Luận văn Sử dụng chế phẩm sinh học cải tiến chất lượng rượu vang chuối xiêm

glucoside ở cuối mạch của phân tử acid pectic hoặc acid pectinic nhưng bên cạnh không được có nhóm methyl. Pectate lyase(PEL) Xúc tác sự phân cắt các đơn vị galacturonate không bị ester hóa. Cả 2 enzyme exo- PEL (exo-poly(1,4-α-D-galacturonide) lyase và endo-PEL (endo- poly(1,4-α-D- galacturonide) lyase đề tồn tại. Pectate và pectin có lượng methoxyl thấp là cơ chất thích hợp hơn cả cho các enzyme này. Pectine lyase(PL) Xúc tác sự phân cắt các đơn vị galacturonate đã bị ester hóa. Tất cả các PL đều là endo-enzyme. Ngoài ra còn có: - Pectin- transeliminase (PTE) hay còn gọi là poly α-1,4-D-galacturonite- methylesterglucanoliase. Là enzyme tác động trên pectin và pectin acid. - Polygalacturonate- transeliminase còn gọi là poly α-1,4-D-galacturonite- glucanoliase, là enzyme tác động trên pectic acid và pectinic acid. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme Ảnh hưởng của thành phần hoá học của nguyên liệu Tình trạng chất lượng pectin ảnh hưởng nhiều tới sự tạo độ nhớt của dịch quả và khả năng thuỷ phân của enzyme pectinase. Pectin có độ ester hoá càng cao thì độ nhớt càng cao và hiệu quả tác dụng của polygalacturonase càng thấp. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 20 Các acid hữu cơ có trong quả ức chế enzyme pectinase với mức độ khác nhau. Acid citric và acid tartric ở nồng độ 0,4% có tính chất ức chế hầu như giống nhau. Ở nồng độ 0,8%, acid citric ức chế enzyme pectinase mạnh hơn so với acid tartric. Hiệu quả tác dụng của enzyme pectinase cũng bị ảnh hưởng bởi các ion có trong dịch quả. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme pectinase Khi lựa chọn nồng độ chế phẩm enzyme nên chọn lựa tối thiểu mà bảo đảm được các biến đổi cần thiết với thời gian mà công nghệ của dạng nước quả cho phép. Không tuỳ thuộc vào hoạt độ của một chế phẩm hoặc của một enzyme, hiệu quả tác dụng của chế phẩm hoàn toàn phụ thuộc vào thành phần của enzyme và đặc điểm của nguyên liệu chế biến Ảnh hưởng của nhiệt độ Trong vài phút đầu, nhiệt độ không ảnh hưởng tới hoạt tính của enzyme. Ảnh hưởng của nhiệt độ biểu hiện sau 3÷5 phút tính từ lúc bắt đầu phản ứng. Sự giảm độ nhớt chậm lại phụ thuộc vào nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của enzyme. Endo-polygalacturonase bị ức chế hoàn toàn ở 70oC sau 1 giờ, nhưng ở 45÷50oC tốc độ thuỷ phân do enzyme tăng. Khi xử lý lâu ở nhiệt độ cao chất lượng quả của nhiều loại nguyên liệu bị giảm đi, vì vậy thường sử dụng nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tối thích của enzyme. Ảnh hưởng của pH Bảng tóm tắt nhiệt độ / pH Temperaturprofile (pectinase) pH - Profile (pectinase) Hình 8: Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến tốc độ phản ứng Các enzyme pectinase có nguồn gốc khác nhau có pH tối thích khác nhau. Pectinesterase có nguồn gốc thực vật tác dụng mạnh trong khoảng pH=6,5÷9,5, pectinesterase của nấm có khoảng pH tối thích 4,0÷5,2, còn pectinesterase của vi khuẩn hoạt động mạnh nhất ở pH=7,0÷9,0, pH tối thích của enzyme không cố định, có thể thay đổi tuỳ theo nguồn gốc và các chất đã tạo nên trị số đó. Ứng dụng của enzyme trong sản xuất nước quả và rượu vang Bảng tóm tắt nhiệt độ Bảng tóm tắt pH Tố c độ ph ản ứn g (% ) Nhiệt độ (oC) pH Tố c độ ph ản ứn g (% ) Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 21 Trong sản xuất nước quả và rượu vang, người ta thường sử dụng một trong sáu nhóm enzyme sau: - Nhóm chế phẩm enzyme dùng để sản xuất nước quả đục. Mục đích sử dụng nhóm chế phẩm enzyme này là làm tăng hiệu suất trích ly để thu được lượng sản phẩm lớn. - Nhóm chế phẩm enzyme dùng để sản xuất nước quả trong, không chứa pectin. Mục đích sử dụng nhóm chế phẩm enzyme này là làm tăng hiệu suất trích ly và thủy phân hoàn toàn các chất protein, pectin, làm giảm độ nhớt và làm triệt tiêu nguyên nhân làm đục nước quả. - Nhóm chế phẩm enzyme dùng để làm tăng khả năng đồng hóa nước quả và thịt quả, làm tăng khả năng trích kỵ nước quả. - Nhóm chế phẩm enzyme dùng để sản xuất bán sản phẩm rượu vang, nhằm làm tăng hiệu suất trích kỵ của bán sản phẩm. - Nhóm chế phẩm enzyme dùng để ngăn cản quá trình oxy hóa và làm cản trở sự phát triển của vi sinh vật hiếu khí phát triển trong nước quả, trong rượu vang. - Nhóm chế phẩm enzyme dùng vào mục đích chống lại sự lại đường trong sản xuất sirô thành phẩm. Việc sử dụng các chế phẩm enzyme phải được xem xét cẩn thận trên cơ sở đặc điểm nguyên liệu trái cây cần xử lý. Trong các đặc điểm của trái cây, người ta quan tâm rất nhiều đến đặc điểm màu sắc tự nhiên của sản phẩm. Trong nhiều trường hợp, việc sử dụng enzyme phải đảm bảo giữ được màu sắc tự nhiên ban đầu hoặc tạo ra những màu sắc theo ý muốn bằng cách điều khiển phản ứng enzyme. Theo màu sắc tự nhiên, các loại trái cây được chia làm hai loại: Trái cây có màu nhạt: táo, lê, nho trắng, chuối, cam, bưởi… Trái cây có màu sẫm do chứ nhiều antoxian: anh đào, mận đỏ, nho đỏ, mơ, mận đen, dâu… Để xử lý quả nghiền có màu nhạt, người ta thường sử dụng một loạt các enzyme sau: - Enzyme endo-PMG để làm giảm độ nhớt của dịch quả - Enzyme PE làm tăng hiệu suất trích ly - Enzyme khác như cellulose, hemicellulase, protease không bắt buộc. Tuy nhiên, nếu cho thêm những enzyme này vào sẽ làm tăng khả năng trích ly vật chất hòa tan có trong tế bào quả. Riêng enzyme PTE, cần lưu ý là enzyme này phân hủy protopectin, thường không có lợi cho việc thoát các chất có trong tế bào quả. Do đó trong trường hợp này, người ta không sử dụng enzyme PTE. Sự có mặt của enzyme ascorbinatoxidase thường gây ra sự phân giải vitamin C. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 22 Các enzyme tham gia quá trình oxy hóa như polyphenoloxidase, peroxidase, catalase thường làm biến màu nước quả và làm giảm giá trị cảm quan khác. Do đó, trong chế biến nước quả không nên dùng những loại enzyme này. Khi chế biến nước quả có màu đỏ cần lưu ý phải bảo tồn chất màu antocian. Chính vì thế không được dùng những loại enzyme có khả năng phân giải antocian. Ascorbic acid là một trong những chỉ tiêu quan trọng của nước quả, do đó trong khi chế biến nước quả tuyệt đối không được sử dụng enzyme ascorbinatoxidase. Trong nhiều trường hợp, enzyme protease đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình làm trong nước quả. Chính vì thế khi cần làm trong nước quả, người ta thường kết hợp protease acid với enzyme phân huỷ pectin. Khi chế biến nước quả có thịt quả, người ta thường sử dụng chế phẩm enzyme bao gồm pectintrancelinutase, hemicellulase, cellulose. Trong đó, enzyme pectintrancelimitase đóng vai trò quan trọng nhất. Trong hỗn hợp chế phẩm enzyme trên, tuyệt đối không được có mặt enzyme polygalacturonase. Những enzyme này thường làm giảm độ nhớt của nước quả và phá vỡ độ đồng nhất của nước quả. Việc ứng dụng enzyme vào chế biến nước quả và trong sản xuất rượu vang bắt đầu từ năm 1930. Từ đó đến nay, trên thế giới có rất nhiều loại chế phẩm thương mại được sản xuất và ứng dụng trong chế phẩm rau quả. 2.1.4 Nước Nước dùng để sản xuất rượu có yêu cầu chất lượng nước giống như nước dùng trong sinh hoạt. Tiêu chuẩn của nước trong sản xuất rượu: - Độ cứng không quá 7mg đương lượng/lít, trong suốt, không màu, không mùi, hàm lượng muối không được quá yêu cầu sau: Bảng 7: Hàm lượng muối cho phép trong sản xuất rượu (Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2006) - Không có hoặc chỉ có rất ít muối kim loại nặng như: Hg2+, Ba2+,… - Khả năng oxi hoá một lít nước không quá 2ml dung dịch KMnO4 (0,01N) - Chất cặn không vượt quá 1000 mg/ml Ion Hàm lượng (mg/l) Ion Hàm lượng (mg/l) Cl- 0,5 F 3 SO42- 80 Zn 3 As 0,05 Cu 5 Pb2+ 0,1 Fe 0,3 NO3- 40 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 23 - Trong công nghệ sản xuất rượu độ cứng quá lớn sẽ ảnh hưởng đến quá trình nấu nguyên liệu, đường hoá và lên men, nếu pH của nước >7 sẽ thúc đẩy quá trình tạo glycerin. - Tổng hàm lượng muối trong nước là 2g/l có tác dụng kích thích quá trình lên men nhưng với hàm lượng 3g/l lại có tác dụng xấu đến quá trình lên men. - Chỉ số E.coli <20 tế bào/lít. 2.1.5 Acid citric Sử dụng nhằm mục đích tạo pH thích hợp cho quá trình lên men, acid citric hầu như không có ảnh hưởng đến tâm hoạt động của nấm men. 2.2. Động lực của quá trình lên men 2.2.1 Cơ chế của quá trình lên men Để lên men người ta cho vào môi trường một lượng tế bào nấm men nhất định. Tuỳ theo phương pháp lên men mà lượng nấm men cho vào khác nhau. Thông thường khi lên men, lượng tế bào nấm men phải đạt được >100 triệu tế bào trọng một ml dịch lên men. Do diện tích bề mặt của tế bào nấm men rất lớn nên khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng rất mạnh. Đường lên men là các chất dinh dưỡng khác trong môi trường lên men trước tiên được hấp thụ trên bề mặt của nấm men sau đó khuếch tán qua màng vào bên trong tế bào nấm men, rượu và CO2 sẽ được tạo thành. Rượu etylic tạo thành khuếch tán ra môi trường bên ngoài qua màng tế bào nấm men. Rượu hoà tan vô hạn trong nước nên khuếch tán rất nhanh vào trong môi trường CO2 cũng hoà tan vào trong môi trường nhưng sự hoà tan không lớn. Ở áp suất 800mmHg nhiệt độ 25÷30oC là 0,856÷0,837 lít CO2 trong một lít nước. Vì thế CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ khuếch tán vào môi trường và nhanh chóng đạt được trạng thái bảo hoà. Khi bảo hoà CO2 bám vào xung quanh tế bào nấm men hình thành những bọt khí. Tế bào nấm men thường dính liền với nhau, bọt khí sinh ra ngày càng nhiều và lớn dần lên hình thành túi lớn, đến lúc nào đó có sự chênh lệch giữa khối lượng riêng của môi trường và tế bào nấm men sẽ nổi lên trên bề mặt. Khi đến bề mặt, do có sự thay đổi đột ngột sức căng bề mặt nên chúng bị vỡ ra làm cho khí CO2 bị phóng thích ra bên ngoài. Lúc này do khối lượng riêng của nấm men đủ lớn trở lại nên chúng sẽ bị chìm xuống. Quá trình này diễn ra liên tục nên tế bào nấm men vốn từ trạng thái tĩnh chuyển sang trạng thái chuyển động, làm gia tăng khả năng tiếp xúc giữa tế bào nấm men và môi trường điều này làm cho quá trình trao đổi chất diễn ra nhanh hơn, mạnh mẽ hơn, khi đó sẽ làm tăng nhanh quá trình lên men. Khí CO2 ức chế quá trình lên men, nhưng trong quá trình thoát lít CO2 làm tăng khả năng lên men của nấm men. Kích thước, vật liệu chế tạo của thiết bị lên men, các chất hoà tan mang điện tích, các vật lơ lửng khác hiện diện trong dịch lên men khi lên men đều ảnh hưởng đến sự thoát khí CO2 nên cũng ảnh hưởng quá trình lên men. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 24 2.2.2 Động học của quá trình lên men Tốc độ của quá trình lên men có thể quan sát được bằng cách theo dõi sự thay đổi của hàm lượng đường trong dịch lên men, quan sát bằng cách theo dõi sự thay đổi lượng rượu và CO2 tạo thành cũng như sự thay đổi trị số của nồng độ dịch lên men. Quá trình lên men chia làm 3 thời kỳ chính: Thời kỳ đầu: Khoảng 60 giờ kể từ khi cho nấm men tiếp xúc với dịch lên men. Sự lên men xảy ra rất chậm, đường lên men không đáng kể. Thời kỳ 2: đây là thời kỳ lên men chính. Chiếm khoảng 60-120 giờ sau thời kỳ đầu. Sự phát triển của nấm men và sự lên men sau mỗi giờ tăng nhanh đáng kể và đạt đến trị số cực đại. Thời kỳ cuối: đây là giai đoạn lên men phụ xảy ra rất chậm đồng thời là thời kỳ ổn định tạo mùi cho sản phẩm. Tuỳ theo phương pháp lên men loại sản phẩm mà thời gian lên men phụ kéo dài khác nhau không quan sát được. Thời kỳ lên men chính là thời kỳ biến đổi sâu sắc các thành phần trong dịch lên men. Chúng ảnh hưởng đến kết quả của quá trình lên men. Trong giai đoạn này, trong điều kiện lên men bình thường sau mỗi giờ nồng độ đường trong dịch lên men sẽ giảm đi khoảng 1 độ (Brix, balling, %) tuỳ loại sản phẩm, dây chuyền sản xuất. Sự tồn tại của thời kỳ lên men cuối là đặc trưng đối với quá trình lên men dịch đường hoá từ nguyên liệu chứa tinh bột. Trong dịch lên men nếu biểu thị hàm lượng đường tồn tại trong dịch lên men là 100% thì 4÷6% là dạng chất không tan, 75÷77% được chuyển thành maltose và 19% là dextrin. Trong giai đoạn lên men sự đường hoá cũng xảy ra nhưng rất chậm và không hoàn toàn, đặc biệt khó khăn đối với tinh bột không hoà tan. Do đó tốc độ lên men trong thời kỳ này không phụ thuộc vào số lượng tế bào nấm men mà chủ yếu phụ thuộc vào sự thuỷ phân hàm lượng dextrin không lên men còn lại. Tuy vậy, chính những loại đường không lên men này sẽ tạo thành vị ngọt cho sản phẩm. Như vậy, chu kỳ lên men dịch đường hoá tinh bột phụ thuộc vào thời gian lên men cuối hay phụ thuộc vào khả năng đường hoá của phức hệ enzyme amylase. Rất nhiều thí nghiệm cho thấy càng kéo dài thời gian lên men cuối thì càng gia tăng hiệu suất của quá trình lên men. Tuy vậy, tuỳ theo sản phẩm của sự lên men, nồng độ glucid của dịch đường hoá, phương pháp lên men, nhà sản xuất cũng sẽ tạo ra một qui trình sản xuất riêng biệt với chất lượng và thành phần mong muốn của họ. 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 2.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ Để thấy rõ ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt động sống của nấm men cụ thể nấm men Saccharomyces Cerevisiae Rasse XII trong quá trình lên men rượu. Nấm men chủng VII phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 30÷33oC, nhiệt độ tối đa 38oC, tối thiểu là Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 25 5oC. Nấm men được nuôi cấy ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tối ưu ở 17÷22oC có năng lực lên men rất lớn. Đối với quá trình lên men thì nấm men sẽ chịu được giới hạn nhiệt độ khá rộng từ 1÷45oC. Nếu nhiệt độ quá 50oC thì nấm men sẽ chết. 2.3.2 Ảnh hưởng của pH Nấm men có thể phát triển trong môi trường có chỉ số pH=2÷8 nhưng thích hợp nhất là 4÷4,5. Vi khuẩn bắt đầu phát triển ở pH=4,2 và cao hơn khi pH<4,2 chỉ có nấm men phát triển. Vì vậy trong lên men rượu, để ngăn ngừa khả năng nhiễm khuẩn người ta thực hiện trong giới hạn pH=3,8÷4,0. Tuy nhiên trong thực tế có những loài vi khuẩn do quen dần (thuần hoá) với độ pH thấp nên ngoài việc ứng dụng điều chỉnh pH thích hợp còn phải kết hợp sử dụng các chất sát trùng. Khi pH=8 thì nấm men phát triển rất kém, ngược lại vi khuẩn phát triển rất mạnh. Ở pH=3,8 nấm men phát triển mạnh thì hầu như vi khuẩn chưa phát triển. Để tạo pH thích hợp trong môi trường nuôi cấy nấm men (kể cả lên men) người ta có thể bổ sung vào môi trường bất cứ một loại acid nào, miễn là anion của acid không gây ảnh hưởng mạnh mẽ đến trung tâm hoạt động của nấm men. 2.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ rượu Quá trình nuôi cấy nấm men chủ yếu là tạo điều kiện cho nấm men phát triển sinh khối, đạt số lượng theo yêu cầu. Song nấm men cũng thực hiện một quá trình lên men rượu đáng kể (còn phụ thuộc vào chế độ thông không khí). Thường trong dich nấm men có khoảng 4÷6% rượu. Nồng độ (rượu sinh ra có ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm men. Nồng độ rượu ảnh hưởng đến tốc độ phát triển riêng của nấm men còn phụ thuộc vào thời gian, số lượng tế bào và nguyên liệu chuẩn bị môi trường nuôi cấy. Cùng một môi trường nuôi cấy, số lượng tế bào nấm men cho vào bằng nhau, điều kiện nuôi cấy giống nhau thì nồng độ rượu ban đầu 1% chưa có ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm men, từ 4÷6% đã có ảnh hưởng xấu. 2.3.4 Ảnh hưởng của chất lượng và số lượng nấm men sử dụng Số lượng tế bào nấm men cho vào dịch lên men ảnh hưởng rất lớn đến quá trình lên men. Nếu số lượng tế bào nấm men cho vào dịch thích hợp thì quá trình lên men diễn ra tốt và hiệu suất thu hồi cao, chất lượng sản phẩm cũng tốt hơn. Nếu tế bào nấm men cho vào quá ít thì tốc độ lên men chậm, sinh khối tế bào nấm men thấp, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, số lượng tế bào nấm men quá nhiều thì môi trường dịch lên men không đủ cho nấm men phát triển, tế bào nấm men sẽ chết dần sản phẩm sinh ra mùi lạ, vị lạ đồng thời phí đi một lượng đáng kể men không có ích. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 26 2.4 Qui trình sản xuất rượu vang chuối Chuối xiêm (bóc vỏ, xắt lát) Hấp (80˚C; 10 phút) Xay nhuyễn (1kg chuối: 4lít nước) Đường hóa Phối chế Thanh trùng(NaHSO3) Chủng nấm men Lên men chính Lọc thô Lên men phụ Chiết dịch Thành phẩm Enzyme polygalacturonase Enzyme glucoamylase Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 27 2.5 Các dạng hư hỏng trong sản xuất rượu vang chuối 2.5.1 Lên men lactic Sự lên men lactic cũng gây nhiều tác hại như làm chua và vẩn đục bia, nước ngọt, nước giải khát… Vi khuẩn lactic thường dễ xâm nhập vào các thiết bị lên men rượu, từ đó nó lên men lactic làm hư hại cả một giai đoạn của sự lên men rượu, làm rượu bị kém phẩm chất do nó tạo ra acid lactic, acetic, manic. Lên men này còn gây hư hỏng, làm chua một số thực phẩm có đường khi bảo quản. Thủ phạm gây ra hiện tượng này là do vi khuẩn lactic, đặc biệt là chủng Lactobacterium manitopocrum. 2.5.2 Lên men butyric Vi khẩn butyric khi nhiễm vào thùng ủ sẽ gây lên men butyric, tạo ra nhiều khí hydro, tuy nhiên độ acid không tăng cao. 2.5.3 Lên men dại Thường gặp là loại nấm men hình oval lớn, lên men rất nhanh, tạo độ acid cao và độ rượu sớm, làm ức chế hoạt động nấm men cần thiết để thực hiện quá trình lên men. C6H12O6 Glucose 2CH3CHOHCOOH Acid lactic C6H12O6 Glucose CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + 2H2 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 28 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 Úng dụng - Trường Đại học Cần Thơ 3.1.2 Thời gian thực hiện Từ ngày 26/2/2007 đến 25/5/2007 3.1.3 Thiết bị và dụng cụ Các thiết bị thực hiện thí nghiệm gồm có: - pH kế - Máy quang phổ tử ngoại khả kiến U2800, Hitachi, Nhật - Bể điều nhiệt Hình 9: Máy quang phổ Hình 10: Bể điều nhiệt - Máy xay nguyên liệu - Cân điện tử - Thiết bị chưng cất - Bếp điện, bếp gas - Nồi nấu - Bình lên men - Chiết quang kế - Nhiệt kế - Một số dụng cụ cần thiết trong phòng thí nghiệm. Hóa chất - Acid ascorbic - Methanol - Acid cromotropic - HClđđ Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 29 - H2SO4đđ - Natri Bisulfit - KI - Iod - Anilin - KMnO4 - NaOH - Cồn tuyệt đối 99,8% - Phenolphtalein - Acid citric - Dung dịch Fehling (A+B) Nguyên liệu Chuối: chuối xiêm chín mua ở chợ Xuân Khánh Nấm men Hình 11: Nấm men Nước Enzyme Aspergillus niger glucoamylase (EC 3.2.1.3, Amyloglucosidasse Novo, AMG) Enzyme Aspergillus aculeatus polygalacturonase (EC 3.2.1.15, Novo, Pectinex Ultra SP-L) 3.2 Phương pháp thí nghiệm 3.2.1 Phân tích thành phần nguyên liệu Mục đích Phân tích thành phần nguyên liệu để tạo cơ sở cho việc xây dựng các thí nghiệm tiếp theo. Các chỉ tiêu cần phân tích đối với nguyên liệu chuối - Độ ẩm - pH Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 30 - Hàm lượng chất khô hòa tan - Hàm lượng đường tổng số - Acid tổng số theo acid malic 3.2.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát động học vô hoạt enzyme glucoamylase Định nghĩa đơn vị hoạt tính enzyme glucoamylase (đv/mg): Một đơn vị enzyme là lượng enzyme xác định có khả năng tạo ra 1mg đường khử ở nhiệt độ thuỷ phân là 60oC, pH 4,5, thời gian thuỷ phân là 1 giờ. Mục đích: Tìm qui luật vô hoạt nhiệt enzyme glucoamylase Sơ đồ bố trí thí nghiệm: Trong đó: To là nhân tố nhiệt độ To1 = 68oC To2= 71oC To3 = 74oC To4 = 77oC T là nhân tố thời gian (phút) T0 = 0 phút T1= 10 phút T2 = 20 phút T3 = 30 phút T4 = 40 phút T5 = 50 phút T6= 60 phút T7 = 70 phút T8 = 80 phút T9 = 90 phút Thí nghiệm được tiến hành ngẫu nhiên với hai lần lặp lại Dung dịch glucoamylase Xác định hoạt tính còn lại của enzyme glucoamylase To1 Xử lý nhiệt Nước cất Làm lạnh To2 To3 To4 T9 To1 To3 To4 T9 T1 T1 o ….. T9 T1 T1 o ….. T9 T1 T1 o ….. T9 T1 T1 o ….. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 31 Phương pháp tiến hành Cho dung dịch enzyme glucoamylase vào 10 ống nghiệm, mỗi ống chứa 0,5ml dung dịch enzyme thương phẩm và 4,5ml nước cất. Lắc đều. Ứng với mỗi nhiệt độ khảo sát cho đồng thời 10 ống nghiệm vào bể điều nhiệt với mỗi mức thời gian khác nhau, lấy một ống nghiệm tương ứng ra khỏi bể điều nhiệt và làm lạnh tức thời trong nước đá. Hoạt tính enzyme glucoamylase còn lại sau khi xử lý nhiệt được xác định bằng cách đo khả năng thủy phân dung dịch hồ tinh bột của dung dịch enzyme. Thực hiện quá trình thuỷ phân với hỗn hợp gồm 19,6ml dung dịch tinh bột 10% và 0,4ml dung dịch enzyme sau xử lý tạo ra đường khử, nhiệt độ thuỷ phân là 60oC, pH 4,5, thời gian thuỷ phân là 1 giờ. Xác định lượng đường khử tạo thành ứng với các dung dịch enzyme trong từng ống nghiệm sau xử lý nhiệt bằng phương pháp Lane- Eynon. Hình 12: Bố trí thí nghiệm động học vô hoạt enzyme glucoamylase Các chỉ tiêu theo dõi: - Hoạt tính còn lại của enzyme glucoamylase. - Qui luật vô hoạt enzyme glucoamylase - Hằng số tốc độ vô hoạt enzyme glucoamylase (k) - Năng lượng hoạt hoá Ea để vô hoạt enzyme glucoamylase. 3.2.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm enzyme glucoamylase và polygalacturonase đến hiệu suất thu hồi và chất lượng (độ trong, độ rượu, tạp chất,…) rượu thành phẩm Mục đích Đánh giá hiệu quả của việc bổ sung các enzyme glucoamylase và polygalacturonase để tăng khả năng chuyển hoá tinh bột thành đường lên men và cải thiện độ trong của rượu thành phẩm. Sơ đồ bố trí thí nghiệm: Trong đó: P là tỉ lệ enzyme polygalacturonase Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 32 P1 = 0,01% P2 = 0,02% P3 = 0,03% A là tỉ lệ enzyme amylase A = 0,2% DC là mẫu đối chứng không có bổ sung enzyme. Trong thí nghiệm này tỉ lệ phần trăm chế phẩm enzyme bổ sung tính theo phần trăm thể tích. AP1 AP2 A DC Phối chế (Bx=22%, pH 4,0) Lên men chính Chủng nấm men (0,04%) Thanh trùng (NaHSO3, 140mg/lít, 30 phút) Lên men phụ Thành phẩm Lọc thô Chiết dịch Chuối Hấp Xay nhuyễn + Nước Chỉnh pH 4,5 Nâng nhiệt (60oC) Đường hoá (60oC, 1 giờ) Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 33 Thí nghiệm được tiến hành ngẫu nhiên với hai lần lặp lại. Phương pháp tiến hành Mỗi mẫu thí nghiệm gồm 600g thịt chuối xay nhuyễn pha với nước (tỉ lệ 1: 4). Thí nghiệm được tiến hành với 5 mẫu dịch lên men (DC, A, AP1, AP2, AP3) với pH 4,5 và độ Brix 22%. Tỉ lệ enzyme glucoamylase sử dụng là 0,2%, enzyme polygalacturonase AP1 = 0,01%, AP2 = 0,01%, AP3 = 0,03%, thời gian đường hóa là 1 giờ. Thanh trùng hỗn hợp lên men bằng NaHSO3 (140mg/lít dịch lên men). Cấy chủng nấm men với tỉ lệ 0,04% (khối lượng/thể tích dịch lên men) cho công đoạn lên men chính. Sau quá trình lên men chính, lọc thô thu được dịch lọc, để lắng tự nhiên dịch lọc trong quá trình lên men phụ. Dịch chiết thu được sau thời gian lên men phụ là rượu thành phẩm. Chỉ tiêu theo dõi - Lượng ethanol sinh ra theo thời gian trong quá trình lên men chính - Methanol, andehyde, acid toàn phần, đường khử trong sản phẩm - Độ trong của sản phẩm - Furfurol Đánh giá cảm quan sản phẩm - Độ trong, màu sắc - Mùi - Vị. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 34 CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Phân tích thành phần nguyên liệu Thành phần nguyên liệu ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng rượu vang. Kết quả phân tích thành phần nguyên liệu được cho ở Bảng 8. Bảng 8: Kết quả phân tích thành phần nguyên liệu Chỉ tiêu Giá trị pH 4,6 Độ ẩm (%) 70,36 Hàm lượng đường tổng (%) 22,79 Hàm lượng chất khô hòa tan (%) 25÷26 Hàm lượng acid toàn phần tính theo acid malic (%) 0,29 Từ kết quả phân tích ở Bảng 8 ta thấy độ ẩm nguyên liệu 70,36% là khá cao, độ ẩm này chứng tỏ hàm lượng nước tự do của nguyên liệu rất lớn và rất thích hợp để