời phù hợp với điều kiện tiêu chuẩn của rượu vang, đặc trưng của vùng. Chính vì những lý do đó, em chọn đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất rượu vang từ dứa”. 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng được quy trình sản xuất rượu vang từ dứa địa phương nhằm đa dạng hoa các sản phẩm rượu vang 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Nội dung 1: Khảo sát nguyên liệu dứa • Tỷ lệ các phần của trái dứa • Thành phần nguyên liệu dứa Nội dung 2: Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình lên men chính: • Ảnh hưởng của thời gian đến lên men • Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất • Ảnh hưởng của ph • Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men Nội dung 3: Kiểm tra chất lượng sản phẩm • Đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật 2
  14. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA • Xác định thành phần hóa sinh sản phẩm • Đánh giá cảm quan sản phẩm theo TCVN 3215-19 4. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 4.1 Địa điểm nghiên cứu Đề tài được thực hiện tại Phòng Thí Nghiệm Khoa Công Nghệ Sinh học, Thực phẩm và Môi trường, Trường Đại Học Công Nghệ Tp.HCM 4.2 Thời gian nghiên cứu Kế hoạch thực hiện bài luận từ 22/5/2015 đến ngày 22/7/2015 3
  15. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về dứa [5] [6] [15] [17] [18] [19] [20] [30] 1.1.1. Nguồn gốc và phân loại 1.1.1.1. Nguồn gốc và lịch sử phát triển của quả dứa trên thế giới Hình 1.1: quả dứa 4
  16. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Dứa được mệnh danh là hoàng đế trong tất cả các loại quả. Hiện tại, có nhiều giả thuyết nói về nguồn gốc của dứa có thể kể đến như: Theo KF.Baker và J.LConllin và những người đã khảo sát Châu Mỹ năm 1939 thì nguồn gốc của dứa có thể là một vùng 4 cạnh rộng lớn nằm giữa vĩ tuyến Nam 15-300, kinh tuyến Tây 40-600 bao gồm miền Nam Braxin, miền Bắc Achentina và Paragoay. Các ông đã gặp tại đây loại dứa dạng hoang dại của loài A. ananasoides, A. baccteatus và Pseudananas sagenalius [11]. Theo một số tài liệu đang lưu hành ở Việt Nam, dứa được loài người ta phát hiện ra vào năm 1942 trong cuộc thám hiểm tìm ra tân thế giới (Châu Mỹ) của Christophe Colomb. Khi đến châu Mỹ thì ông đã tìm thấy tại vùng sông Amazon có rất nhiều dứa mà người dân bản xứ tại đây (người da đỏ) gọi là Ananas (nghĩa là “quả cây tuyệt hảo”). Do vậy, trước đây vào khoảng thế kỷ thứ 17 chỉ có những người thuộc tầng lớp thượng lưu, giai cấp thống trị mới được ăn quả này, chính vì điều này nên người ta còn gọi dứa là ”trái cây của vua”. Từ năm 2009 đến nay, danh sách các nước trồng và xuất khẩu dứa hàng đầu trên thế giới có sự thay đổi tuy không nhiều, nhưng cũng khẳng định vị thế không nhỏ của loại trái cây “hoàng đế” từ những giá trị dinh dưỡng cao, hương thơm, vị ngọt, màu sắc đẹp, đến một loại thuốc dùng trong lĩnh vực men tiêu hóa protid và là vị cứu tinh ở lĩnh vực biệt dược trong đại phẩu thuật, việc trị bênh ung thư và nội tạng. (*) Bảng 1.1. Các quốc gia có sản lượng dứa cao nhất thế giới (Cập nhật: Tháng 2, 2015) Thứ tự Quốc gia Sản lượng sản xuất (MT) 1 Thailand 2650000 2 Costa 2484729 5
  17. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA 3 Brazil 2478178 4 Philippines 2397628 5 Indonesia 1780889 6 Ấn Độ 1456000 7 Nigeria 1420000 8 Trung Quốc 1000000 9 Mexico 759976 10 Colombia 551133 Dứa là loại trái cây được thu hoạch nhiều nhất sau chuối, đóng góp hơn 20% sản lượng tiêu thụ trên thế giới. Gần 70% dứa được tiêu thụ như trái cây tươi trong nước sản xuất. Các nước như Thái Lan, Brazil, Philippines, Trung Quốc là các nhà sản xuất dứa chính trên thế giới, cung cấp 52% tổng sản lượng. Các quốc gia sản xuất còn lại như Mexico và Costa Rica cung cấp sản lượng còn lại (48%). (*) 1.1.1.2. Nguồn gốc và lịch sử phát triển của quả dứa ở Việt Nam Quả “dứa Ta” đã có ở Việt Nam từ rất sớm cách đây hơn 100 năm, còn “dứa Tây” thì được người Pháp đưa đến trồng tại nước ta đầu tiên tại trại canh nông Thanh Ba (1913) sau đó phát triển ở các trại Phú Hộ,Tuyên Quang, Đào Giả Giống Cayenne không gai đầu tiên được trồng tại Sơn Tây năm 1939. 1.1.1.3. Phân loại Ngành : Magnoliophyta Lớp : Liliopsida Bộ : Poales Họ : Bromeliaceace Chi : Ananas 6
  18. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Chi dứa có danh pháp khoa học là Ananas thuộc học Dứa (Bromeliaceace). Được biết đến nhiều nhất là loài Ananas comosus, là loại dứa cho quả ăn được. Chi này có nguồn gốc từ khu vực Nam Mỹ và được đưa tới các đảo khu vực Caribe nhờ những người thổ dân Anh Điêng. Năm 1493, Christophe Colomb lần đầu tiên đã nhìn thấy các loại cây của chi này tại Guadeloupe. Nó được đưa sang châu Âu và từ đây nó được người Anh và Tây Ban Nha đem trồng ở nhiều đảo trên Thái Bình Dương. Các cánh đồng dứa thương phẩm được thành lập tại Hawaii, Philippines, Đông Nam Á, Florida và Cuba. Dứa đã trở thành một trong những loại quả ăn trái phổ biến nhất trên thế giới. 1.1.1.4. Bốn giống dứa hiện biết có trồng ở Việt Nam • Dứa ta (Ananas comosus spanish hay Ananas comosus sousvar red spanish) là cây chịu bóng tốt, có thể trồng ở dưới tán cây khác. Quả to nhưng vị ít ngọt. • Dứa mật (Ananas comosus sousvar Singapor spanish) có quả to, thơm, ngon, trồng nhiều ở Nghệ An. • Dứa tây hay dứa hoa (Ananas comosus queen) được nhập nội từ 1931, trồng nhiều ở các đồi vùng trung du. Quả bé nhưng thơm, ngọt. • Dứa không gai (Ananas comosus cayenne) được trồng ở Nghệ An, Quảng Trị, Lạng Sơn. Cây không ưa bóng. Quả to hơn các giống trên. 1.1.1.5. Giới thiệu về một số giống dứa 7
  19. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Hình 1.2. Dứa Cayenne • Dứa Cayenne Đặc điểm: lá dài không có gai, hoặc có một ít ở đầu chóp lá, lá dày, lòng máng lá sâu, chiều dài lá trưởng thành có thể trên 1 m, hoa có màu xanh nhạt, hơi đỏ, quả có dạng hình trụ, mắt rất nông, nặng bình quân 1,5 đến 2kg, phù hợp cho việc chế biến làm đồ hộp. - Giống Cayenne Chân Mộng : Trồng ở vùng Chân Mộng (huyện Phù Ninh-tỉnh Phú Thọ) từ những năm 1960. Cây sinh trưởng khỏe, năng suất cao, thịt quả có màu vàng nhạt, vị thơm có thể sử dụng cho chế biến hay ăn tươi. - Giống Cayenne Trung Quốc : Nhập nội và chọn lọc từ những năm 1993 đến 1996 từ vùng trồng dứa phía Bắc tỉnh Quảng Tây Trung Quốc. Khả năng sinh trưởng có trội hơn chút ít so với Cayenne Chân Mộng, năng suất tương đương nhưng màu thịt quả nhạt hơn và vị thơm không đặc trưng, thỉnh thoảng có một vài đốm trắng trong thịt quả, nhất là đối với các quả thu hoạch cuối vụ thu và trungvụ Đông. - Giống Cayenne Thái Lan: Nhập vào Việt Nam trong những năm gần đây, có hình thái tương tự như giống Cayenne Chân Mộng nhưng kích thước lá có nhỏ hơn chút ít, cả về chiều dài và chiều rộng, màu lá xanh đậm hơn, thịt quả chắc hơn và có màu hơi vàng, trung gian giữ giống Cayenne Trung Quốc và Cayenne Chân Mộng. 8
  20. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA - Giống Cayenne Đức Trọng: Có nguồn gốc ở tỉnh Lâm Đồng, do người Pháp đưa sang trồng xen trong các đồn điền cây lâu năm từ những năm 1930 đến 1940. Khả năng sinh trưởng khỏe, bộ lá xum xuê, bản lá to, màu hơi nhạt, quả có hình trụ nhưng đầu hơi bị thót, màu thịt vàng nhạt, cần chú ý là khi trồng ở các tỉnh miền Bắc, tỷ lệ cây ra hoa khi xử lý trái vụ có thấp hơn so với các giống Cayenne hiện có. Ngoài các giống chủ lực trên còn có một số giống khác như Cayenne Phù Quỳ, Cayenne Quảng Ninh, nhưng tỷ lệ diện tích không đáng kể. Hình 1.3: Dứa Queen • Dứa Queen Đặc điểm: Lá hẹp cứng, có nhiều gai ở mép, mặt trong của lá có đường viền trắng chạy song song theo chiều dài. Hoa có màu xanh hồng, quả có nhiều mắt, mắt nhỏ và lồi, cứng dễ vận chuyển hơn so với dứa Cayenne. Thịt quả màu vàng, ít nước và có mùi thơm hấp dẫn. Nhóm dứa này có ưu điểm là không kén đất, hệ số nhân giống tự nhiên cao. Có thể chịu được bóng râm, thịt quả giòn, có màu sắc đẹp và vị thơm, thích hợp cho ăn tươi. Nhược điểm là quả bé, trọng lượng bình quân chỉ đạt 500 đến 700g, dạng quả hơi bầu dục, mắt tương đối sâu nên khó thao tác trong chế biến. - Dứa hoa Phú Thọ: giống này còn được gọi là Queen cổ điển (Queen Classic), có những đặc tính điển hình nhất của của nhóm Queen như 9
  21. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA quả nhỏ, mắt nhỏ lồi, gai ở rìa lá nhiều và cứng. Ưu điểm nổi bật là thịt vàng, giòn, vị rất thơm và hấp dẫn, thường dùng để ăn tươi hay pha trộn vào nước dứa ép cùng các giống dứa khác, trồng được trên nhiều loại đất, kể cả đất nghèo dinh dưỡng, khả năng trồng 2 đến 3 vụ là chắc chắn, dễ xử lý ra hoa trái vụ. Nhược điểm là quả nhỏ, năng suất không cao, khó chế biến đồ hộp và dễ gây ra hiện tượng caramel hóa (đường bị kết tinh và cháy) khi chế biến nước quả cô đặc. - Dứa hoa Na Hoa: lá ngắn và to hơn dứa hoa Phú Thọ, quả nặng trung bình từ 0,9 đến 1,2 kg/quả, mắt nhỏ, lồi, khi chín cả vỏ và thịt quả đều có màu vàng, hàm lượng nước trong quả cao. Đây là giống dứa phổ biến ở các vùng trồng tập trung có ưu điểm là dễ canh tác, nếu áp dụng quy trình thâm canh hợp lý vẫn duy trì được năng suất ổn định cho đến vụ hai, vụ ba. Hệ số nhân giống tương đối cao. Nhược điểm là mắt sâu hình dạng quả hơi bầu dục nên nếu đem vào chế biến ở loại hình đồ hộp sẽ khó đạt được tỷ lệ cái cao. - Dứa Kiên Giang và dứa Bến Lức (nhân dân thường gọi là khóm): có hình thái tương tự với giống dứa Na Hoa. Trong điều kiện khí hậu miền Nam cây sinh trưởng mạnh, quả có kích thước lớn hơn so với trồng ở miền Bắc và một số đặt điểm thực vật cũng có khác đi chút ít. Đây là những giống trồng phổ biến ở vùng đồng bằng sông Cửu Long. Hình 1.4: Dứa Spanish + Dứa Spanish: 10
  22. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Đặc điểm: lá mềm mép lá cong hơi ngã về phía lưng, hoa tự có màu đỏ nhạt. Quả ngắn, kích thước to hơn so với nhóm Queen nhưng nhỏ hơn nhóm Cayenne, trọng lượng bình quân sắp xỉ 1kg. Khi chín vỏ quả có màu nâu đỏ sẫm hơn nhiều so với quả Cayenne và cũng có dạng hình cân đối, gần hình trụ nhựng mắt quảrất sâu, thịt quả vàng, hơi pha trắng, lốm đốm, vị hơi chua. Nhóm Spanish dễ trồng, chịu được nóng, nhưng vì phẩm chất kém nên chỉ sử dụng trong vườn gia đình, không tập trung thành vùng lớn. Ngoài ba nhóm dứa kể trên, còn có nhóm Abacacxi tách ra từ nhóm Spanish nhưng mức độ phổ biến còn thấp. 1.1.2. Đặc tính sinh học Dứa thuộc loại quả kép, gồm nhiều quả cắm trên 1 trục hoa. Kích thước, màu sắc, hình dạng thay đổi phụ thuộc vào giống, điều kiện trồng trọt. Kể từ ngoài vào trong dứa có 3 phần: vỏ quả, thịt quả và lõi. - Vỏ quả: có màu sắc từ vàng đến da cam, được phân chia thành các mắt dứa. Mắt dứa to nhỏ, độ nhăn, độ nông sâu khác nhau phụ thuộc vào giống và điều kiện trồng. - Thịt quả: có màu vàng nhạt đến vàng sẫm, chiếm tỉ lệ lớn nhất so với các thành phần khác, chất dinh dưỡng chủ yếu tập trung ở đây. Hàm lượng chất xơ trong thịt quả khá cao. - Lõi: chạy dọc từ cuống hoa đến chồi ngọn, chứa nhiều chất xơ. 1.1.3. Đặc tính thực vật 1.1.3.1. Cấu tạo hình dáng 11
  23. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Hình 1.5: Cây dứa Dạng cây lâu năm, có quanh năm, cây thân thảo, quả mọng nước và có gai, cây cao khoảng trên một mét, lá dài giốg thanh gươm, lá mọc xoay tròn hình hoa thị quanh trục thân (khi nhìn từ trên xuống), lá có răng cưa sắc, hoa tập hợp quanh một trục lớn thành bông ngắn, bầu dưới quả mọng, quả dứa là một quả phức, phần ăn được gồm trục hoa và bầu dưới quả mọng nước, còn quả thật nằm trong các mắt dứa, quả hình ovan đến hình trụ, sống có màu xanh và chín có màu vàng đến màu cam. 1.1.3.2. Cấu tạo của cây dứa • Rễ: dứa là loại cây có rễ chùm, mọc cạn. Bộ rễ của dứa trưởng thành phát triển rất yếu và có khuynh hướng mọc ngang hơn là mọc sâu. Trong đất, khoảng 80% số rễ dứa mọc tập trung ở tầng mặt đất, khoảng 15-20cm. Rễ dứa có thể phân nhánh liên tục và ăn lan ra cách gốc khoảng 1m, thậm chí 2m nếu gặp điều kiện thích hợp. Bộ rễ dứa thường có khuynh hướng ăn lên khỏi mặt đất khi cây dứa đã lớn. Do đó, khi trồng cần chú ý vun gốc nếu muốn thu hoạch nhiều mùa. Rễ dứa chỉ phát triển tốt trên đất tơi xốp có pH từ 4.5-6. Rễ dứa dễ bị phá hoại bởi các nấm bệnh, sâu bọ, động vật kí sinh trong đất, đặc biệt là rầy nâu và tuyến trùng. • Thân: thân dứa lúc mới trồng chỉ dài khoảng vài cm, đến khi thu hoạch có thể mọc dài 20-30cm. Thay đổi phụ thuộc vào giống và các điều kiện canh 12
  24. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA tác, chăm sóc. Trên thân dứa có rất nhiều rễ phụ và có nhiều mầm, mầm này sẽ phát triển thành cây khi dứa ra hoa. • Lá: lá dứa chiếm hơn 70% trọng lượng toàn cây. Lá trên cây nhiều hay ít phụ thuộc vào giống và điều kiện ngoại cảnh. Số lá trên cây dứa có thể thay đổi từ 30-80 lá. Bộ lá quyết định sự quang hợp cuả cây, do đó khi chọn giống dứa tốt, người ta thường chọn giống từ những cây cho trái to nhưng có tổng số lá trên cây thấp. • Hoa: ở cây dứa còn nhỏ, mô phân sinh ở ngọn cây dứa chỉ phát triển thành lá khi cây trưởng thành. Có từ 30 lá ở dứa ta hay 50 lá ở dứa tây. Nếu gặp điều kiện thuận lợi hoặc xử lý chất kích thích ra hoa thì mô phân sinh ở ngọn không phân hóa lá nữa mà chuyển sang phân hoá mầm hoa. • Thời gian xuất hiện phác hoa giữa vòm lá ở các giống dứa khoảng 5 tuần sau khi xử lí kích thích. Phác hoa dứa là một hoa kép, trung bình có khoảng 100-150 hoa, thay đổi phụ thuộc giống và điều kiện chăm sóc. Trên cùng 1 phác hoa, hoa dứa nở từ dưới lên trên. Mất khoảng 15-20 ngày mới nở xong các hoa trên phác hoa. Mỗi ngày có 5-10 hoa đơn nở. • Các hoa trên 1 phác hoa xếp theo hình xoắn ốc từ đáy lên ngọn, hoa dứa cấu tạo gồm 3 lá dài, 3 cánh hoa màu xanh nhạt hơi đỏ tím hay màu tím nhạt, tím hoa cà. Các cánh hoa rời nhau ở phần trên và dưới đáy lại làm thành 1 ống trắng bao bọc xung quanh bộ nhụy đực: gồm 6 nhụy đực màu trắng vàng xếp thành 2 hàng và bộ nhụy cái có 3 tâm bì và 1 bầu noãn hạ. 1.1.3.3. Yêu cầu điều kiện sinh thái • Khí hậu. Dứa là cây ăn quả nhiệt đới ưa nhiệt độ cao, phạm vi nhiệt độ thích hợp từ 20 đến 300C. Giống Cayenne chịu lạnh kém hơn giống Queen và các giống địa phương. Ở nhiệt độ cao trên 320C có thể làm cháy lá và vỏ quả, nhất là giống Cayeene. 13
  25. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Về lượng mưa, cây dứa có thể trồng nơi lượng mưa thấp, 600 đến 700mm/năm với mùa khô dài nhiều tháng cho đến những vùng lượng mưa nhiều tới 3500 đến 4000mm/năm, quan trọng nhất là lượng mưa phân bố hàng tháng, khoảng 80 đến 100mm được coi là đầy đủ, không cần tưới thêm. Về ánh sáng, cây dứa yêu cầu ánh sáng nhiều, nhưng ánh sáng tán xạ hơn trực xạ. Thiếu ánh sáng cây mọc yếu, quả nhỏ. Ngược lại nếu ánh sáng quá mạnh kèm theo nhiệt độ cao lá sẽ bị vàng hoặc đỏ, lúc này cần che mát cho dứa. Cây dứa không phải là cây ngắn ngày nhưng ta thấy rằng giống Cayeene nếu thời gian bóng tối kéo dài, nhiệt độ giảm thấp sẽ ra hoa sớm hơn. Từ những yêu cầu trên, điều kiện khí hậu nước ta từ Bắc tới Nam đều thích hợp với cây dứa. Tuy vậy, tùy theo đặc điểm từng thời gian ở từng vùng cần có biện pháp để tạo điều kiện cho cây sinh trưởng phát triển tốt, đạt năng suất và chất lượng cao. • Đất. Cây dứa có bộ rễ tương đối yếu và ăn nông nên muốn có năng suất cao đất cần có tầng mặt xốp, nhiều mùn và chất dinh dưỡng, đồng thời thoát nước tốt trong mùa mưa. Đất nhiều sét, thoát nước chậm, cây dứa sinh trưởng kém và đễ bị bệnh. Thoát nước và tơi xốp là hai yêu cầu quang trọng nhất đối với đất trồng dứa. Về độ pH, cây dứa nói chung thích hợp với đất chua, độ pH từ 4,5 đến 5,5, kể cả trên đất phèn có độ pH bằng hoặc dưới 4 cây dứa vẫn sống tốt. Các giống dứa tây nhóm hoàng hậu (Queen), giống Tây Ban Nha (Spanish) chịu chua khá hơn giống Cayenne. Ở nước ta, dứa trồng trên nhiều loại đất như đất đỏ bazan, đất vàng, phù sa cổ, đất bạc màu ở phía Bắc, đất xám ở miền Đông Nam bộ và đất phèn ở đồng bằng sông Cửu Long. Tuy vậy, nếu không được bón phân đầy đủ, nhất là phân hữu cơ, năng suất quả sẽ không cao. 1.1.3.4. Yêu cầu chất dinh dưỡng 14
  26. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Dứa là cây yêu cầu rất nhiều chất dinh dưỡng do lượng sinh khối lớn. Bình quân trên một ha trồng trọt dứa lấy đi từ đất 86kgN (trong đó thân lá 77Kg, quả 9kg), 28kg P2O5 (thân lá 23kg, quả 5kg), 437kg K2O5 (thân lá 402kg, quả 35kg) cùng với các nguyên tố trung và vi lượng. Cây dứa ít có nhu cầu với Ca. Yêu cầu với lân cũng không lớn. Riêng với Kali cây dứa yêu cầu nhiều hơn nhưng nếu bón nhiều K lại thường dẫn đến thiếu Mg, đây cũng là một chất dinh dưỡng cần thiết. Trong thời gian đầu sau khi trồng khoảng 5 đến 6 tháng nhu cầu dinh dưỡng không lớn, chỉ khoảng 10% tổng số dinh dưỡng cây cần trong suốt chu kỳ sống. Sau khi cây đã mọc tốt, nhu cầu chất dinh dưỡng tăng rất nhanh, đặc biệt là K (gấp 4 đến 5 lần so với đạm). Ngoài ra, cây dứa cũng cần một số nguyên tố vi lượng khác như kẽm, mangan, đồng nhưng các biểu hiện bị thiếu thường không rõ ràng. 1.1.4. Phân vùng 1.1.4.1. Phân vùng họ dứa Hình 1.6. Bản đồ phân vùng họ dứa 1.1.4.2. Phân vùng dứa ăn quả (Ananas Comosus) trên thế giới Dứa là cây ăn quả nhiệt đới, nguồn gốc ở Nam Mỹ ( Brazil, Achentina, Paragoay ). Hiện nay trên thế giới, cây dứa được trồng hết ở các nước nhiệt đới và một số nước Á nhiệt đới có môi trường sống tương đối ẩm như đảo Hawaii, Đài Loan. Dứa có thể trồng tới vỹ tuyến 38 độ Bắc, trong đó các nước châu Á chiếm 15
  27. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA trên 60% sản lượng dứa cả thế giới. Các nước trồng nhiều là Philippines, Thái Lan, Malaysia, Hawaii, Brazil, Mehicô, Cuba, Úc, Nam Phi. 1.1.4.3. Phân vùng dứa ăn quả (Ananas comosus) ở Việt Nam. Ở nước ta, dứa trồng từ Bắc đến Nam, diện tích trồng cả nước năm 2006 khoảng 40.000ha với sản lượng khoảng 500000 tấn trong đó 90% là ở phía Nam. Các tỉnh trồng dứa nhiều ở miền Nam là Kiên Giang, Tiền Giang, Cà Mau, Cần Thơ, Long An miền Bắc có Thanh Hóa, Ninh Thuận, Tuyên Giang, Phú Thọ miền Trung có Nghệ An, Quảng Nam, Bình Định, Năng suất quả bình quân một năm ở các tỉnh phía Bắc khoảng 10 tấn/ ha, phía Nam khoảng 15tấn/ha. 1.1.5. Thành phần hóa học Dứa có mùi dễ chịu, vị ngọt, có chất lượng dinh dưỡng tốt. Nó chứa đường, acids, vitamin C . và nhất là enzyme bromeline. Bảng 1.2: Thành phần hóa học của dứa [18] Thành phần dinh dưỡng Đơn vị Trong 100g Nước g 86.5 Năng lượng kcal 49 Protein g 0.39 Tổng số chất béo g 0.43 Cacbonhydrat g 12.39 Chất xơ g 1.2 16
  28. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Hàm lượng tro g 0.29 Chất khoáng Ca mg 7 Fe mg 0.37 Mg mg 14 P mg 7 K mg 1.3 Na mg 1 Zn mg 0.08 Cu mg 0.110 Mn mg 1.649 Se mcg 0.6 Vitamin Tổng số vitamin C mg 15.4 Thiamin mg 0.092 Riboflatvin mg 0.036 Pantothenic acid mg 0.160 Vitamin B-6 mg 0.087 Tổng số muối cuả acid folic mcg 11 Axit Folic mcg 0 Dạng thực phẩm chứa acid mcg 11 folic 17
  29. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Vitamin B-12 mcg 0.00 Vitamin A, IU IU 23 VitaminA, RE mcg_RE 2 Vitamin E mg_ATE 0.100 Tocopherol, alpha mg 0.10 Chất béo Acid béo và tổng số chất béo g 0.032 no, bão hoà Axit amin Tryptophan g 0.005 Threorine g 0.012 Issoleucine g 0.013 Leucine g 0.019 Lysine g 0.025 Methionine g 0.011 Cystine g 0.002 Phanylalanina g 0.012 Tyrosine g 0.012 Valine g 0.016 Arginine g 0.018 Histidine g 0.009 Alanina g 0.017 18
  30. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Aspartic acid g 0.057 Glutamic acid g 0.045 Glycina g 0.017 Prolina g 0.013 Serine g 0.025 Nói chung thành phần hóa học của nguyên liệu rau quả phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, độ chín, thời gian thu hoạch, tình trạng sâu bệnh, điều kiện canh tác Bảng 1.3. Sự thay đổi thành phần hóa học của dứa theo các tháng thu hoạch [15] Tháng Độ Acid Acid hữu Đường Độ khô Vitamin Chỉ số (%) cơ tự do tổng số (%) C đường/ (%) (%) (mg%) acid 1 0.98 0.71 13.5 23.7 51.0 15.0 2 0.87 0.74 12.7 22.0 50.0 14.6 3 075 0.62 14.8 21.4 42.7 19.7 4 0.75 0.67 17.9 19.6 35.5 23.8 5 0.70 0.58 19.5 21.2 28.2 25.8 6 0.78 0.56 18.1 20.5 33.3 25.0 7 0.70 0.60 17.5 19.3 40.0 23.0 8 0.80 0.60 16.7 18 29.5 25.5 9 0.72 0.50 18.4 21.4 44.9 25.7 10 0.72 0.50 18.5 20.8 52.5 19.1 11 0.90 0.70 17.2 22.1 42.1 12.6 12 0.95 0.75 13.0 23.5 37.6 9.4 19
  31. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA . 1.1.6. Công dụng và phương thuốc [17] 1.1.6.1. Dân gian Dứa có khả năng chữa bệnh, chẳng hạn dân gian thường dùng rễ dứa làm thuốc lợi tiểu, chữa tiểu tiện khó, dùng dịch ép quả dứa chưa chín làm thuốc tẩy nhuận tràng. Dứa rất giàu vitamin B1, B2, C, PP, Caroten, Acid hữu cơ và các chất khoáng như sắt, canxi, photpho Đặc biệt trong dứa có Bromelin, một loại enzym giúp thủy phân protein thành các acid amin, có tác dụng tốt trong tiêu hóa. Ở pH 3.3 thì Bromelin có tác dụng như pepsin (men tiêu hóa protein của dịch vị), ở pH 6 thì như tripsin (men tiêu hóa protein của dịch tụy). Do đó, sau những bữa ăn có nhiều thịt, nên ăn tráng miệng bằng một vài miếng dứa cho dễ tiêu hóa. Toàn bộ cây dứa từ lá, quả đều có bromelin nhưng tập trung nhiều nhất trong lõi quả. Bromelin chịu được nhiệt độ cao, ở pH 3.5 sau khi đun một giờ vẫn còn hoạt tính. Trong dân gian, người ta thường băm một ít dứa ướp vào thịt gia súc dai, già (trâu, bò, lợn ) 30 đến 40 phút rồi mới đem xào nấu, thịt sẽ rất mau mềm, ăn dễ tiêu hóa. Ngành công nghiệp thực phẩm cũng dùng bromelin làm thịt mềm( tác dụng của bromelin còn mạnh hơn tác dụng của papain ở đu đủ) và để thúc đẩy quá trình thủy phân protein trong sản xuất nước chấm. Dứa có khả năng giải khát, sinh tân dịch và tiêu thực. Dân gian đun nõn lá dứa non đem sắc uống (hoặc giã ép lấy nứơc) làm thuốc chữa sốt; quả dứa chín nướng cháy, gọt bỏ vỏ, mỗi ngày ăn một quả, ăn trong bốn ngày để chữa huyết áp cao Đặc biệt nhiều người dùng quả dứa chín để chữa bệnh sỏi thận có hiệu quả. Do tác dụng tăng miễn dịch ở Bromelin, nên có thể cho người bị ung thư phổi, ung thư bàng quang, ung thư vú uống nước ép dứa hấp trong quá trình điều trị bệnh, Bromelin có thể làm chậm quá trình phát triển của tế bào ung thư, liều 200 đến 300 mg Bromelin/ ngày có thể hoàn toàn đủ trong 100ml nước ép dứa (cả lõi) vì hàm lượng của Bromelin khá cao (800mg/100ml nước ép). 20
  32. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Người huyết áp cao có thể dùng dứa dưới dạng nước ép vì Bromelin trong dứa có tác dụng làm giảm độ nhớt của máu, làm tan huyết khối và làm giảm các loại “rác” dẫn đến tắt mạch cục bộ. Dứa có tác dụng giảm béo, người béo phì nên uống nước dứa ép để giảm cân. 1.1.6.2. Dứa với y học hiện đại Từ 1963, Bromelin của dứa đã được dùng vào điều trị bệnh rối loạn tiêu hóa dạ dày, ruột. Bromelin làm tăng hệ miễn dịch, ức chế quá trình viêm, làm giảm phù nề và tụ huyết, bôi lên nơi tổn thương (vết thương vết bỏng, vết mổ) làm sạch các mô hoại tử, mau lành sẹo. Bromelin phối hợp với thuốc kháng sinh trong điều trị một số bệnh nhiễm khuẩn sẽ làm tăng hiệu quả kháng sinh. Phối hợp với một số thuốc điều trị hen (theophylin, ephedrine ) làm tăng tác dụng chống hen. Mới đây một nghiên cứu được đăng trên tạp chí y học Anh cho biết, qua thử nghiệm trên chuột, các nhà khoa học đã nhận thấy Bromelin làm giảm hơn 50% dấu hiệu viêm phổi đối với bệnh hen và liều lượng càng cao thì hiệu quả càng được cải thiện. Bromelin còn có tác dụng làm giảm di căn của các bệnh ung thư, liều dùng 200 đến 300mg/kg thể trọng kết hợp với hóa trị liệu, hay xạ trị, trong công nghiệp dược phẩm người ta sử dụng các phế liệu của nhà máy chế biến dứa (võ, lõi dứa) để chiết xuất Bromelin. Nhiều hãng dược phẩm châu Âu đã đưa Bromelin trong thành phần thuốc. * Một số chú ý khi dùng dứa. Dứa cũng là loại quả gây ra nhiều vụ ngộ độc, vì dứa có tác dụng phân hủy fibrin chống tụ huyết nên có tài liệu khuyên: những người có bệnh chảy máu hoặc có nguy cơ chảy máu (người hay chảy máu cam, sốt xuất huyết, vết thương lớn, phụ nữ băng huyết ) không nên ăn dứa. Không nên ăn dứa tươi vào lúc đói, vì các acid hữu cơ của dứa và bromelin tác động mạnh vào niêm mạc dạ dày, ruột, dễ gây nôn nao, khó chịu. Trong thực tế có 21
  33. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA người ăn dứa đã gặp tai biến, thậm chí tử vong. Sau khi ăn dứa 30 đến 60 phút, họ thầy khó chịu mệt mỏi, ngứa khắp người, gãi xướt da vẫn ngứa, nỗi mày đay, về tiêu hóa có những triệu chứng của ngộ độc thức ăn: đau bụng dữ dội, nôn mữa, ỉa chảy. Về hô hấp, tuần hoàn có thể khó thở, huyết áp hạ. Nếu ngộ độc nhẹ, khoảng 3 giờ sau, nạn nhân sẽ khỏi, nếu nặng nạn nhân khó thở, trụy tim mạch, mê mang và tử vong, vì thế trong nhân dân người ta còn gọi là ăn dứa có nọc rắn phun. Thực ra thủ phạm là một loại vi nấm có độc tính rất cao, vi nấm thường có mặt trên mặt đất ẩm, phát triển mạnh trong mùa hè, trùng với mùa dứa chín. Dứa mọc ở sát đất thu hái xong cũng để dưới đất, vỏ dứa xù xì, mắt dứa làm thành những cái hốc nhỏ là nơi cư trú tốt cho nấm. Mặt khác, dịch bào của dứa có độ ẩm, có hàm lượng đường cao và pH acid, là những điều kiện thuận lợi cho nấm độc phát triển. Nếu dứa bị dập nát, dịch bào thấm ra, nấm sẽ phát triển, có điều kiện xâm nhập sâu vào trong quả dứa, gây độc cho người ăn. Để phòng ngừa tai biến trên, cần chọn dứa tươi và nguyên lành, không ăn dứa dập nát, gọt dứa phải hết lớp vỏ, cắt sâu cho hết mắt, sau đó sát qua ít muối rồi rữa sạch mới bổ ra ăn. Và không ăn nhiều dứa khi đang đói. 1.2. Giới thiệu về rượu vang [1] [11] [12] [21] [27] 1.2.1. Định nghĩa rượu vang 22
  34. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Hình 1.7: Rượu vang nho Là rượu lên men từ các dịch quả không qua chưng cất (lên men tự nhiên hoặc cấy chủng nấm men thuần khiết), có độ cồn từ 9 – 15o [7]. Bản chất cuả rượu vang là nước quả lên men. Do vậy, vang là sản phẩm tự nhiên, có giá trị dinh dưỡng cao, hương vị thơm ngon, nhiều vitamin và khoáng, chứa các đường đơn dễ tiêu hoá, độ cồn nhẹ có tác dụng kích thích tiêu hoá, chống ung thư, có thể dùng chữa một số bệnh như thiếu máu, hen dùng là rượu bổ, bồi dưỡng cho người sức khoẻ yếu [3]. 1.2.2. Giá trị của rượu vang • Dùng rượu vang với lượng vừa phải, có tác dụng kích thích, lợi cho sức khoẻ. Rượu vang có chứa lượng cồn trung bình nên phụ nữ và người già có thể dùng được, cồn trong rượu vang là cồn tinh khiết do lên men tự nhiên nên khi uống vào sẽ ngấm dần làm người uống không bị chống say. • Rượu vang chứa nhiều chất dinh dưỡng hơn hẳn các loại rượu khác, rượu vang là loại thức uống có thành phần tương đối ổn định, là sản phẩm lên men từ nước quả có mùi thơm đặc trưng và bổ dưỡng. 23
  35. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA • Sản xuất rượu vang thương phẩm làm tăng giá trị kinh tế, thu nhập cho người làm vườn. 1.2.3. Nguyên liệu trong sản xuất rượu vang Nguyên liệu trong sản xuất rượu vang là các loại quả có vị chua ngọt hài hoà. Quả chín hoặc có thể chưa chín sau khi thu hoạch, chọn những quả tươi, chất lượng tốt đem ép lấy nước hoặc ngâm nước đường để thu dịch quả dùng cho lên men. Tất cả các quả dùng trong sản xuất rượu vang đều có nhiều đường dễ đồng hoá, nhiều acid hữu cơ làm cho nước quả có vị chua (pH thường từ 2.5 trở lên), nhiều vitamin, trong đó có nhiều vitamin C, làm cho rượu có vị chua chát, có đầy đủ chất khoáng và một lượng protein đáng kể. 1.2.4. Phân loại rượu vang Có nhiều cách phân loại rượu vang khác nhau. Theo cách thức sản xuất, có thể chia thành vang trắng, vang đỏ, vang hồng, sâm banh . Người ta có thể chia rượu vang theo màu sắc, theo hàm lượng đường có trong rượu hoặc theo độ cồn. Theo màu sắc • Vang trắng • Vang đỏ (màu đỏ Bordeaux) Theo hàm lượng đường • Vang chát • Vang khô (lên men hết đường < 4g đường sót/l): Dùng uống giữa bữa ăn, vừa ăn, vừa uống. • Vang ngọt: Uống sau bữa ăn • Vang nửa khô: Vang Vermouth (dùng khai vị) Theo công nghệ Theo công nghệ, sản phẩm vang được chia làm 2 nhóm lớn: 24
  36. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA o Rượu vang không có Gas • Rượu vang phổ thông : đặc điểm kỹ thuật của loại vang này là hoàn toàn lên men, không có bổ sung cồn ethylic và đường vào trước khi lên men. - Vang khô (lên men kiệt đường): + Hàm lượng ethanol: 9 – 14%V + Đường sót: 0.3% - Vang bán ngọt: còn sót lại một phần đường lên men được + Hàm lượng ethanol: 9 – 12%V + Đường sót: 3 – 8% • Rượu vang cao độ : là những loại rượu vang có hàm lượng ethanol cao hơn vang phổ thông. Về mặt kỹ thuật có bổ sung cồn tinh luyện để nâng cao hàm lượng ethanol trong sản phẩm hay bổ sung đường để nâng cao hàm lượng đường trước khi lên men. - Vang nặng + Hàm lượng ethanol: 17 – 20%V (trong đó có 3 4% V do quá trình lên men vang sinh ra). + Đường sót: 1 – 14% - Vang khai vị + Hàm lượng ethanol: 12 – 17%V (có từ 1.2 1.5%V do quá trình lên men vang sinh ra). - Khai vị bán ngọt + Hàm lượng ethanol: 14 – 16%V + Đường sót: 5 – 12% 25
  37. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA - Khai vị ngọt + Hàm lượng Ethanol: 15 – 17%V + Đường sót: 14 – 20% - Khai vị rất ngọt + Hàm lượng ethanol: 12 – 17%V + Đường sót: 21 – 35% o Rượu vang có Gas • Vang có gas CO2 tự nhiên (còn gọi là rượu champagne): để giữ được CO2 tự nhiên trong sản phẩm do quá trình lên men tạo ra ta thực hiện quá trình lên men phụ trong chai, thùng, hay hệ thống kín. Phụ thuộc vào điều kiện lên men khác nhau như nhiệt độ, thời gian mà ta có những sản phẩm khác nhau với mức chất lượng khác nhau. - Hàm lượng ethanol: 10 – 1 2%V - Đường sót: 3 – 5% • Vang có gas nhân tạo: được nạp CO2 - Hàm lượng ethanol: 9 – 12%V. - Đường sót: 3 – 8%. 1.2.5. Thành phần rượu vang Thành phần hóa học của rượu vang khá phức tạp và thay đổi tùy thuộc vào thành phần nguyên liệu sử dụng, những biến đổi trong quá trình lên men chính, lên men phụ, quá trình tàng trữ và sự kết hợp của những phương pháp sản xuất. • Rượu ethylic: Là thành phần quan trọng nhất của các loại rượu vang và các loại nước giải khát có cồn. Hàm lượng ethylic trong rượu vang do quá trình lên men tạo ra đạt từ 10 – 12% thể tích. 26
  38. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA • Đường: Hàm lượng đường trong rượu vang tùy thuộc vào loại rượu. Chủ yếu là đường glucose, fructose, có thể có dextrin và một số loại đường khác. • Acid: Có nguồn gốc từ nguyên liệu hay bổ sung và tăng lên trong quá trình lên men, làm chín. Thành phần chủ yếu là các acid hữu cơ như: acid malic, tartaric. Hàm lượng acid trong rượu vang có thể dao động trong một khoảng lớn từ 0.4 – 1% tùy loại rượu. • Rượu bậc cao: Gồm amyl, isoamyl, n-butyl, propilic với hàm lượng 10 – 75mg/100ml. • Aldehyd: Chỉ ở dạng vết. Quan trọng nhất là acetaldehyd. • Ethylacetat: Là ester quan trọng nhất với nồng độ lớn hơn 150ppm. • Tanin: Tùy loại rượu có thể chứa từ 0.01% - 0.3%. • Chất màu, mùi: Chất màu tạo ra do bản thân nguyên liệu còn lại trong quá trình lên men, thường là họ màu flavanal, anthocyanne Hương vị và các chất thơm của rượu vang phụ thuộc vào nguyên liệu, quá trình lên men và tàng trữ rượu. • Vitamin: Trong rượu vang có chứa khá nhiều loại vitamin, đặc biệt là vitamin nhóm B. 1.2.6. Nấm men trong sản xuất rượu vang [7][8][11] [26] 1.2.6.1. Đặc điểm sinh học của nấm men Nấm men (yeast, levure) là tên chung dùng để chỉ nhóm nấm cấu tạo đơn bào. Nấm men với số giống hiện biết là 39 và 349 loài [7] . Nấm men thường được sử dụng trong sản xuất vang là các chủng thuộc giống Saccharomyces. Nó nằm trong giới nấm (Fungi), thuộc nấm thật (Eumycophyta). Lớp : Ascomycetes Bộ : Endomycetales 27
  39. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Họ : Endomycetaceae Họ phụ: Saccharomyceteae Giống : Saccharomyces Theo Lodder (1971), nấm men thuuộc giống Saccharomyces có các đặc điểm sau: sinh sản dinh dưỡng bằng nảy chồi ở nhiều phía; không tạo bào tử bắn ; tế bào dinh dưỡng hình tròn, elip, ovan, hình trứng, không có hình tam giác; có tạo nang bào tử, nang bào tử hình thoi, mỗi nang chứa trên hai bào tử, nang bào tử hình cầu hoặc hình trứng, nang chín khó vỡ; không đồng hóa nitrat; lên men glucose mạnh mẽ; không tạo thành váng sớm trên nước chiết mạch nha. Nấm men thuộc giống Saccharomyces có khả năng lên men rượu. Con người sử dụng chúng để nấu rượu bia, cồn, glyxerin. Nấm men sinh sản nhanh chóng, sinh khối của chúng giàu protein, vì vậy chúng được sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất thức ăn gia súc. Nấm men cũng được sử dụng để làm nở bột mì, sản xuất một số dược phẩm. Tuy nhiên, một số nấm men gây bệnh cho người, gia súc, hoặc hư hỏng lương thực, thực phẩm[4]. 1.2.6.2. Đặc điểm hình thái, kích thước tế bào nấm men Nấm men Saccharomyces thường có cấu tạo đơn bào, có nhân thật, hình tròn, hình trứng hay bầu dục, hình dài hoặc hình elip. Hình dạng, kích thước tế bào nấm men Saccharomyces tương đối ổn định với các chủng loại trong điều kiện bình thường. Ngoài ra chúng cũng phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy và tuổi. Kích thước tế bào thay đổi rất nhiều tuỳ thuộc giống, loài, chủng. Nói chung, kích thước tế bào nấm men khá lớn, to hơn tế bào vi khuẩn một cách rõ rệt. Các loài nấm men đơn bào được sử dụng trong công nghiệp thường có kích thước (3 – 5) x 5 x 10 m, nặng 10 -12 pg ( 1pg = 10-12g). Trong tự nhiên, chúng có mặt ở khắp mọi nơi: trong hoa quả, trong đất, nước 1.2.6.3. Sự sinh sản của nấm men 28
  40. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Đối với nấm men thuộc giống Saccharomyces có hai phương thức sinh sản. Đó là sinh sản vô tính bằng cách nảy chồi và sinh sản hữu tính bằng bào tử túi. • Sinh sản vô tính bằng cách nảy chồi Nảy chồi là phương pháp sinh sản phổ biến nhất ở nấm men. Ở điều kiện thuận lợi nấm men sinh sôi nảy nở nhanh, quan sát dưới kính hiển vi thấy hầu như tế bào nấm men nào cũng nảy chồi. Khi một chồi xuất hiện các enzym thủy phân sẽ làm phân giải phần polysacarit của thành tế bào làm cho chồi chui ra khỏi tế bào mẹ. Vật chất mới được tổng hợp sẽ được huy động đến chồi và làm chồi phình to dần lên, khi đó sẽ xuất hiện một vách ngăn giữa chồi và tế bào mẹ. Thành phần của vách ngăn cũng tương tự như thành tế bào. Khi tế bào chồi tách khỏi tế bào mẹ, ở chỗ tách ra còn giữ lại một vết sẹo của chồi, trên tế bào con cũng mang một vết sẹo. Tại vết sẹo này tế bào mẹ sẽ không bao giờ tạo ra một chồi non mới. (a) (b) (c) Hình 1.8. (a): hình dạng tế bào nấm men nảy chồi; (b): tiến trình sinh sản bằng nảy chồi ở nấm men; (c): vết sẹo sau khi nảy chồi Thời gian cần thiết kể từ lúc chồi mới hình thành tới lúc tế bào này phát triển và bắt đầu tạo tế bào mới gọi là chu kỳ phát triển của nấm men. • Sinh sản hữu tính Bào tử túi được sinh ra trong các túi. Hai tế bào khác giới đứng gần nhau sẽ mọc ra hai mấu lồi. Chúng tiến lại gần nhau và tiếp nối với nhau. Chỗ tiếp nối sẽ tạo một lỗ thông và qua đó chất nguyên sinh có thể đi qua để tiến 29
  41. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA hành phối chất, nhân cũng đi qua để tiến hành phối nhân. Sau đó nhân phân cắt thành 2, thành 4, thành 8. Mỗi nhân được bao bọc bởi các chất nguyên sinh rồi được tạo màng dày xung quanh và hình thành các bào tử túi. Tế bào dinh dưỡng biến thành túi. Hình1.9. Tiến trình hình thành bào tử túi 1.2.6.4. Tính chất sinh lý, sinh hoá Nấm men là ví dụ điển hình của vi sinh vật kị khí tuỳ tiện. Trong điều kiện đủ oxi, nấm men sẽ phát triển tăng sinh khối là chủ yếu, còn rượu không trực tiếp tạo thành hoặc tạo thành rất ít theo phương trình: C H O 6O 6CO 6H O Q 6 12 6 2 2 2 Ngược lại, khi không đủ oxi hoặc kị khí thì hoạt động lên men là chủ yếu theo con đường EMP sinh ra rượu từ quá trình khử axetaldehit: C H O 2C H OH 2CO 6 12 6 2 5 2 Vì vậy có thể nói lên men là quá trình sản sinh năng lượng, trong đó hydro tách ra được chuyển đến các chất nhân hữu cơ. Do đó, trong sản xuất vang bằng phương pháp cấy giống thuần chủng, người ta phải thực hiện hai giai đoạn nhân giống và lên men. Ở giai đoạn nhân giống, cần tạo điều kiện cho nấm men sinh trưởng, phát triển tăng sinh khối để có một lượng 30
  42. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA tế bào nhất định đang ở thời kỳ hoạt động sinh lý mạnh để chuyển tiếp vào giai đoạn lên men. Ở giai đoạn lên men, thời kỳ đầu, men giống phát triển tăng sinh khối, còn sau là lên men thực sự. Khi quá trình lên men giảm dần và ngừng hẳn do các chất dinh dưỡng của môi trường cạn dần và sản phẩm của quá trình lên men: rượu tăng dần và chúng bắt đầu kết lắng. Chỉ tiêu này có ý nghĩa lớn trong công nghệ sản xuất vang và bia. Ngày nay người ta xác định tính kết lắng của nấm men phụ thuộc vào thành phần tế bào, trong vỏ tế bào cũng tồn tại thành phần hydrat cacbon manan và hàm lượng aicd amin càng lớn thì nấm men lắng kết càng nhanh. Sự lắng kết của nấm men còn do canxi tạo ra các cầu liên kết giữa các nhóm cacboxyl của hai tế bào cạnh nhau. Về phương diện di truyền, đặc tính lắng kết trội hơn so với không lắng kết. Nấm men trong sản xuất rượu vang thuộc giống Saccharomyces Meyer. Meyer năm 1938 lần đầu tiên đã gộp các loài nấm men bia và nấm men rượu vang thành một giống. 1.2.7. Yêu cầu đối với nấm men rượu vang Hương vị đặc trưng cuả rượu không chỉ phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính nguyên liệu, quy trình công nghệ mà còn phụ thuộc vào nấm men sử dụng. Những nấm men được phân lập và sử dụng trong sản xuất cần phải đạt các yêu cầu. • Có khả năng lên men tốt trên môi trường có hàm lượng đường cao, sinh ra nhiều cồn. • Có khả năng lên men được nhiều loại đường khác nhau. • Chịu được độ cồn và độ acid cao, cũng như chất sát trùng. • Chịu được nhiệt độ thấp 4-100C hoặc cao >350C. • Tốc độ phát triển nhanh, chu kì lên men ngắn. • Tạo rượu có hương thơm ngon. 31
  43. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA • Dễ lắng trong. 1.2.8. Nấm men dùng trong sản xuất rượu vang [4][22] Hiện nay trên thế giới người ta sản xuất rượu vang theo hai phương pháp: 1.2.8.1. Lên men rượu vang bằng vi sinh vật tự nhiên Ở những nước có nghề sản xuất rượu vang truyền thống, người ta thường sử dụng hệ vi sinh vật tự nhiên có ở quả nho. Việc sử dụng vi sinh vật tự nhiên để sản xuất rượu vang có ưu điểm là: • Không cần có giống vi sinh vật thuần khiết, do đó không đòi hỏi kỹ thuật cao. • Không cần đầu tư nhiều cho quá trình sản xuất. • Sản phẩm khá đặc biệt vì quá trình tích luỹ hương cho sản phẩm không chỉ lấy từ nguồn trái cây mà còn được tạo ra bởi vi sinh vật tự nhiên có ở trái cây đó và theo vào quá trình lên men. Tuy nhiên, việc sử dụng vi sinh vật tự nhiên cũng có rất nhiều nhược điểm: • Chất lượng sản phẩm thường không ổn định vì không kiểm soát được chất lượng giống vi sinh vật ban đầu khi đưa lên men. Ở những nước hay ở những gia đình có truyền thống sản xuất rượu vang nổi tiếng họ vẫn dùng vi sinh vật tự nhiên để tiến hành lên men. Tuy nhiên chất lượng sản phẩm của họ phụ thuộc phần lớn vào kinh nghiệm khi lựa chọn nguyên liệu, phối trộn nguyên liệu. • Có nhiều nơi, người ta không rửa nho trước khi làm nát để tận dụng tối đa lượng vi sinh vật có ở trái nho. Họ dùng gần như 100% lượng nho không rửa này để lên men. • Có nhiều nơi, họ chỉ lấy 1/2 hoặc 1/3 lượng nho dùng làm nguyên liệu sản xuất như một chất mang vi sinh vật tự nhiên vào lên men. Còn 1/2 hay 2/3 32
  44. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA khối lượng nho kia người ta rửa rất sạch và đem vào làm nát cùng khối lượng trên. • Việc làm này chỉ có hiệu quả tốt và đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm khi người trồng nho không dùng quá nhiều hoặc không dùng thuốc trừ sâu, phân hóa học. Trường hợp ngược lại thì không nên dùng phương pháp này vì sẽ rất nguy hiểm cho quá trình lên men cũng như cho sức khỏe của người tiêu dùng. • Hệ vi sinh vật trong lên men rượu vang tự nhiên tương đối phức tạp và không đồng nhất trong các giai đoạn của quá trình lên men. Những nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy: trong khu hệ vi sinh vật tự nhiên này có 76 – 90% là nấm sợi, 9 – 22% là nấm men, số còn lại chiếm tỷ lệ thấp là vi khuẩn không sinh bào tử hoặc có bào tử, xạ khuẩn và Mycobacter. • Dịch nước quả thường có pH thấp ( pH = 2.7 – 3.8 ) thường không thích hợp cho vi khuẩn phát triển. Do đó thuận lợi cho việc sử dụng hệ vi sinh vật tự nhiên trong sản xuất. • Theo dõi quá trình lên men ở nhiều nơi một cách tự nhiên cho thấy; vài ngày đầu các men dại hình thoi đầu nhỏ hoặc hình chuỳ (Kloeckera) chiếm ưu thế (70 – 80% trong tổng số nấm men) sau đó các nấm men hình elip hoặc ovan (saccharomyces ellipsoideus) nhanh chóng phát triển gây lên men mạnh, lượng đường tiêu hao nhanh và tích tụ cồn etylic. Khi độ cồn tương đối cao (8 – 12%) thì nấm men hình elip S. ellipsoideus hay là S. vini ngừng phát triển và hoạt động. Khi ấy nấm men chịu cồn Saccharomyces oviformis tiếp tục lên men cho đến khi kết thúc. 1.2.8.2. Vi sinh vật thuần khiết trong sản xuất rượu vang Công đoạn quan trọng nhất trong sản xuất rượu vang là quá trình lên men. Người ta chia quá trình lên men này bao gồm hai giai đoạn: giai đoạn lên men chính và giai 33
  45. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA đoạn lên men phụ. Cả hai giai đoạn này vi sinh vật đóng vai trò quan trọng, nhất là nấm men. Nấm men tham gia chủ yếu vào quá trình chuyển hóa đường thành cồn. Như vậy, yêu cầu của quá trình lên men trước tiên là phải tạo được cồn từ đường, kế đó là tạo hương và lắng trong. Sản phẩm rượu vang là sản phẩm lên men không qua chưng cất, do đó yêu cầu về độ trong rất quan trọng. Về lý thuyết, vi sinh vật sử dụng trong quá trình lên men rượu vang giống như trong quá trình lên men bia. Tuy nhiên, việc ứng dụng các vi sinh vật trong sản xuất rượu vang ngoài các tính chất giống như trong sản xuất bia: lên men cồn, khả năng lắng trong, chịu nhiệt độ thấp, còn phải có khả năng tạo hương. Saccharomyces- có bào tử trong nang thường từ 1 – 4 bào tử, có khi tới 8. Tế bào của chúng có hình dáng khác nhau: hình tròn, ovan hay elip. Sinh sản bằng lối nảy chồi, sử dụng đường trong quá trìng hô hấp và lên men, có trường hợp lên men ở dịch đường 30% và tạo được 18o cồn. Không đồng hóa được muối nitrat. Hình 1.10. Giống nấm men Saccharomyces Giống Saccharomyces có khoảng 18 loài, nhưng chỉ có 7 loài thường gặp trong nước quả. Các loài nấm men không sinh bào tử thường gặp trong nước quả và khả năng lên men hoặc tiêu hao đường trong đó, phổ biến là kloeckera, Torulopsis. Người ta thường gọi chúng là men dại. 34
  46. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Các chủng nấm men thuần khiết thường sử dụng trong sản xuất rượu vang: • Saccharomyces vini Trước đây nấm men này có rất nhiều tên gọi khác nhau như: saccharomyces ellipsoideus, saccharomyces Meyer, saccharomyces cerevisiae Hansen. Nấm men này phổ biến trong quá trình lên men nước quả, chiếm tới 80% trong tổng số saccharomyces có trong nước quả khi lên men. Khả năng kết lắng của nó phụ thuộc vào từng nòi: các tế bào dạng bụi hoặc dạng bông. Nguồn dinh dưỡng cacbon của loài này là đường, cồn, acid hữu cơ, những tác nhân sinh trưởng là acid pantotenic, biotin, mezoinozit, tiamin và piridoxin. Tế bào của chúng đa số hình ovan, có kích thước vào khoảng (3 – 8) (5 – 12)m, sinh sản kiểu nẩy chồi và tạo bào tử. Saccharomyces vini sinh ra enzim invertaza có khả năng chuyển đường saccharoza thành fructoza và glucoza, lượng rượu tạo thành từ 8– 10% thể tích. Ở giai đoạn cuối lên men saccharomyces vini kết lắng nhanh và làm trong dịch rượu. Các nòi của giống này có đặc tính riêng về khả năng tạo cồn, chịu sulphite, tổng hợp các cấu tử bay hơi và các sản phẩm thứ cấp tạo ra cho vang có mùi vị đặc trưng riêng biệt. Giai đoạn cuối cùng của quá trình lên men, các tế bào saccharomyces vini thường bị già, không tiếp tục chuyển đường thành cồn và bị chết rất nhanh. • Saccharomyces uvarum Được tách từ nước nho, rượu và nước quả phúc bồn tử lên men tự nhiên. Chúng có hình thái rất giống các loài nấm men có khả năng lên men cồn khác, nhưng khả năng tạo bào tử của chúng cao hơn rất nhiều các loài nấm men khác (nhất là khi ta nuôi chúng trên môi trường thạch- malt). Trong quá trình lên men, chúng có khả năng tạo được lượng cồn rất cao (có thểđạt được lượng cồn trong dịch lên men 12 – 13% V). • Saccharomyces oviformis 35
  47. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Nấm men này có khả năng lên men dịch đường để tạo thành lượng cồn rất cao (có thể lên đến 18%V). Được tách ra từ nước nho tự lên men, nhưng ít hơn và có hình thái giống saccharomyces vini. Chúng có khả năng chịu được đường cao, cồn cao, lên men kiệt đường do đó dùng nòi thuần chủng giống này lên men dịch quả có hàm lượng đường cao để chế vang khô cho kết quả tốt. Đặc điểm quan trọng của nấm men này là có khả năng lên men được rất nhiều loại đường khác nhau như: glucose, fructose, manose, saccharose, maltose và 1/3 rafinose, không có khả năng lên men galactose. Điều khác cơ bản của chúng so với saccharomyces vini là saccharomyces oviformis không lên men được galactose và men nổi lên bề mặt dịch lên men tạo thành màng. Các nấm men được sử dụng trong sản xuất rượu vang thường thích hợp lên men ở nhiệt độ 18 – 25oC. 1.2.9. Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men [9][12][14] 1.2.9.1. Các quá trình lên men “Lên men” theo nghĩa hẹp là thuật ngữ dùng để chỉ các quá trình phân giải các chất để thu năng lượng, trong đó hydro được tách ra từ một cơ chất (thường là glucoxit), được chuyển đến chất nhận cuối cùng là hợp chất hữu cơ. Oxy phân tử không tham gia vào quá trình lên men (sự phân giải yếm khí). Theo định nghĩa của Pasteur thì “sự lên men là sự sống không có oxy phân tử”. Ví dụ trong lên men rượu hydro được tách ra trong quá trình phân hủy gluco kị khí được chuyển đến axetaldehyd (CH3CHO) hình thành trong quá trình đường phân để tạo etanol. Đối với tế bào thì ý nghĩa của sự lên men ở chỗ chúng thu được năng lượng ở dạng ATP, dự trữ cho cơ thể sinh vật. Một chất hữu cơ có thể lên men kị khí có khả năng được oxy hóa từng phần nhờ quá trình phân giải nội phân tử kèm theo quá trình giải phóng năng lượng. Các chất 36
  48. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA có thể lên men được chủ yếu là gluxit dạng đơn giản như monose, disaccarit các loại axit amin (trừ axit amin có nhân thơm), các base purin, pirimidin. Trong đó quan trọng và dễ lên men được như steroit, tecpen Các acid béo từ 50C trở lên chỉ trong điều kiện hiếu khí mới bị phân giải và oxy hóa. Ở vi sinh vật trong quá trình tiến hóa đã hình thành nhiều kiểu lên men khác nhau. Dựa vào bản chất của sản phẩm chính cuối cùng của quá trình lên men cũng như các con đường trao đổi chất đặc trưng cho từng loại vi sinh vật mà người ta phân loại các quá trình lên men như: lên men rượu, lên men lactic, lên men do nấm men, do nấm mốc. Ngày nay trong lĩnh vực công nghiệp cũng như trong thực tiễn đời sống người ta có quan điểm quá trình lên men theo nghĩa rộng hơn. Quá trình lên men là quá trình trao đổi chất, qua đó các chất hữu cơ mà chủ yếu là đường bị biến đổi dưới tác dụng của enzym vi sinh vật. Sự hình thành các chất khác nhau xảy ra trong điều kiện kị khí hoặc hiếu khí (không có oxy hoặc có oxy tham gia). Từ khái niệm mở rộng trên đây, dựa vào cơ chế phản ứng người ta đã chia sự lên men thành hai loại : - Lên men yếm khí (kị khí) Lên men yếm khí là sự biến đổi đường hay các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản, dưới tác dụng của enzym vi sinh vật, trong điều kiện không có sự tham gia của oxy phân tử. Đây chính là sự lên men theo đúng định nghĩa lên men của Pasteur đã nói trên. Thuộc loại lên men này có lên men rượu, lactic, aceton-butylic - Lên men hiếu khí Lên men hiếu khí là dạng lên men theo nghĩa mở rộng hơn, là quá trình phân giải đường hay các chấc hữu cơ khác thành sản phẩm đơn giản, dưới tác dụng của enzym vi sinh vật trong điều kiện có oxy tham gia. Thuộc loại này có lên men a.acetic, lên men citric, a.glutamic 37
  49. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Trong công nghiệp lên men, người ta thường sử dụng các vi sinh vật khác nhau làm nguồn cung cấp enzym và chuyển hóa các chất như nấm mốc, nấm men, vi khuẩn Dựa vào đối tượng cung cấp hệ enzym người ta cũng có thể chia lên men ra ba nhóm chính: - Lên men nhờ nấm men như: lên men rượu, glyxerin, bia, rượu vang, bánh mì, men gia súc. - Lên men nhờ nấm mốc như: lên men a.citric, a-gluconic, a-fumaric, penixilin, Streptomyxin - Lên men nhờ vi khuẩn như: lên men acetic, a. lactic, a.butiric, aceton- butilic Do những đặc điểm khác nhau về nguồn enzym từ các chủng loại vi sinh vật khác nhau, cơ chế của sự lên men rất đa dạng mà ta thu được các sản phẩm lên men rất đa dạng, phong phú, nhiều loại, đáp ứng nhu cầu về đời sống của con người. 1.2.9.2. Bản chất của quá trình lên men Mặc dù các quá trình lên men có khác nhau về hình thức, cơ chế, tiến trình phản ứng, sản phẩm cuối và hệ vi sinh vật tham gia, hệ enzym xúc tác nhưng các quá trình lên men có bản chất cơ bản giống nhau. Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong quá trình lên men là những phản ứng chuyển hydro và điện tử (e- và H+). Các enzym xúc tác cho quá trình này là các enzym oxy hóa khử (dehydrogenase, oxydase ) chủ yếu từ vi sinh vật. Như vậy: thực chất các quá trình lên men là các quá trình oxy hóa – khử sinh học để thu năng lượng và các hợp chất trung gian. Năng lượng này rất cần thiết cho hoạt động sống của sinh vật như sinh trưởng, phát triển, sinh sản Tùy theo chủng vi sinh vật, môi trường, và điều kiện lên men chúng ta thu được các sản phẩm chính, phụ khác nhau. 38
  50. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Trong quá trình oxy hóa khử sinh học, hydro được tách khỏi cơ chất ban đầu nhờ enzym dehydrogenase, và chuyển đến những chất tiếp nhận khác nhau. Tùy theo chất tiếp nhận hydro từ cơ chất mà người ta phân biệt các dạng lên men và hô hấp như sau: - Trong lên men yếm khí (lên men theo định nghĩa của Paster) không có sự tham gia của oxy phân tử, hydro được tách ra khỏi cơ chất và chuyển đến chất nhận là chất hữu cơ chưa no. Sau khi nhận hydro các chất này tạo thành các chất hữu cơ nhất định, đây chính là sản phẩm của quá trình lên men tích tụ trong môi trường (ví dụ etanol, acid lactic ). Trong lên men rượu hydro được tách ra trong quá trình phân hủy glucose, được chuyển hóa đến acetaldehyt (CH3CHO) hình thành trong quá trình đường phân và tạo thành etanol trong điều kiện thiếu oxy, chất này hoạt động như chất nhận hydro và bị khử thành etano, và đồng thời tái sinh NAD từ NADH2. - Trong hô hấp hiếu khí (lên men hiếu khí). Hydro được tách ra từ cơ chất hữu cơ trải qua hàng loạt các giai đoạn trung gian, cuối cùng kết hợp với oxy để tạo ra H2O. Ví dụ acid pyruvic, bị oxy hóa hoàn toàn trong chu trình Kreb, qua hàng loạt sản phẩm trung gian cuối cùng tạo CO2 và H2O và giải phóng năng lượng. Quá trình hô hấp hiếu khí giải phóng ra năng lượng lớn cung cấp cho quá trình hoạt động sống của cơ thể vi sinh vật. Nguyên liệu của quá trình oxy hóa (hô hấp hiếu khí) chủ yếu là gluxit, sáp, chất béo Sản phẩm cuối cùng này là CO2 và H2O và một số sản phẩm trung gian do oxy hóa không hoàn toàn như a.acetic, a.citric - Các vi sinh vật sống trong điều kiện hiếu khí thường có thể sống trong điều kiện kị khí hoặc kị khí không bắt buộc hoàn toàn. Chất nhận điện tử và hydro cuối cùng không phải oxy mà là nitrat hay sulfat. Kiểu chuyển điện tử và H+ này giúp cho vi khuẩn oxy hóa hoàn toàn cơ chất mà không cần sự tham gia của oxy phân tử. So với quá trình lên men trong hô hấp kị khí vi sinh vật thu được nhiều năng lượng hơn. 39
  51. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Tóm lại trong thực tiễn sản xuất hiện nay người ta chỉ phân biệt hai dạng lên men là lên men hiếu khí (có oxy tham gia) và lên men yếm khí (không có oxy tham gia) đôi khi còn gọi là lên men kị khí. 1.2.9.3. Cơ chế của quá trình lên men rượu Đường và các chất dinh dưỡng được hấp thụ qua bề mặt tế bào rồi thẩm thấu vào bên trong. Ở đó, các enzym sẽ tác dụng qua nhiều giai đoạn trung gian để cuối cùng tạo ra sản phẩm chính là rượu và khí cacbonic. Hai chất này đều khuếch tán và tan vào môi trường xung quanh. Rượu do rất linh động nên hòa tan nhanh trong dịch lên men, còn khí CO2 hòa tan kém và khuếch tán chậm. Lúc đầu hòa tan hoàn toàn, dần dần tạo thành các bọt khí bám quanh tế bào men và lớn dần đến mức lực đẩy Archimèdes lớn hơn tế bào men cộng bọt khí, lúc đó tế bào men và bọt khí nổi dần lên, khi đến bề mặt các bọt khí vỡ ra. Bọt khí tan, tế bào men lại chìm dần. Quá trình trên lại lập lại. Khi đường và các chất dinh dưỡng trong canh trường còn ít, một lượng lớn tế bào men sẽ lắng xuống đáy, dịch lên men trong dần. Xét về mặt hóa học, sự lên men rượu bình thường có thể chia ra hai thời kỳ: thời kỳ cảm ứng và thời kỳ tĩnh. - Thời kỳ cảm ứng Ở giai đoạn này, chất tiếp nhận hydro của enzym alcoldehydrogenaza là acetaldehyd được tạo thành chưa đủ, do đó enzym sẽ chuyển hydro đến cho aldehyd phosphatglixerinic. Dưới tác dụng của enzym phosphataza, phosphatglixerin bị thuỷ phân để tạo thành glixerin. Như vậy trong môi trường sẽ hình thành glixirin và CO2. P CH O P CH OH C6H12O6 CH2O P 2 2 phosphataza CHOH CHOH CHOH + NAD.H2 NAD CH = O CH OH CH2OH 2 phosphatglixerin glixerin 40
  52. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA - Thời kỳ tĩnh Đến lúc này, lượng acetaldehyd là cơ chất bình thường của enzym alcoldehydrogenaza được tạo thành đã có nhiều, nên enzym sẽ chuyển hydro đến cho cơ chất của nó và rượu etylic được tạo thành từ đây CH OP 2 P CH2OH CHOH CHOH glixerin CH OH 2 CH2OH C6H12O6 CH2O P phosphatglixerin CHOH + NAD.H2 NAD CH = O CH CH CH 3 3 3 + CO2 C= O CH = O CH2OH COOH Acetaldehit etanol Glixerin chỉ được tạo nên trong thời kỳ cảm ứng nên nó sẽ chỉ là sản phẩm phụ trong môi trường acid. Phương trình phản ứng tổng quát của quá trình lên men C6 H12O6 2ADP 2H 3 PO4 2C2 H 5OH 2CO2 2ATP 2H 2O Thực tế cho thấy rằng, sự lên men rượu sẽ xảy ra một cách bình thường để cho ta sản phẩm chủ yếu là rượu và một số sản phẩm phụ khác như glixerin. Chỉ trong điều kiện pH của môi trường từ 4-5 và môi trường thật yếm khí. Trong điều kiện yếm khí sự lên men xảy ra rất mạnh mẽ (nghĩa là etanol tạo thành sẽ nhiều) nhưng sự phát triển của tế bào nấm men hầu như không có. Vì khi ấy nấm men có thể thu được năng lượng để duy trì cho các hoạt động sống của mình chỉ bằng cách lên men glucose. Khi có không khí thì sự lên men yếu đi vì nấm men sẽ thu năng lượng cần thiết cho sự phát triển của chúng bằng con đường hô hấp hiếu khí, nghĩa là bằng cách oxi hóa sinh học glucose đến CO2 và H2O. 41
  53. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Glucose Hexokinaza Glucose – 6 – phosphat Photphoglucoza isomeraza Fructose – 6 – phosphat PhosphoFructokinaza Fructose – 1,6 – diphosphat Aldolaza Triophosphat izomeraza Glyceraldehyd – 3 – phosphat Dihydroxy aceton phosphat Glyceraldehyd phosphatdehydrogenaza Acid – 1,3 – diphosphoglyceric Phosphoglyceratkinaza Acid – 3 – phosphoglyceric Phosphoglycerat-mutaza Acid – 2 – phosphoglyceric Enolaza Acid phosphoenolpyruvic Pyruvat kinaza Acid pyruvic Pyruvate – decarboxylaza Acetaldehyd Aldodeshydrogenaza Ethanol Hình 1.11. Cơ chế phân hủy đường trong tế bào nấm men (theo con đường EMP) 42
  54. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA 1.2.9.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men Thực chất của quá trình lên men rượu là quá trình chuyển hoá đường thành etanol nhờ vào hoạt động của nấm men. Do vậy các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của men cũng là các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu. • Ảnh hưởng cuả nồng độ đường trong dịch lên men Nồng độ đường trong dịch lên men ảnh hưởng đến hiệu suất, hoạt động của nấm men, quá trình lên men. Đường cung cấp nguồn carbon là nguồn thức ăn cho nấm men hoạt động. Hàm lượng đường khá cao sẽ làm tăng áp suất thẩm thấu và làm mất cân bằng trạng thái sinh lý của nấm men. Kết quả là đường nhiều sẽ dẫn đến ức chế không những tạp khuẩn mà cả nấm men. Mặc khác, đường nhiều sẽ dẫn đến tổn thất hoặc kéo dài thời gian lên men. Nếu hàm lượng đường quá thấp không đủ cơ chất cho nấm men hoạt động, sẽ giảm hiệu suất lên men, không tạo được độ cồn mong muốn trong rượu vang. Trong nước quả thường có hàm lượng đường không đều, do đó người ta thường bổ sung thêm đường saccharose. Thông thường, các loại nấm men hoạt động bình thường trong môi trường có hàm lượng đường 10 – 25%, nồng độ đường cao hơn 25 % trở lên thì sự lên men khó khăn và chậm chạp. Ở nồng độ đường 30-35% sự lên men gần như bị đình chỉ. • Ảnh hưởng của pH pH có ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men, tạo sản phẩm chính và phụ khác nhau. Nếu pH 4 – 5 lên men rượu bình thường tạo sản phẩm chính là etanol. Nếu pH môi trường là kiềm thì sản phẩm chính là glycerin. Để điều chỉnh acid thường dùng acid citric hay acid lactic. Thực tế cho thấy khi lên men những dịch quả chua thường cho rượu vang ngon. Mặt khác pH dịch lên men càng acid thì càng hạn chế được hoạt động của nhiều 43
  55. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA loại vi khuẩn. Đối với dịch quả thường có độ pH từ 2.8 – 3.8. Khoảng pH này nấm men vẫn hoạt động được. • Ảnh hưởng của nguồn Nitơ Tùy nguồn nguyên liệu ban đầu có thể bổ sung hay không bổ sung nguồn dinh dưỡng nitơ cho nấm men. Tùy thuộc vào đặc tính của từng nguyên liệu mà có thể sử dụng (NH4)2SO4, NH4H2PO4, NH4NO3 nước chiết nấm men, pepton • Ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ lên men ảnh hưởng đến nấm men, quá trình lên men, chất lượng sản phẩm. Nhiệt độ thấp thì quá trình lên men kéo dài nhưng chất lượng, hương vị rượu tốt hơn. Nhiệt độ lên men càng cao thì thời gian lên men càng ngắn nhưng hàm lượng các chất không mong muốn (aldehyd, diacetyl, furfurol ) càng cao, hàm lượng rượu càng thấp và hương vị sản phẩm không tốt. Nhiệt độ phù hợp cho lên men là 28–32oC và tốc độ lên men tỉ lệ thuận có hạn với nhiệt độ, nhiệt độ khoảng hơn 50oC và nhỏ hơn 0oC thì sự lên men hầu như bị đình chỉ. • Ảnh hưởng của oxy trong môi trường dịch lên men Hầu hết các nấm men lên men rượu vang thuộc giống Saccharomyces là vi sinh vật kỵ khí tùy tiện. Khi trong môi trường giàu O2 chúng phân huỷ đường để làm năng lượng và gia tăng sinh khối. Trong môi trường thiếu O2, chúng sử dụng phần O2 hòa tan trong môi trường để sinh trưởng và chủ yếu là lên men. Trong quá trình lên men, giai đoạn đầu yêu cầu O2 cao nhất để nấm men sinh sản, gia tăng sinh khối. Sau đó phải đảm bảo điều kiện kỵ khí để quá trình lên men đạt hiệu quả cao. • Ảnh hưởng của SO2 SO2 có tác dụng trì hoãn sự lên men tùy thuộc vào hàm lượng sử dụng và thậm chí có thể ngăn chặn hoàn toàn quá trình lên men. SO2 được sử dụng xử lý môi trường trước khi lên men vì có tác dụng nhiều mặt: chống oxi hóa (SO2 có tác dụng làm tê 44
  56. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA liệt các enzym oxi hóa khử), làm giảm hoặc tiêu diệt nhiều loài vi khuẩn có hại trong đó chủ yếu là ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn acetic và lactic. Lượng SO2 thường dùng là 30 – 120mg/l. Nếu dùng quá liều lượng, rượu vang sẽ có mùi khó chịu và diệt một số vi khuẩn có ích. Nguồn SO2 dùng phổ biến trong ủ rượu vang là Na2SO3. • Ảnh hưởng của CO2 Hàm lượng CO2 hình thành trong quá trình lên men thường hạn chế sự sinh sản của nấm vang men, theo nghiên cứu của Miuler-Thurrau, khi : Hàm lượng CO2 trong rượu đạt đến 0,25% trọng lượng thì việc sinh sản của nấm men bị đình trệ. Hàm lượng CO2 trong rượu vang đạt đến 1,5% trọng lượng thì nấm men không còn sinh sản được nữa. o Với hàm lượng CO2 như trên ở nhiệt độ 15 C sẽ có áp suất là 7,7 atm, nấm men vẫn tiếp tục sống và lên men kị khí. Đây chính là những điều kiện kỹ thuật dùng để áp dụng cho quá trình champagne hóa trong công nghệ sản xuất rượu champagne. • Ảnh hưởng của nồng độ rượu tạo thành Rượu tạo ra trong quá trỉnh lên men có ảnh hưởng tới sự lên men. Thông thường nấm men lên men đến nồng độ rượu đạt 10 – 14%. Độ rượu ảnh hưởng đến hoạt động cuả nấm men, rượu tạo thành sẽ ức chế hoạt động và kìm hãm nấm men, mỗi chủng nấm men có khả năng chịu được độ rượu khác nhau. Khả năng sống sót trong môi trường có nồng độ cồn cao là tiêu chuẩn cần có cuả chủng nấm men dùng trong sản xuất rượu vang. Những chủng nấm men dại chỉ chịu được độ cồn thấp, do vậy chúng chỉ sống sót trong giai đoạn đầu quá trình lên men. Khi độ cồn tăng cao thì chủng nấm men chịu được độ cồn cao sẽ chiếm ưu thế. 45
  57. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA 1.2.10. Các giai đoạn trong quá trình lên men rượu vang[22] [27] Trong quá trình sản xuất rượu vang, lên men là giai đoạn quyết định để chuyển hóa dịch đường thành rượu dưới tác động của nấm men. Quá trình lên men ảnh hưởng trực tiếp đến rượu vang. Dựa vào cơ chế tác dụng, quá trình sản xuất rượu vang được chia làm 4 giai đoạn: 1.2.10.1. Giai đoạn chuẩn bị dịch lên men Nguyên liệu lý tưởng nhất để sản xuất rượu vang là nho, tuy nhiên nếu dùng các loại trái cây khác thì chúng thường có hàm lượng đường không cao và độ acid cao. Do vậy, đối với loại quả không phải là nho, người ta thường điều chỉnh tổng lượng đường sao cho đạt 16-18%, pH đạt 4.0-4.2 là tốt nhất. Sau đó phải thanh trùng dịch lên men hoặc bổ sung SO2 để tiêu diệt vi sinh vật. 1.2.10.2. Giai đoạn lên men chính Đây là giai đoạn tạo rượu chủ yếu được thực hiện bởi nấm men. Nấm men chuyển hóa thành etanol và CO2. Bên cạnh sản phẩm chính là etanol, trong giai đoạn này còn tạo ra các sản phẩm phụ khác như: ester, aldehyde, rượu cao phân tử, acid hữu cơ Với nồng độ rượu thích hợp sau quá trình này có thể ức chế hoạt động của nấm men ở giai đoạn cuối, đồng thời pH của dịch lên men giảm tạo môi trường thích hợp cho các vi khuẩn lactic hoạt động, đây là tác nhân chính của quá trình lên men malolactic tiếp theo. Rượu sau giai đoạn lên men chính còn gọi là rượu non. Giai đoạn này có nhiều biến đổi trong nước quả nhưng người ta chú ý nhất là độ cồn hình thành. Kết thúc quá trình lên men chính độ cồn thường đạt khoảng 8-100. 1.2.10.3. Giai đoạn lên men phụ (tàng trữ) Giai đoạn này được thực hiện bởi nấm men và vi khuẩn lactic để tiếp tục lên men tạo etanol làm chín rượu và làm hạn chế sự phát triển của vi sinh vật gây hại, do đó làm tăng thời gian bảo quản sản phẩm. Đặc biệt trong giai đoạn này xảy ra phản ứng lên men malolactic của vi khuẩn lactic chuyển hóa diacetyl, acetone và 2,3- 46
  58. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA butyl glycol thành những hợp chất tạo hương, làm giảm nồng độ các chất gây ngộ độc trong rượu vang thành phẩm. Sau giai đoạn lên men phụ, pH của rượu tăng lên một ít vì mức độ phân ly của acid lactic của acid malic ban đầu. Cuối giai đoạn, rượu vang được hình thành, CO2 được bão hòa, các hạt lơ lửng trong vang, và các muối tartrat lắng xuống làm vang trong, đồng thời rượu vang có hương vị hài hòa, đặc trưng. Mục đích của lên men phụ là ổn định chất lượng rượu và làm tăng hương thơm cho rượu. Giai đọan này tính từ sau khi lên men rượu xong, gạn cặn lần đầu. Giai đoạn này không xảy ra ồ ạt nữa, chỉ còn sót lại một ít men phân hủy những gram đường cuối cùng. Đồng thời vi khuẩn lactic bắt đầu hoạt động lên men malolactic làm cho rượu bớt chua. CO2 vẫn tiếp tục được giải phóng nhưng ít dần, xác men lắng xuống đáy bình và phải gạn lọc 2, 3 lần. Sau khi gạn lọc lần cuối cùng, thành phần cuả rượu trẻ đã ổn định cơ bản. Trường hợp sau khi lên men, lượng cồn tạo thành quá thấp sẽ xảy ra hiện tượng chua rượu do quá trình lên men acetic. Do vậy phải tăng thêm lượng cồn cho rượu nhằm đảm bảo chất lượng rượu. 1.2.10.4. Giai đoạn ổn định sản xuất Sau khi thành phần rượu trẻ đã ổn định, người ta còn áp dụng một số biện pháp kỹ thuật nhằm tăng chất lượng rượu trước khi cho rượu chín ra thành phẩm. Trong đó, việc chuyển rượu vào phòng lạnh dưới 100C sau khi điều chỉnh độ cồn trong rượu là cần thiết. Ở nhiệt độ này, tất cả những thành phần không tan sẽ lắng xuống đáy và người ta gạn cặn lắng ra một lần nữa. Rượu sau khi được làm xong sẽ được tiếp tục tồn trữ càng lâu càng tốt. 47
  59. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA 1.2.11. Bảo quản rượu vang Một số rượu vang có thể uống ngay sau khi làm rượu vài tháng, ngược lại một số loại cần lưu trữ nhiều năm để chúng có độ chín cần thiết. Đó là sự đặc biệt và hấp dẫn cuả từng loại rượu vang, được quyết định bởi các yếu tố như: thổ nhưỡng, giống, năm thu hoạch, kỹ thuật sản xuất và một điều quan trọng là rượu vang là thức uống theo thời gian. Có một số người cho rằng, rượu vang càng để lâu càng ngon, điều đó chưa thực sự đúng, chắc chắn là rượu vang phải được lưu giữ trong thời gian lâu thì mới đạt được độ hoàn hảo, vì vậy cần phải lưu trữ nó trong khoảng thời gian nhất định nhưng nếu quá lâu so với khoảng thời gian cho phép thì rượu sẽ mất chất lượng. Rượu vang cần được bảo quản ở môi trường tối, thoáng mát, độ ẩm phải đạt 70-75% và nhiệt độ tốt nhất là từ 8-150C. 48
  60. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA CHƯƠNG 2 NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên vật liệu nghiên cứu 2.1.1 Nguyên liệu • Dứa ta được mua tại chợ Phường 2, Quận 10, đường Trần Nhân Tôn, Thành phố Hồ Chí Minh. Dứa chín, quả không dập nát, còn nguyên vẹn, được rửa sạch để khô, tiến hành gọt vỏ, loại bỏ mắt dứa sau đó bảo quản một ngày trong tủ lạnh. Tiếp theo ép lấy nước, loại bỏ bã bằng phương pháp lọc thô. • Saccharomyces cerevisiae được cung cấp bởi phòng thí nghiệm Khoa Công nghệ Sinh học, Thực phẩm và Môi trường của Trường ĐH Công Nghệ Tp.HCM dưới dạng hạt nhỏ, bảo quản trong ống nghiệm, trong môi trường lạnh. • Enzyme pectinase mua tại công ty Brentag • Đường tinh luyện mua tại chợ Bà Chiểu • Axit citric và Na2CO3: dạng bột sau đó pha loãng được cung cấp bởi phòng thí nghiệm Trường ĐH Công nghệ Tp.HCM. • Nước sử dụng nguồn nước tại phòng thí nghiệm. 2.1.2 Dụng cụ và thiết bị • Khúc xạ kế • Cồn kế • Bộ dụng cụ chưng cất cồn • Bình tam giác 100ml • Ống đong 100ml, 500ml • Cốc 100ml, 200ml • Erlen 500ml • Pipet 1ml, 2ml, 5ml, 10ml, 20ml 49
  61. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA • Ống nghiệm • Giá đỡ ống nghiệm • Cân kỹ thuật • Nồi hấp autoclave • Cân phân tích • Máy nuôi lắc • Nồi hấp khử trùng • Máy đo pH Meter • Tủ sấy dụng cụ thiết bị • Máy so màu quang phổ 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp hóa học [9] • Phương pháp đo độ cồn o Xác định hàm lượng cồn bằng phương pháp cồn kế Dịch chưng cất được đổ vào ống đong 100ml, chờ 1 phút rồi thả nhẹ nhàng cồn kế vào giữa khối dung dịch, chờ cồn kế đứng yên đọc kết quả. o Xác định hàm lượng cồn trong vang trực tiếp Lấy vang cho vào erlen 500ml. Dùng máy sục đuổi hết CO2 có trong vang. Đưa vào tủ lạnh để có nhiệt độ 20oC sau đó lấy ra, đổ vào ống đong 250ml, chờ một phút, thả nhẹ cồn kế vào giữa khối dung dịch, chờ cồn kế đứng yên và đọc kết quả. • Phương pháp xác định hàm lượng chất khô bằng Brix kế cầm tay o Nguyên tắc Khi đi từ môi trường (không khí) vào trong một môi trường khác (chất lỏng) tia sáng sẽ bị lệch (khúc xạ). Nếu chất lỏng là một dung dịch chất hòa tan (dung dịch 50
  62. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA đường, muối ), dựa trên độ lệch tia sáng, ta có thể tính được nồng độ của chất hòa tan. o Thao tác - Làm sạch lăng kính bằng cồn 70o trước khi sử dụng. - Lau khô bằng giấy lau kính. - Mỗi lần thay dung dịch kiểm tra đều phải làm sạch và khô lăng kính. - Chỉnh Brix kế vào vị trí có thể quan sát được tốt nhất. - Nhỏ nước cất vào lăng kính. - Nhỏ dung dịch cần đo vào lăng kính. Đọc kết quả. • Phương pháp xác định axit tổng bằng chuẩn độ theo TCVN 4589:1988 Với mẫu là nước màu nhạt, hút 5 - 10ml cho vào bình tam giác 100ml, thêm 20ml nước cất trung tính và 3 giọt dung dịch phenolphtalein 0,1% lắc đều rồi chuẩn độ bằng natri hydroxit 0,1N đến dung dịch có màu hồng nhạt bền trong 30 giây. • Phương pháp DNS xác định lượng đường khử Có một vài tác nhân được dùng để định lượng đường nhờ đặc tính của đường. 3,5 – đinitrosalicylic acid (DNS) có màu vàng trong dung dịch kiềm sẽ bị khử thành 3- amini-5-nitrosalicylic có màu đỏ cam. 2.2.2 Phương pháp đánh giá cảm quan [17] Đánh giá chất lượng sản phẩm theo các chỉ tiêu màu sắc, mùi vị, trạng thái sản phẩm. 51
  63. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Trong phương pháp cảm quan này, một hội đồng đánh giá gồm 5 thành viên được huấn luyện cơ bản sẽ tham gia nhận xét, đánh giá và cho điểm dựa vào bảng 2.1 được xây dựng theo TCVN 3215 – 79: Chỉ tiêu cảm và phương pháp cho điểm sản phẩm rượu ở Việt Nam. Bảng 2.1. Điểm đánh giá chất lượng sản phẩm rượu Chỉ tiêu Điểm chưa Yêu cầu có trọng lượng Độ trong 5 Chất lỏng trong suốt, không vẫn đục và vật thể lạ, màu và màu tươi. sắc 4 Chất lỏng trong suốt, không vẩn đục, có ít vật thể lạ nhỏ, màu tươi. 3 Chất lỏng trong, có tương đối nhiều vật thể lạ nhỏ, màu hơi khác một ít so với màu tươi. 2 Chất lỏng hợi đục, có khá nhiều vật thể lạ nhỏ, thô trầm trọng, màu khác khá nhiều so với màu tươi. 1 Chất lỏng đục, nhiều lắng cặn, có ít vật thể lạ nhỏ trầm trọng, thô, màu không đặc trưng cho sản phẩm. 0 Vẫn đục, màu bẩn. Mùi 5 Hòa hợp, thêm dịu, hoàn toàn đặc trưng cho sản phẩm. 4 Chưa hoàn toàn phù hợp, thêm đặc trưng cho sản phẩm. 3 Hơi nồng, thoảng mùi phụ, ít đặc trưng cho sản phẩm. 2 Nồng, thoảng mùi lạ, ít đặc trưng cho sản phẩm. 1 Nồng, hăng, mùi lạ rõ, không đặc trưng cho sản phẩm. 52
  64. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA 0 Có mùi lạ khó chịu của sản phẩm hỏng. Vị 5 Hòa hợp, êm dịu, hậu vị tốt, hoàn toàn đặc trưng cho sản phẩm 4 Chưa hoàn toàn phù hợp, hậu vừa phải, đặc trưng cho sản phẩm bình thường. 3 Chưa hòa hợp, hơi gắt và xốc, hậu yếu, ít đặc trưng cho sản phẩm. 2 Đắng, xốc, thoảng vị lạ, rất ít đặc trưng cho sản phẩm. 1 Đắng, xốc, vị lạ, không đặc trưng cho sản phẩm. 0 Có vị lạ của sản phẩm hỏng. Hội đồng đánh giá cảm quan gồm 10 thành viên, sau khi mỗi thành viên cho điểm độc lập nhau, lấy giá trị điểm trung bình cho mỗi chỉ tiêu rồi nhân với hệ số trọng lương như sau: o Độ trong và màu sắc : x 0,8 o Mùi : x 1,2 o Vị : x 2,0 Kết quả được tính thành thang điểm 20, dựa vào bảng sau để suy ra mức chất lượng sản phẩm. Bảng 2.2. Phân loại chất lượng rượu vang STT Mức chất lượng Số điểm chung Yêu cầu tối thiệu về điểm trung bình của có trọng lượng của hội đồng cảm quan 1 Loại tốt 18,6 – 20,0 Mùi: 4,8 ; Vị: 4,8 2 Loại khá 15,2 – 18,5 Mùi: 3,8 ; Vị: 3,8 53
  65. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA 3 Loại trung bình 11,2 – 15,1 Mỗi chỉ tiêu: 2,8 4 Loại kém 7,2 – 11,1 Mỗi chỉ tiêu: 1,8 5 Loại rất kém 4,0 – 7,1 Mỗi chỉ tiêu: 1,0 6 Loại hỏng 0 – 3,9 Mỗi chỉ tiêu: <1,0 2.2.3 Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm Sử dụng chương trình statgraphics và excel để xử lý số liệu và vẽ đồ thị. 2.3 Bố trí thí nghiệm 2.3.1 Thí nghiệm 1: Xác định tỷ lệ các thành phần và các chỉ tiêu hóa lý của dứa • Mục tiêu: Xác định được các thông số kỹ thuật trước khi đưa vào quá trình lên men. • Phương pháp tiến hành: Dứa ta được tuyển chọn, rửa sạch, bóc vỏ. Tiến hành cân và xác định tỷ lệ các thành phẩm của dứa theo khối lượng. Cùng lúc đó, áp dụng các phương pháp thí nghiệm để xác định hàm lượng chất khô, đường khử, đường tổng và pH của nguyên liệu. 2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của enzyme pectinase lên lượng dịch quả sinh ra • Mục tiêu: Xác định tỷ lệ enzyme thích hợp để sinh ra lượng dịch quả lớn nhất • Phương pháp tiến hành: 100g dứa được nghiền nhuyễn và lọc sơ. Dịch quả ban đầu sẽ được cho vào 5 erlen đánh số từ 1 đến 5. Cho lần lượt các tỉ lệ bắt đầu từ 0ml, 1ml, 2ml, 3ml đến 4m vào từng erlen rồi đậy kĩ lại và để 54
  66. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA trong thời gian 7 ngày. Sau khi đủ thời gian, tiến hành đo lượng dịch quả được sinhra. • Nhiệt độ: nhiệt độ phòng. 2.3.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men tạo sản phẩm • Mục tiêu: Xác định được thời gian kết thúc quá trình lên men chính, cho rượu có độ cồn cao và cảm quan tốt nhất. • Phương pháp thực hiện: Dứa sau khi qua tuyển chọn được xử lý, bỏ vỏ, sau đó đem đi ép nhuyễn và lọc sơ. Hỗn hợp này sẽ được cho vào bình tam giác với khối lượng là 100g. Sau đó dùng đường tinh luyện hiệu chỉnh hàm lượng chất khô về giá trị 20oBr (Nghiệm thức được trình bày ở bảng 2.3). • Tiếp theo, điều chỉnh pH về giá trị cố định là 4,5. Thêm enzyme pectinase theo kết quả của thí nghiệm 2. Mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần rồi đem hỗn hợp đi thanh trùng bằng NaHSO3 (122g/ml) và cấy giống với tỷ lệ cố định là 7%. Các nghiệm thức được bố trí theo thời gian từ 4 ngày, 5 ngày, 6 ngày, 7 ngày đến 8 ngày và tiến hành đo các thông số theo dõi theo ngày. • Nhiệt độ: nhiệt độ phòng. 2.3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến quá trình lên men chính tạo sản phẩm • Mục tiêu: Xác định được nồng độ chất khô thích hợp cho quá trình lên men tạo sản phẩm có hương vị hài hòa và có giá trị cảm quan cao nhất. Nồng độ chất khô được coi là biểu thị nồng độ đường, mà đường là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình lên men, lượng đường thấp sẽ làm giảm hiệu suất lên men, không tạo được độ cồn lý tưởng cho sản phẩm. Lượng đường cao lại làm tăng sáp suất thẩm thấu làm trạng thái cân bằng sinh lí của nấm nem 55
  67. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA bị mất câng bằng, dẫn đến ức chế không chỉ những tạp khuẩn mà cả nấm men. • Phương pháp tiến hành: 100g dứa sau khi được nghiền nhuyễn và lọc sơ sẽ được cho vào 5 bình tam giác khác nhau đánh số từ 1 đến 5. Sau đó, mỗi bình sẽ được bổ sung lượng đường để hiệu chỉnh hàm lượng chất khô về 160Br, 180Br, 200Br, 220Br, 240Br. Điều chỉnh pH cố định là 4. Bổ sung enzyme pectinase theo kết quả của thí nghiệm 2. Mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần. Hỗn hợp được đem đi thanh trùng bằng NaHSO3 (122g/ml) trong 30p, cấy tỷ lệ giống cố định là 7% để thực hiện quá trình lên men theo thời gian tối ưu lấy kết quả từ thí nghiệm 2, tiến hành đo các thông số cần theo dõi. • Nhiệt độ: nhiệt độ phòng. 2.3.5. Thí nghiệm 5. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men chính tạo sản phẩm • Mục tiêu: Xác định được pH ban đầu thích hợp cho quá trình lên men tạo sản phẩm tạo điều kiện cho sản phẩm có hương vị hài hòa, có giá trị cảm quan cao nhất. pH có ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men, ở pH thấp sẽ ức chế vi khuẩn nhưng pH quá thấp cũng sẽ ức chế hoạt động cuả nấm men, ngược lại, ở pH quá cao sản phẩm chính tạo thành là glycerin chứ không phải là etanol như ta mong muốn. • Phương pháp tiến hành: 100g dứa sau khi được nghiền nhuyễn và lọc sơ sẽ được cho vào 5 bình tam giác, bổ sung đường theo kết quả của thí nghiệm 4. Sau đó điều chỉnh pH lần lượt với các tỉ lệ là 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5. Bổ sung enzyme pectinase theo kết quả của thí nghiệm 2. Mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần. Hỗn hợp sẽ được thanh trùng bằng NaHSO3 (122g/ml) trong 30p, cấy giống với tỷ lệ cố định 7% để thực hiện quá trình lên men theo thời gian từ kết quả của thí nghiệm 3. Sau thời gian lên men, tiến hành đo thông số. • Nhiệt độ: nhiệt độ phòng. 56
  68. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA 2.3.6. Thí nghiệm 6. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến quá trình lên men chính tạo sản phẩm • Mục tiêu: Xác định được tỷ lệ men giống bổ sung thích hợp cho quá trình lên men tạn sản phẩm có hương vị hài hòa và có giá trị cảm quan cao nhất. Cho đến nay, người ta vẫn không khẳng định là để nước quả lên men tự nhiên thì sẽ cho sản phẩm rượu vang tốt, do vậy với sản xuất ở qui mô công nghiệp có thể nói sự cần thiết là phải bổ sung men giống vào nước quả lên men. • Phương pháp tiến hành: 100g dứa nghiễn nhuyễn sau đó được lọc sơ, bổ sung đường theo kết quả của thí nghiệm 4 và điều chỉnh pH theo kết quả của thí nghiệm 5. Sau đó đem hỗn hợp đi thanh trùng bằng NaHSO3 (122g/ml) trong 30p rồi tiến hành cấy giống theo các tỷ lệ 1%, 3%, 5%, 7%, 9%. Bổ sung enzyme pectinase theo thí nghiệm 2. Mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần. Thời gian lên men dựa theo kết quả của thí nghiệm 3. Sau khi lên men hoàn tất, tiến hành đo các thông số theo dõi. 2.3.7. Thí nghiệm 7. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men phụ đến chất lượng sản phẩm • Mục tiêu: Xác định được thời gian lên men phụ thích hợp cho quá trình lên men tạo sản phẩm có hương vị hài hòa có giá trị cảm quan cao nhất • Phương pháp tiến hành: 100g dứa sau khi nghiền nhuyễn phối trộn đường theo thí nghiệm 4 và enzyme pectinase theo thí nghiệm 2. Điều chỉnh pH theo thí nghiệm 5. Đem hỗn hợp đi thanh trùng bằng NaHSO3 (122g/ml) trong 30 phút, tỷ lệ cấy giống theo thí nghiệm 6 và thời gian lên men chính theo thí nghiệm 3. Sau thời gian lên men chính, tiếp tục thực hiện quá trình lên men phụ ở 4oC theo thời gian 5 ngày, 10 ngày, 15 ngày, 20 ngày. Sau đó tiến hành đo các thông số theo dõi 57
  69. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA 58
  70. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA 2.3.8 Bố trí quy trình nghiên cứu dự kiến Dứa ta chín Xử lý nguyên liệu Bổ sung đường, pH Nghiền nhuyễn theo thí nghiệm 3,4 Cấy S.cerevisiae theo Sunfit hóa mật độ thí nghiệm 5 Lên men chính Nhiệt độ phòng Thời gian: theo TN2 Lọc Cặn Lên men phụ Lọc Cặn Chiết chai Rượu vang dứa Hình 2.1: Quy trình sản xuất rượu vang dứa 59
  71. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA 2.3.9 Kiểm tra chất lượng vi sinh và hóa sinh, cảm quan và sơ bộ tính chi phí sản xuất của sản phẩm ở phòng thí nghiệm 2.3.9.1. Các chỉ tiêu vi sinh vật ▪ Định lượng tổng số vi sinh vật hiếu khí ▪ Định lượng tổng Coliform ▪ Định lượng tổng số nấm men, nấm mốc ▪ Định tính E.Coli 2.3.9.2. Các chỉ tiêu hóa sinh ▪ Tổng lượng chất rắn hòa tan (%) – đo bằng khúc xạ kế Atago ▪ Độ cồn đo 3 ngày/lần – đo bằng cồn kế có vạch đo rượu và nhiệt độ ▪ pH của dịch lên men 3 ngày/lần bằng máy đo pH 2.3.9.3. Tiến hành đánh giá cảm quan và chất lượng sản phẩm 2.3.9.4. Tiến hành sơ bộ hoạch toán chi phí sản xuất sản phẩm 60
  72. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết quả xác định các thành phần và các chỉ tiêu hóa lý của dứa Trước khi sử dụng nguyên liệu là dứa ta để lên men tạo rượu vang, dứa đã được chọn lựa kỹ càng trong tình trạng tốt nhất. Xác định thành phần nguyên liệu có kết quả như sau: Bảng 3.1: Thành phần khối lượng của dứa ta SLM Trọng lượng(g) Trọng lượng Trọng lượng Tỷ lệ thịt thịt(g) vỏ(g) quả(%) 1 1200,75 827,5 373,25 69 2 1100,8 738,54 362,26 67,1 3 1023,34 696,26 327,08 68,04 4 1078,76 718,45 360,31 66,6 5 1123,01 768,12 354,89 68,4 6 1042,28 668,72 373,56 64,15 7 989,54 666,12 323,42 67,31 8 1205,23 860,38 389,85 71,38 9 1189.48 810.23 378.25 68.11 10 995.67 697.11 298.56 70.01 Trung 904.858 745.143 354.143 68.01 bình Sau khi tiến hành khảo sát các thành phần về khối lượng của dứa và tính hiệu suất thu hồi thịt quả, thịt dứa tiếp tục được xử lý, nghiền nhuyễn nhằm khảo sát các chỉ tiêu hóa lý tiếp theo. Kết quả thu được như sau: 61
  73. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Bảng 3.2 Các chỉ tiêu hóa lý của dịch dứa Chỉ tiêu Dịch dứa sau khi nghiền Nồng độ chất khô 17% pH 4,5 Đường tổng 14,8% Đường khử 4,56% ❖ Thảo luận: Dựa vào bảng thống kê 3.1, có thể thấy trong lượng trung bình của quả dứa là 904.858g với hiệu suất thu hồi thịt quả khá cao với tỉ lệ 68.01%. Điều này cho thấy việc dùng thịt quả dứa tiến hành sản xuất rượu vang hoàn toàn đầy đủ khả năng đáp ứng hiệu quả kinh tế. Tiếp theo, từ bảng 3.2 ta có thể thấy các chỉ tiêu hóa lý của quả dứa ta. Hàm lượng đường trong nguyên vật liệu ban đầu đóng vai trò hết sức quan trọng trong qua trình lên men rượu vang. Vì lí do đó, việc khảo sát hàm lượng chất khô có sẵn cũng như lượng đường tổng, đường khử là cần thiết. Dựa vào kết quả khảo sát, nồng độ chất khô của quả dứa trung bình là 17%, nó không quá thấp cho sự phát triển của nấm men Tuy nhiên, nhằm mục đích cho quá trình lên men chính diễn ra một cách tốt nhất và thuận lợi ta nên bổ sung thêm một lượng đường phù hợp để sản phẩm có thể đạt chất lượng cao. Ngoài ra, hàm lượng chất khô cũng như hàm lượn đường tổng 14.8% và đường khử 4.56% của dứa khá cao hơn so với các loại trái cây khác. pH là giá trị cuối cùng trong bảng khảo sát. Việc xác định pH cũng là một yếu tố rất quan trọng vì pH là một trong những tác nhân ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình lên men chính tạo rượu vang. Giá trị pH trung bình của quả dứa ta là 4,5. Giá trị pH này hoàn toàn đáp ứng được điều kiện phát triển tốt cho nấm men. 62
  74. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Từ những lý do trên cho thấy, ta có đủ điều kiện để kết luận quả dứa ta là một nguyên liệu phù hợp cho quá trình sản xuất rượu vang. 3.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme pectinase lên lượng dịch quả sinh ra [22] [23] Việc trích ly dịch quả trong quá trình sản xuất rượu vang nói chung là vấn đề được quan tâm rất nhiều vì nó ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng của sản phẩm sau khi lên men. Có nhiều nghiên cứu sử dụng enzyme pectinase phục vụ cho mục đích này. Enzyme pectinase thuộc nhóm enzyme thủy phân. Nó sử dụng cơ chất là pectin và sản phẩm sau khi thủy phân là acid pectic và methanol. Enzyme pectinase được sử dụng nhiều trong công nghiệp chế biến trái cây nhằm mục đích gia tăng hiệu suất thu hồi dịch quả, cải thiện chất lượng và có tác dụng làm trong dịch quả (Nilay Demir et al, 2000). Salmah Yusof (1994) cho rằng sử dụng enzyme pectinase để trích ly dịch quả của mãng cầu xiêm làm hiệu suất trích ly gia tăng 41%. Cùng với nhiều nghiên cứu khác về khả năng ly trích của enzyme pectinase trên các loại quả khác như chuối (Lê Mỹ Hồng, 2005), chà là (Al-Hooti,2002), khả năng ly trích dịch dứa từ quả dứa là rất cao. Nhằm cải thiện chất lượng rượu vang dứa thông qua việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu tạo ra sản phẩm có chất lượng cao vàan toàn, mục tiêu của nghiên cứu này là khảo sát khả năng sử dụng enzyme pectinase trong công đoạn thu hồi dịch quả. Bảng 3.3: Bố trí thí nghiệm khảo sát tỷ lệ enzyme pectinase Hàm 0ml 1ml 2ml 3ml 4ml 5ml lượng enzyme 63
  75. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA Lượng 60ml 75,5ml 78ml 82ml 82,5ml 82,5ml dịch quả ❖ Thảo luận Như trên, ta biết enzyme pectinase có những ảnh hưởng vô cùng tích cực lên quá trình sản sinh dịch quả. Enzyme pectinase được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp sản xuất nước trái cây cũng như rượu từ trái cây và các ngành công nghiệp khác. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là ta có thể cho enzyme pectinase càng nhiều càng tốt mà việc xác định hàm lượng enzyme pectinase vừa đủ cho quá trình sản xuất là hết sức quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất kinh tế cũng như chất lượng của sản phẩm. Dựa vào bảng khảo sát 3.3 ta có thể thấy hàm lượng dịch quả tăng dần song song với tỷ lệ enzyme được cho vào. Qua kết quả khảo sát, hàm lượng enzyme phù hợp cho 100g dứa là 4ml. Vì với 5ml enzyme pectinase cũng cho gần nha một lượng dịch quả tương tự, điều này có thể hiểu rằng do lượng dịch quả được sinh ra trong 100g dứa đã đạt mức tối đa, tiếp tục tăng thêm enzyme chỉ dẫn đến sự dư thừa. Với 100g dứa, ta thu được 82.5ml dịch quả. Một tỉ lệ cao và phù hợp với nhu cầu sản xuất rượu vang, đáp ứng tốt hiệu quả kinh tế sản xuất rượu vang. 3.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men tạo sản phẩm [26][27] Thời gian là một trong những yếu tố quan trọng và ảnh hưởng to lớn đến quy trình cũng như kết quả của sản phẩm lên men. Nhiều yếu tố từ hoàn cảnh lên men đến nguyên liệu lên men đều có khả năng ảnh hưởng đến thời gian lên men như nhiệt độ, pH, hàm lượng chất khô. Trong số đó, yếu tố nhiệt độ có sự tác động đến thời gian lên men một cách rõ ràng và trực tiếp nhất. Khi quá trình lên men diễn ra ở nhiệt độ cao, thì thời gian cần cho lên men sẽ diễn ra ngắn hơn. Nhiệt độ càng cao, thời gian lên men càng ngắn và ngược lại. Tuy nhiên, khi nói đến hương vị của 64
  76. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TỪ QUẢ DỨA rượu vang, nhiều tài liệu và tác giả cho rằng khi rượu được lên men ở nhiệt độ thấp hơn sẽ dẫn đến sản phẩm có mùi vị thơm ngon hơn. Khi hiện tượng sủi bọt khí ở dịch lên men có dấu hiệu dừng lại, điều đó biểu hiện cho sự kết thức của quá trình lên men. Việc khảo sát và thí nghiệm nhằm tìm ra thời gian lên men thích hợp là rất quan trọng cho sản phẩm vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm rượu vang. Đầu tiên, nếu chúng ta chọn thời gian lên men quá ngắn, quá trình lên men sẽ không thể diễn ra hoàn toàn, độ cồn sẽ không đủ cao và chất lượng sản phẩm cũng không đạt đến tiêu chuẩn cho phép. Ngược lại, nếu thời gian lên men chính quá dài, ngoài thu được sản phẩm chính chúng ta còn phải gặp những sản phẩm phụ không mong muốn được sinh ra trong thời gian dư thừa, độ cồn cũng giảm dần và tạo điều kiện thích hợp cho những vi sinh vật tạp nhiễm gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, nặng hơn là làm sản phẩm hoàn toàn hư hại. Hơn nữa, quy trình lên men cần bảo đảm thời gian vừa phù hợp với mục đích tạo ra một sản phẩm ngon, chất lượng cao, vừa phù hợp với mục đích kinh doanh cũng như lợi nhuận. Do đó, khảo sát tiến hành ở nhiệt độ phòng với thời gian lên men từ 4 đến 8 ngày, các thông số theo dõi được đo theo từng ngày và ở bảng 3.3, kết quả cho thấy: Bảng 3.4: Biến đổi hóa học và cảm quan theo thời gian lên men. Độ cồn Độ brix Acid tổng Tổng điểm CTTD (g/l) cảm quan Thời gian 4 ngày 10,2 5,03b ± 0,19 6,83a ± 0,10 8 5 ngày 11,6 4,6bc ± 0,15 6,71a ± 0,08 9,2 6 ngày 12,5 4,43c ± 0,30 5,73b ± 0,07 12 65