Luận văn Sản xuất và tồn trữ rượu vang chuối xiêm bằng công nghệ Enzyme, quy mô xưởng thực nghiệm

ân hủy đường không có sự hiện diện của oxy như quá trình lên men lactic, len men rượu, butylic… - Lên men hiếu khí: là sự phân hủy đường có sự hiện diện của O2 như quá trình lên men acid acetic, acid citric… Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 18 Lên men rượu, bia đều là quá trình lên men yếm khí với sự có mặt của nấm men. Nấm men chuyển hóa đường thành rượu etylic và CO2. Người ta còn gọi lên men là quá trình cồn hóa, rượu hóa. Trong quá trình lên men rượu người ta chia làm hai thời kì chính: - Thời kì phát triển sinh khối: giai đoạn này với sự có mặt của O2 tế bào nấm men phát triển sinh khối (gia tăng kích thước và số lượng). - Thời kì lên men chuyển đường thành rượu và CO2: giai đoạn này, nấm men hấp thụ các chất dinh dưỡng và sử dụng các enzyme sẵn có của mình để thực hiện xúc tác sinh hóa trong quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống tạo thành rượu và CO2. 2.5.3.2 Cơ chế của quá trình lên men Nấm men là loài kị khí không bắt buộc. Nhưng đặc điểm của quá trình lên men bởi nấm men là sự lên men không có sự hiện diện của oxygen. Các nấm men sử dụng đường đơn (từ trái, mật) hoặc từ tinh bột, hạt ngũ cốc đã trải qua giai đoạn thủy phân thành đường đơn. Tất cả các nấm men đều sử dụng đường hexose theo lộ trình đường phân. Cơ chế của quá trình lên men rượu xảy ra như sau: Đường và chất dinh dưỡng của quá trình lên men được hấp thụ khuếch tán vào trong tế bào nấm men, qua màng tế bào. Trong khi nước ra vào tự do vào trong tế bào nấm men thì đường và các chất dinh dưỡng khác được màng tế bào chỉ cho đi vào mà không cho quay ra. Trong tế bào nấm men, nhờ hoạt động sống của tế bào, nhờ sự xúc tác của hàng loạt các men, mà những phản ứng sinh hóa rất phức tạp xảy ra và dẫn đến tổng hợp chất này, phân hủy chất kia. Rượu etylic và CO2 tạo thành liền thoát ra khỏi tế bào và khuếch tán rất nhanh vào môi trường xung quanh. Rượu tan tốt trong nước do vậy nó khuếch tán rất nhanh vào môi trường. CO2 thoát ra, bám vào tế bào nấm men, khi bọt khí CO2 đạt đến độ lớn nào đó thì lực nâng của chúng vượt quá trọng lượng tế bào nấm men, và thế là bọt khí mang tế bào nấm men nổi lên bề mặt dịch lên men, khi gặp không khí, CO2 thoát ra đi vào không khí, còn tế bào nấm men bị chìm xuống … và CO2 lại bám vào,… Cứ như vậy, tế bào nấm men vốn dĩ không chuyển động mà thành chuyển động trong môi trường. Đây là điều có lợi, tạo điều kiện lên men tốt do liên tục khuấy trộn được môi trường. Quá trình lên men cứ diễn ra như vậy, đến khi bọt khí CO2 không còn sủi lên bề mặt của dịch lên men thì có thể xem như quá trình lên men kết thúc. Sau quá trình lên men, ta thu được sản phẩm rượu vang. 2.5.4 Các sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian của quá trình lên men 2.5.4.1 Sự tạo thành acid Trong quá trình lên men rượu luôn tạo các acid hữu cơ bao gồm: acid acetic, acid lactic, acid citric, acid pyrovic và acid succinic nhưng nhiều hơn cả là acid acetic và Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 19 acid latic. Acid acetic có thể được tạo thành từ phản ứng oxy hoá khử giữa hai aldehyde acetic trong đó 1 phân tử bị oxy hoá, phân tử thứ hai sẽ bị khử: CH3CHO + CH3CHO + H2O = CH3COOH + C2H5OH Acid lactic được tạo bởi pyrovat dehydronase theo phản ứng: CH3CO-COOH + NAD.H2 = CH3CHOHCOOH + NAD Hoặc CH2O(H2PO3)CHOHCHO + H2O = CH3CHOHCOOH + H3PO4 Acid citric theo Laphon được tạo từ aldehyde acetic. Phản ứng được biểu diễn tổng quát như sau: 9CH3CHO + 4H2O = (CH2COOH)2C(OH)COOH + 6CH3CH2OH Acid succinic được tạo thành có thể theo hai con đường: dehydro và trùng hợp hai phân tử acid acetic với một phân tử aldehyde acetic: 2CH3-COOH + CH3CHO = COOHCH2CH2COOH + C2H5OH Hoặc được tạo thành do deamin acid glutamic. Trường hợp này aldehyde glyceric tiếp nhận hydro và tạo ra cả glycerin. Phương trình tổng quát tạo acid succinic cùng với glycerin từ acid glutamic được biểu diễn như sau: C6H12O6 + COOH-CH2-CH2-CHNH2COOH + 2H2O = COOH-CH2CH2COOH + 2C3H8O3 +NH3 + CO2. Glycerin và aldehyde đều là sản phẩm trung gian của lên men rượu. Trong điều kiện lên men nhằm mục đích chỉ thu rượu etylic, người ta khống chế pH dịch lên men trong giới hạn 4,5 – 5,2. Với điều kiện ấy lượng glycerin tạo thành chỉ chiếm 0,3 – 0,45% dịch giấm chín, tương ứng tiêu tốn đường 2 – 3% so với lượng đưa vào. Nếu tăng pH tới kiềm thì lượng đường tham gia tạo glycerin tăng tới 23,4% và đường tạo aldehyde nhưng chưa chuyển thành rượu đạt 11,9%. Lên men đường xảy ra theo phương trình: 2C6H12O6 + H2O = 2C3H8O3 + CO2 + CH3COOH + CH3CH2OH 2.5.4.2 Sự tạo thành rượu bậc cao Một trong những sản phẩm phụ quan trọng được tạo thành trong quá trình lên men rượu, là các rượu có số nguyên tử carbon lớn hơn hai. Các alcol này tuy ít nhưng nếu lẫn vào etylic sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm. Đó là các alcol propylic, izobutylic, izoamylic, amylic… Hàm lượng của chúng chỉ khoảng 0,4 – 0,5% so với cồn etylic nhưng gây cho sản phẩm có mùi khó chịu. Các alcol này có Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 20 tên chung là dầu fusel là do nấm men sử dụng nitơ của các acid amin. Phương trình tổng quát quá trình tạo thành alcol có phân tử cao được đơn giản theo phản ứng: R-CH(NH2)-COOH + H2O = RCH2OH + NH3 + CO2. Như vậy việc tạo thành alcol cao phân tử gắn liền với sự biến đổi của acid amin xảy ra trong điều kiện yếm khí chỉ có thể đồng thời với lên men rượu, sự tạo thành alcol cao phân tử khi lên men là do axit amin bị mất NH3, sau đó mất CO2 và cuối cùng aldehyde bị khử để tạo ra alcol. Bằng con đường tương tự, nhiều acid amin cũng được tạo thành như valin và izolơxin… chúng là tiền đề để tạo ra các alcol bậc cao sau này. Thực ra quá trình amin hoá acid pyrovic xảy ra rất phức tạp, qua nhiều giai đoạn có liên hệ chặt chẽ với nhau. Acid acetic tạo thành có hoạt tính cao lại tác động cho các quá trình khác tiếp theo. 2.5.4.3 Sự tạo thành ester và các sản phẩm phụ khác - Sự tạo thành ester Song song với việc tạo ra acid và alcol, dưới tác dụng của enzyme trong nấm men, các acid và alcol sẽ tác dụng lẫn nhau để tạo ra những ester tương ứng. Phương trình tổng quát: R1CH2OH + R2COOH = R2COO-CH2R1 + H2O Ester etylic có thể được tạo thành do rượu etylic kết hợp với acid acetic hoặc do sự tham gia phản ứng của các aldehyde. - Sự tạo thành methanol Trong quá trình nấu nguyên liệu, các chất pectin ester của acid polygalacturonic bị thủy phân tạo thành acid pectic và rượu metylic. - Sự tạo thành fufurol Đường chứa trong nguyên liệu chủ yếu là saccarose, glucose, fructose và một ít maltose được tạo thành trong thời gian nấu. Ở nhiệt độ cao các đường sẽ bị phân hủy và mất nước để tạo thành caramen, fufurol, oxymetyl fufurol và melanoidin. Đường pentose bị mất ba phân tử nước tạo thành fufurol. - Sự tạo thành aldehyde Là sản phẩm của quá trình trao đổi chất ở nấm men và cũng có thể được tạo thành qua con đường oxy hóa các loại rượu. Chủ yếu là hàm lượng acetaldehyde, acid pyruvic acetaldehyde. Lượng sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian tạo thành trong quá trình lên men phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Chúng thay đổi theo nhiệt độ, pH, mức độ sục khí cũng như chủng giống nấm men và cả nguồn nguyên liệu. Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 21 2.6 NHỮNG YẾU TỐ CHỦ YẾU ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU 2.6.1 Ảnh hưởng của nồng độ đường Nguyên liệu chính của quá trình lên men là glucid, nên nồng độ đường ảnh hưởng lớn đến hiệu suất lên men đường thành rượu trong khoảng nồng độ đường phù hợp từ 10- 15%. Nồng độ đường quá cao sẽ ức chế nấm men và năng lực lên men rượu giảm. Khi nồng độ đường 30- 35% sự lên men gần như đình chỉ. Nếu nồng độ đường quá thấp, năng lực lên men cũng giảm. 2.6.2 Ảnh hưởng của oxy Sự sinh trưởng và phát triển của nấm men trong thời gian lên men rượu vang phụ thuộc vào số lượng oxy của không khí. Oxy của không khí được đưa vào môi trường khi bắt đầu lên men bằng những bọt không khí nhỏ có tác dụng kích thích sinh sản cho tế bào nấm men. Tuy nhiên, lên men rượu là quá trình lên men yếm khí. Trong điều kiện yếm khí, nấm men sẽ lên men đường tạo rượu và CO2. Còn trong điều kiện đầy đủ oxy, nó có khả năng oxy hóa đường thành CO2, H2O và tăng sinh khối sẽ kìm hãm lên men rượu chính bằng oxy “ Hiệu ứng Pasteur”. 2.6.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ là yếu tố cần thiết ảnh hưởng lớn đến nấm men và sự lên men. Thông thường nhiệt độ tốt cho quá trình lên men là 30-320 C. Nhiệt độ khoảng hơn 500C và dưới 00C sự lên men hầu như đình chỉ. 2.6.4 Ảnh hưởng của pH pH có ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men. Thông thường độ pH của dịch quả nằm trong khoảng 2,8- 3,8. Nhưng pH thích hợp cho môi trường lên men là 4,0- 4,5. Nấm men có thể phát triển trong môi trường có pH từ 2,0- 8,0 nhưng vẫn thích hợp nhất là 4,0- 4,5. Vì vậy, trong lên men rượu người ta thường lên men ở pH 3,8- 4,0 để ngăn ngừa khả năng nhiễm vi khuẩn. Vì vi khuẩn bắt đầu phát triển ở pH 4,2. Tuy nhiên, trong thực tế có những loài vi khuẩn quen dần với pH thấp nên ngoài việc ứng dụng điều chỉnh pH thích hợp còn phải kết hợp sử dụng thuốc sát trùng. Ở mức pH 8,0 thì nấm men phát triển rất kém ngược lại vi khuẩn phát triển rất mạnh. Để tạo pH thích hợp trong môi trường nuôi cấy nấm men (kể cả lên men) người ta có thể bổ sung vào trong môi trường bất cứ loại acid nào, miễn là anion của acid không gây ảnh hưởng mạnh đến trung tâm hoạt động của nấm men. 2.6.5 Ảnh hưởng của nồng độ rượu tạo thành Rượu tạo ra trong quá trình lên men có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình lên men. Sản phẩm chủ yếu của quá trình kị khí là ethanol, ethanol kìm hãm hoạt động của tế Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 22 bào nấm men, tuy nhiên tùy theo nồng độ. Thông thường, nấm men lên men đến nồng độ rượu đạt 12- 14%. Một số ít nấm men có thể lên men đạt nồng độ rượu 17- 20%. Với nồng độ rượu cao hơn sẽ ức chế nấm men và kìm hãm lên men rượu. 2.6.6 Ảnh hưởng của CO2 Hàm lượng CO2 hình thành trong quá trình lên men thường hạn chế mạnh sự sinh sản của nấm men rượu vang. CO2 như là một chất trao đổi, trong nồng độ xác định nó có tác dụng kìm hãm hoặc làm ngừng sinh sản của nấm men. Theo nghiên cứu của Miuler-Thurrau, khi: Hàm lượng CO2 trong rượu vang đạt 0,25% trọng lượng thì việc sinh sản của nấm men đình trệ. Hàm lượng CO2 trong rượu vang đạt 1,5% trọng lượng thì nấm men không còn sinh sản được nữa. (Bùi Ái, 2003) 2.7 VI SINH VẬT TRONG RƯỢU Vi khuẩn có thể phát triển trong rượu là vi khuẩn acid acetic và acid lactic và 2 loại này đòi hỏi cần phải có oxy. Vi khuẩn acetic cần có oxy để phát triển và chuyển thành giấm trong khi vi khuẩn acid lactic phát triển tốt trong điều kiện hàm lượng oxy thấp. Trong nước quả, ngoài nấm men còn có nhiều loại vi khuẩn. Vi khuẩn khó nghiên cứu hơn nấm men vì kích thước nhỏ hơn nấm men nhiều. Chỉ gần đây nhờ có kính hiển vi điện tử mới biết rõ thêm về cấu trúc của chúng. Nấm men chuyển đường thành rượu, gây một sự thay đổi có ích, còn vi khuẩn thì tác động đến nhiều thành phần của nước quả hay của rượu, chuyển thành các chất có hại làm cho rượu có vị chua, vị đắng, có mùi hôi … 2.7.1 Hư hỏng do vi khuẩn acetic Rượu vang để tiếp xúc rộng rãi với không khí chỉ sau vài tuần bị một màng trắng bao phủ đó là màng giấm. Vi khuẩn giấm biến rượu etylic thành acid acetic, do đó rượu vang có mùi giấm. Một phần nhỏ acid acetic lại hợp với rượu etylic thành một este, etyl acetate và chất này có mùi chua gắt, khó chịu hơn cả giấm. Người ta nếm rượu căn cứ vào mùi etyl acetate để đánh giá rượu có bị chua giấm hay không. Phản ứng tạo thành giấm C2H5OH + O2 = CH3COOH + H2O Tuy nhiên, Peynaud cho rằng mùi chua giấm là do etyl acetate, một este được hình thành bởi vi khuẩn acetic C2H5OH + CH3COOH = CH3COOC2H5 + H2O Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 23 Một số vi khuẩn lên men giấm sản xuất ra nhiều etyl acetate hơn những sản phẩm khác, etyl acetate có thể bị mất do sự bay hơi trước khi lên men và hòa vào trong rượu. Vi khuẩn giấm phát triển mạnh hay yếu, tùy thuộc các nhân tố sau đây: - Số lượng khuẩn ban đầu, do đó phải tìm cách lọc, giữ vệ sinh để giảm lượng này và rất khó loại hoàn toàn - Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn. Ví dụ lượng acid acetic hình thành ở 280C cao gấp đôi ở 230C - Độ pH cũng ảnh hưởng lớn, rượu càng chua vi khuẩn giấm càng khó sinh sản, ví dụ dưới pH 3,2 rất ít khi thấy xuất hiện vi khuẩn giấm - Polyphenol - tanin có tác dụng kìm hãm (nhẹ) - Các vitamin ảnh hưởng cũng như đối với vi khuẩn lactic, cần thiết nhất là acid pantothenic, nicotinamic, đôi khi thiamin (B1) - Vi khuẩn giấm cần rất nhiều oxy. Ví dụ muốn tăng acid bay hơi 0,8 g trong một lít rượu vang, vi khuẩn phải có tối thiểu 2 lít không khí. Vì vậy, giữ rượu vang trong chai, lọ nút kín, không cho tiếp xúc với không khí là cách tốt nhất để chống bệnh chua giấm. Vì có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của men giấm nên mặc dù có vi khuẩn nhưng không nhất thiết rượu vang nào cũng bị bệnh chua giấm. 2.7.2 Hư hỏng do vi khuẩn acid lactic 2.7.2.1 Sinh thái khuẩn lactic Loại vi khuẩn này có thể hiện diện ở bất cứ nơi đâu như trên nguyên liệu, trong xưởng rượu trên các dụng cụ chế rượu cũng có. Không phải tất cả các vi khuẩn này đều có thể tồn tại. Do một số không thể sinh sản được vì pH quá thấp, có độ cồn tăng lên dần thì khuẩn bị ức chế. Cuối cùng chỉ có một tỉ lệ rất thấp các khuẩn có mặt ở quả lúc đầu sống sót và sau này gây lên men malolactic (biến acid malic thành acid lactic), nhờ thích ứng được dần dần với điều kiện môi trường có cồn chúng sinh sản rất chậm sau một thời gian tiềm sinh. Cần chú ý là trong quá trình lên men, điều kiện không thuận cho vi khuẩn lactic tăng dần, nhất là khi người ta cho thêm các men với số lượng lớn. Tế bào nấm men đông hơn, thích hợp với cồn, với pH thấp hơn nên chiếm hết thức ăn của vi khuẩn, và khi cho thêm SO2 vào lại thuận cho nấm men hơn là cho vi khuẩn vì nấm men chịu đựng giỏi hơn. Như vậy lên men malolactic bắt đầu không muộn hơn lên men rượu, nhưng bị kìm hãm dần lại và chỉ diễn ra thực sự vài ngày hoặc vài tuần sau khi lên men rượu xong và là kết quả của sự thích nghi dần của một số tế bào vi khuẩn giỏi chịu đựng. Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 24 2.7.2.2 Hoạt động của khuẩn lactic Trong tự nhiên, lên men lactic diễn ra như nói trên, ngay những giờ đầu sự lên men lactic bắt đầu nhưng sau đó ngừng lại vì vi khuẩn lactic bị rượu etylic hình thành ức chế. Sau khi lên men rượu xong chỉ còn một số ít vi khuẩn, 2/3 số rượu thăm dò có khoảng trên 10000 vi khuẩn/cc trong khi phải có khoảng 1.000.000 thì acid malic mới bị phân hủy đáng kể. Sau một thời gian tiềm sinh từ vài ngày đến vài tuần lễ, số lượng vi khuẩn lactic tăng dần, quá trình lên men malolactic mới bắt đầu. Sau khi acid malic bị phân hủy hết thì số lượng vi khuẩn lactic lại giảm. Các yếu tố ảnh hưởng đến khuẩn lactic - Độ pH có ảnh hưởng lớn: pH thích hợp cho vi khuẩn lactic là 4,2-4,5, nhưng ở độ pH này, vi khuẩn lactic thường là vi khuẩn que (lactobacillus) có khuynh hướng phân hủy không phải acid malic mà là đường, acid tatric... làm hỏng rượu. Nếu pH thấp 3,5-3,2 thì vi khuẩn hoạt động rất khó khăn và chỉ còn sống sót một số vi khuẩn cầu (Leuconostoc) - Nhiệt độ tác động đến vi khuẩn cũng giống như đối với nấm men. Nhiệt độ thích hợp nhất là vào khoảng 25-300C. Tuy nhiên nhiệt độ lên tới 300C khi lượng rượu etylic đã cao thì vi khuẩn lactic có thể bị diệt. Vì vậy khi lên men malolactic giữ rượu ở 20-250 thích hợp - Yêu cầu đối với oxy: Người ta thường cho khuẩn lactic yếm khí, trái với khuẩn giấm háo khí. Thực ra khuẩn lactic có thể chịu được yếm khi nhưng nếu có oxy hòa tan trong nước thì hoạt động có phần tốt hơn khi hoàn toàn yếm khí - Yêu cầu đối với acid amin: Mỗi loài vi khuẩn có những yêu cầu nhất định đối với từng loại acid amin.Ví dụ như yêu cầu của vi khuẩn cầu cao hơn vi khuẩn que về mặt này - Yêu cầu đối với cac vitamin: Cũng như nấm men, vi khuẩn cần có những vitamin nhất định ở trong môi trường và về mặt này yêu cầu của vi khuẩn que lại cao hơn vi khuẩn cầu. Acid pantothenic và nicotinic nói chung cần thiết cho đa số khuẩn; Riboflavin (B2), acid folic và đôi i khi thiamin (B1) hoặc cần thiết hoặc có tinh chất kích thích tùy theo loại khuẩn. 2.7.2.3 Kết quả hoạt động của khuẩn lactic lên men malolactic và các bệnh rượu - Lên men malolactic, vi khuẩn lactic gây nên những sự thay đổi trong rượu đa số là có hại, chỉ có một sự thay đổi có ích như biến acid malic thành acid lactic. Acid malic trong công thức có 2 nhóm –COOH, acid lactic có một nhóm –COOH, nên khi biến acid malic thành acid lactic giảm độ chua được một nữa, rượu dịu đi. Ngoài ra, acid malic có vị chua gắt, khó chịu, còn acid lactic có vị mềm hơn Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 25 - Lên men malolactic không cung cấp năng lượng cho vi khuẩn lactic cho nên vi khuẩn lại phải phân hủy các thành phần khác của rượu để lấy năng lượng. Vì vậy không có khuẩn lactic nào hoàn toàn có ích cả. Thực ra, người ta phân biệt hai nhóm vi khuẩn lactic, nhóm thứ nhất bao giờ cũng nguy hiểm vì phân hủy các thành phần khác của rượu nhiều hơn là phân hủy acid malic, nhóm thứ hai thường chỉ quen phân hủy acid malic và là vi khuẩn có ích và chỉ có hại trong những điều kiện đặc biệt. Trong quá trình chế biến rượu, khi theo dõi lên men rượu, đồng thời cũng phải theo dõi lên men malolactic. Phải phân tích định kỳ đều đặn độ chua tổng cộng, acid bay hơi, lượng acid malic. Khi nào hết acid malic thì gạn cặn, lọc để loại bớt vi khuẩn, nếu cần tiệt trùng. Trong rượu vang, ảnh hưởng của vi khuẩn lactic chỉ có lên men malolactic là tăng chất lượng của vang. Những biến đổi khác do vi khuẩn lactic gây ra đều có hại vì phá hủy các thành phần cơ bản của vang, làm cho vang bị bệnh. Các loại bệnh trong rượu vang thường gặp: Bệnh vang dính (vins filants): Khi rót rượu ra cốc vang không chảy đều, lỏng như nước mà dính như có hồ nếp. Đó là do khuẩn lactic nhất là loại Leuconostoc, trong những điều kiện nhất định, tiết ra quanh mình một loại đường riêng gọi là dextran. Bệnh này thường kéo theo bệnh chua tatric và bệnh vang đắng.. Bệnh chua lactic (piqure lactique): Xảy ra khi trong rượu vang còn lại đường khử, chưa chuyển hết thành rượu. Đường khử bị khuẩn lactic phá hủy chuyển thành đường manit và acid bay hơi, gây một mùi chua khó chịu. Là một bệnh phổ biến của rượu vang, xảy ra khi quả quá ngọt hoặc cho thêm quá nhiều đường, kỹ thuật lên men thấp, làm cho men ngừng hoạt động nửa chừng hoặc do cấy men chưa đủ, lượng nhiệt quá cao. Bệnh chua tatric (tourne): Xảy ra khi khuẩn lactic phá hủy acid tartric làm cho rượu đục, tiết nhiều CO2, rượu chuyển màu nâu, có vị nhạt... Bệnh đắng: Xảy ra khi men lactic phá hủy glycerin. Rượu trở thành chua, có vị đắng do các chất acrolein hình thành. 2.8 CHITOSAN Chitosan là một polymer sinh học được điều chế từ chitin, một thành phần quan trọng của vỏ tôm, cua có nhiều ứng dụng trong bảo quản thực phẩm do khả năng kháng khuẩn của nó. Chitosan là một polysaccharide, được hình thành từ quá trình tách gốc acetyl của chitin bằng cách xử lý xút đặc. Chitosan được phát hiện lần đầu tiên bởi Gouget vào năm 1859. Công thức cấu tạo của chitosan gần giống chitin và cellulose nhưng chitin chỉ tan trong một số ít hệ dung môi, còn chitosan thì dễ tan Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 26 trong các acid hữu cơ, thông thường dùng acid acetic nên chitosan có nhiều ứng dụng hơn chitin. (Struszyk, M.H., 2002) 2.8.1 Cấu trúc hóa học của chitin Chitin là polysaccharide mạch thẳng, có thể xem như là dẫn xuất của cellulose, trong đó nhóm (-OH) ở nguyên tử C(2) được thay thế bằng nhóm acetyl amino (- NHCOCH3) (cấu trúc I). Như vậy chitin là poly (N-acety-2-amino-2-deoxi-b-D- glucopyranozơ) liên kết với nhau bởi các liên kết b-(C-1-4) glycosid. Trong đó các mắt xích của chitin cũng được đánh số như của glucose: Hình 2.6 Cấu trúc hóa học của chitin (Nguồn: www.hoahocvietnam.com) 2.8.2 Cấu trúc hóa học của chitosan Chitosan là dẫn xuất đề acetyl hoá của chitin, trong đó nhóm (–NH2) thay thế nhóm (-COCH3) ở vị trí C(2). Chitosan được cấu tạo từ các mắt xích D-glucozamin liên kết với nhau bởi các liên kết b-(1-4)-glicozit, do vậy chitosan có thể gọi là poly b- (1-4)-2-amino-2-deoxi-D-glucozơ hoặc là poly b-(1-4)-D- glucozamin (cấu trúc III). Hình 2.7 Cấu trúc hóa học của chitosan (Nguồn: www.hoahocvietnam.com) Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 27 2.8.3 Đặc tính của chitosan Chitosan có một số đặc tính sau: - Là một polymer sinh học có hoạt tính cao, màu trắng hay vàng nhạt - Không tan trong nước, dịch kiềm hay acid đậm đặc nhưng tan trong acid loãng (pH 6) tạo dung dịch keo trong - Nhiệt độ nóng chảy 309- 3110C - Độc tính thấp (LD50 = 16g/kg thể trọng) - Có tính kháng nấm, kháng khuẩn và có khả năng tự phân hủy sinh học cao - Không gây dị ứng, không gây độc hại cho người và gia súc - Trong phân tử chitosan có chứa các nhóm chức mà trong đó các nguyên tử oxi và nitơ của nhóm chức còn cặp electron chưa sử dụng, do đó chúng có khả năng tạo phức, phối trí với hầu hết các kim loại nặng và các kim loại chuyển tiếp như: Cu(II), Ni(II), Co(II)… Tùy nhóm chức trên mạch polymer mà thành phần và cấu trúc của phức khác nhau - Khi tạo thành màng mỏng có tính bán thấm - Công thức phân tử của chitosan là ( C6H11O4N)n - Phân tử lượng của chitosan M = 161x n. 2.8.4 Một số ứng dụng của chitosan Một trong những ứng dụng của chitosan là làm chất trợ lắng trong công nghệ sản xuất nước ép quả (đặc biệt là các loại nước quả có độ đục cao như nước ép táo, nước bưởi ép, nước nho ép…) làm chất ổn định trạng thái của sản phẩm dạng paste từ trái cây như paste táo, paste xoài, paste mãng cầu,…Vì thế, việc nghiên cứu sử dụng chitosan làm chất trợ lắng trong công nghệ sản xuất rượu vang chuối xiêm thay thế cho các tác nhân trợ lắng thông thường như gelatin, pectin, gum,… nhằm làm trong rượu vang chuối. Ngoài tác dụng làm trong, chitosan còn được dùng để bảo quản trái cây, bảo quản thực phẩm do có khả năng tạo màng, hạn chế mất nước, kháng khuẩn, kháng nấm. Ngoài ra, do có khả năng tạo phức với một số kim loại chuyển tiếp nên chitosan được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: như xử lí nước thải, bảo vệ môi trường, dược học, y học, nông nghiệp, công nghiệp công nghệ sinh học,… 2.9 QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG CHUỐI XIÊM Quy trình được thực hiện dựa vào đề tài Luận văn thạc sĩ “Ứng dụng chế phẩm sinh học cải tiến chất lượng rượu vang chuối xiêm” của Trần Ngọc Điệp (2008) Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 28 Sản phẩm rượu vang chuối xiêm được sản xuất theo quy trình sau: Chuối xiêm (bóc vỏ, xắt lát) Chần (800C, thời gian ghi nhận ở thí nghiệm 1) Bổ sung enzyme Alpha amylase (880C; pH 6,4; 0,02%, 50-70ppm Ca2+) Glucoamylase (540C; pH 4,4; 0,03%) Phối chế (Điều chỉnh pH 4,3; 0Brix 22) Bổ sung nấm men (theo nồng độ tối ưu) Lên men chính (12 ngày) Lọc thô Lên men phụ Chiết dịch Xay nhuyễn (tỷ lệ chuối 1: nước 4) Thanh trùng (NaHSO3 122mg/lít) Sản phẩm Chitosan (0,01%) Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 29 CHƯƠNG III. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1 PHƯƠNG TIỆN 3.1.1 Địa điểm nghiên cứu Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ. 3.1.2 Thời gian thực hiện 3 tháng kể từ ngày nhận đề tài (03/02 đến 03/05/2009) 3.1.3 Dụng cụ thí nghiệm - Cân điện tử - Nhiệt kế - pH kế - Chiết quang kế - Cồn kế. Một số dụng cụ cấn thiết khác. 3.1.4 Thiết bị thí nghiệm Hình 3.1 Máy chà thịt quả Hình 3.2 pH kế - Bể điều nhiệt - Nồi nấu - Bếp gas - Bếp điện Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009