Luận văn Nghiên cứu thử nghiệm chế biến nước ép thanh long lên men

1 Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC MẠCH THỊ KHIÊM TÍN NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CHẾ BIẾN NƢỚC ÉP THANH LONG LÊN MEN Luận văn kỹ sƣ Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 09/2006 1 Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CHẾ BIẾN NƢỚC ÉP THANH LONG LÊN MEN Luận văn kỹ sƣ Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học Giáo viên hƣớng dẫn Sinh viên thực hiện ThS. ĐINH NGỌC LOAN MẠCH THỊ KHIÊM TÍN KS. NGUYỄN MINH HIỀN KHÓA: 2002 - 2006 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 09/2006 1 Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY, HCMC DEPARTMENT OF BIOTECHNOLOGY STUDYING THE FERMENTED JUICE FROM DRAGON FRUIT (Hylocereus andulatus) Graduation Thesis Major: Biotechnology Research adviser Researcher PHAN PHƢỚC HIỀN (NLU), Ph.D MACH TH KHIEM TIN FRÉDÉRIC GAY (CIRAD) , Ph.D Term: 2002 - 2006 CHRISTIAN METRES (CIRAD), Ph.D HCMC, 06/2006 i1 Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt, Not Bold LỜI CẢM ƠN Để có đƣợc thành công ngày hôm nay, trƣớc tiên con xin cám ơn ba má và gia đình đã luôn hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi để con yên tâm học tập và hoàn thành tốt luận văn này. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trƣờng Đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, Ban chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ Sinh học, các thầy cô trong bộ môn. Cùng tất cả quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho em trong suốt quá trình học tập tại trƣờng Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Cô Định Ngọc Loan đã tận tình hƣớng dẫn. Em xin cảm ơn cô Nguyễn Minh Hiền hƣớng dẫn, chỉ bảo em trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Xin cám ơn các bạn sinh viên lớp công nghệ sinh học 28-Bộ môn công nghệ sinh học, lớp chế biến và bảo quản 28 - Khoa công nghệ thực phẩm trƣờng Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh đã chia sẻ và đồng hành cùng tôi trong suốt bốn năm đại học và suốt quá trình thực hiện đề tài này. Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô và các bạn. TPHCM, ngày 10 tháng 8 năm 2006. Sinh viên Mạch Thị Khiêm Tín ii1 Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt, Not Bold TÓM TẮT Thanh long là một loại trái cây có màu sắc đẹp, vị thanh hấp dẫn. Hiện nay chúng đƣợc trồng rất phổ biến ở nƣớc ta và đã đƣợc xuất khẩu sang thị trƣờng các nƣớc trên thế giới. Tuy nhiên, những nghiên cứu để chế biến thành các sản phẩm từ loại trái cây này còn rất hạn chế. Qua phân tích cho thấy thanh long có hàm lƣợng dinh dƣỡng khá chứa nhiều đƣờng, khoáng, phù hợp để sản xuất nƣớc trái cây lên men. Từ thực tiễn đó, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu thử nghiệm chế biến nƣớc ép thanh long lên men” nhằm tìm ra phƣơng pháp chế biến thích hợp, từ đó cải thiện màu sắc, mùi vị cho nƣớc ép thanh long lên men. Trƣớc tiên, chúng tôi xác định thành phần chủ yếu có trong quả thanh long. Sau đó, chúng tôi sử dụng enzyme pectinex Ultra SP – L để làm trong, giảm độ nhớt dịch quả. Bƣớc tiếp theo, chúng tôi khảo sát tỷ lệ men Saccharomyces cerevisiae F43 thích hợp cho quá trình lên men nƣớc thanh long và nhằm tăng thêm mùi vị, màu sắc cho nƣớc ép thanh long, chúng tôi tiến hành thử nghiệm lên men thanh long-dâu tằm. Cuối cùng, chúng tôi theo dõi thời gian bảo quản sản phẩm. Những kết quả đạt đƣợc: - Thanh long có hàm lƣợng nƣớc 86,12%; độ brix 11,2%; vitamine C 4,2 mg/100g là phù hợp để chế biến nƣớc thanh long lên men. - Xử lý enzyme pectinex Ultra SP – L với nồng độ enzyme 800 ppm trong 30 phút thu đƣợc hiệu suất thu hồi dịch thanh long cao. - Tỷ lệ men Saccharomyces cerevisiae F43 thích hợp cho quá trình lên men nƣớc thanh long là 5%. - Tỷ lệ dâu tằm 20% phù hợp cho quá trình lên men nƣớc thanh long-dâu tằm. - Sản phẩm nƣớc ép thanh long-dâu tằm lên men đạt độ cồn 3,1%v/v, độ brix 11,8%; độ acid 1,28 g/l và đƣợc xếp loại khá theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3215-79. - Thời gian bảo quản sản phẩm: không quá 14 ngày iii1 Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt, Not Bold MỤC LỤC PHẦN TRANG Trang bìa Lời cảm ơn ..................................................................................................................... i Tóm tắt .......................................................................................................................... ii Mục lục ......................................................................................................................... iv Danh sách các hình ....................................................................................................... ix Danh sách các sơ đồ, đồ thị ........................................................................................... x Danh sách các bảng ...................................................................................................... xi PHẦN 1: MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................. 1 1.2. Mục đích và yêu cầu ............................................................................................ 1 1.2.1. Mục đích ............................................................................................................ 1 1.2.2. Yêu cầu .............................................................................................................. 1 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................. 2 2.1. Giới thiệu về cây thanh long .................................................................................. 2 2.1.1. Nguồn gốc và lịch sử phát triển ...................................................................... 2 2.1.2. Các giống thanh long chủ yếu hiện nay ở Việt Nam ....................................... 2 2.2. Đặc điểm thực vật học ........................................................................................... 3 2.2.1. Rễ cây .............................................................................................................. 3 2.2.2. Thân cành ......................................................................................................... 3 2.2.3. Hoa .................................................................................................................. 3 2.2.4. Quả ................................................................................................................... 4 2.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ thanh long ở Bình Thuận ...................................... 5 2.4. Những nghiên cứu về quả thanh long .................................................................... 9 2.5. Thành phần dinh dƣỡng ....................................................................................... 10 2.6. Pectin ................................................................................................................... 10 2.6.1. Định nghĩa ..................................................................................................... 11 2.6.2. Cấu trúc .......................................................................................................... 11 Formatted: French (France) Formatted: Bullets and Numbering iv1 Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt, Not Bold 2.7 Tìm hiểu về hệ enzyme pectinase .......................................................................... 12 2.7.1 Enzyme ............................................................................................................. 12 2.7.2 Pectinase .......................................................................................................... 12 2.7.2.1 Định nghĩa ................................................................................................ 12 2.7.2.2 Ứng dụng của pectinase trong công nghệ chế biến thực phẩm ............... 12 2.7.2.3 Các vi sinh vật tổng hợp pectinase .......................................................... 13 2.7.3 . Enzyme Pectinex Ultra SP – L ...................................................................... 13 2.7.3.1. Nguồn gốc .............................................................................................. 13 2.7.3.2. Ứng dụng ................................................................................................ 14 2.7.3.3. Hoạt tính ................................................................................................. 14 2.7.3.4. Đặc điểm ................................................................................................. 14 2.7.3.5. Bảo quản ................................................................................................. 14 2.7.3.6. Các ứng dụng của enzyme pectinex ultra sp-l ........................................ 14 2.8. Nƣớc giải khát lên men ........................................................................................ 15 2.8.1. Định nghĩa ....................................................................................................... 15 2.8.2. Thành phần hoá học ........................................................................................ 16 2.8.3. Công dụng ....................................................................................................... 16 2.8.4. Đặc điểm .......................................................................................................... 16 2.8.5. Phân loại .......................................................................................................... 16 2.8.5.1. Nƣớc giải khát lên men từ nƣớc quả ....................................................... 17 2.8.5.2. Nƣớc giải khát lên men từ nguyên liệu tinh bột ..................................... 19 2.8.6. Yêu cầu về chất lƣợng vi sinh đối với nƣớc giải khát lên men ....................... 19 2.8.7. Những nguyên nhân gây hƣ hỏng và làm giảm chất lƣợng nƣớc giải khát ...... 20 2.8.7.1. Nguyên nhân gây hƣ hỏng ...................................................................... 20 2.8.7.2. Nguyên nhân làm giảm chất lƣợng nƣớc giải khát ................................. 21 2.9. Lên men rƣợu (Ethylic) ......................................................................................... 21 2.9.1. Khái niệm chung ........................................................................................... 21 2.9.2. Cơ sở sinh hoá của quá trình lên men rƣợu .................................................. 22 2.9.3. Tác nhân của quá trình lên men rƣợu ........................................................... 23 PHẦN 3: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................... 24 3.1. Thời gian và địa điểm ......................................................................................... 24 Formatted: Bullets and Numbering v1 Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt, Not Bold 3.1.1. Thời gian ....................................................................................................... 24 3.1.2. Địa điểm ........................................................................................................ 24 3.2. Vật liệu ................................................................................................................ 24 3.2.1. Nguyên vật liệu .......................................................................................... 24 3.2.2. Hóa chất- môi trƣờng ................................................................................. 24 3.2.3. Thiết bị – dụng cụ ..................................................................................... 25 3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................... 26 3.3.1. Quy trình thử nghiệm ................................................................................ 26 3.3.2. Khảo sát một số thành phần hoá học của nguyên liệu thanh long, dâu tằm ......................................................................................................................... 27 3.3.3. Thí nghiệm 1. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme Pectinex Ultra SP – L đến khả năng làm trong nƣớc quả thanh long .......... 27 3.3.4. thí nghiệm 2. khảo sát tỷ lệ men thích hợp cho quá trình lên men nƣớc thanh long .................................................................................................... 28 3.3.5. Thí nghiệm 3. Khảo sát ảnh hƣởng của dâu tằm tới chất lƣợng nƣớc thanh long - dâu tằm lên men ............................................................................. 29 3.3.6. thí nghiệm 4. ảnh hƣởng của thời gian bảo quản tới chất lƣợng sản phẩm..................................................................................................... 30 3.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu ..................................................................................... 30 PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. Kết quả khảo sát thành phần hóa lý của thanh long và dâu tằm ........................... 31 4.2. Kết quả thí nghiệm 1. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme Pectinex Ultra SP – L đến khả năng làm trong nƣớc quả thanh long ........... 32 4.2.1. Ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme Pectinex Ultra SP – L đến độ nhớt dịch quả ..................................................................... 32 4.2.2. Ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme Pectinex Ultra SP – L đến hiệu suất thu hồi dịch quả ....................................................... 34 4.2.3. Ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme Pectinex Ultra SP – L đến độ trong dịch quả .................................................................... 35 4.3. Kết quả thí nghiệm 2. Khảo sát tỷ lệ men thích hợp cho quá trình l Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Tab stops: Not at 0.88" Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Bullets and Numbering vi1 Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt, Not Bold lên men nƣớc thanh long .............................................................................................. 38 4.3.1.Ảnh hƣởng của tỷ lệ men F43 lên sự biến đổi độ Brix của dịch lên men ... 38 4.3.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ men F43 lên sự biến đổi độ cồn của dịch lên men ... 39 4.3.3. Ảnh hƣởng của tỷ lệ men F43 lên sự biến đổi hàm lƣợng acid của dịch lên men ................................................................................................................. 40 4.3.4. Ảnh hƣởng của tỷ lệ men F43 lên tính chất cảm quan của dịch lên men 41 4.4. Kết quả thí nghiệm 3. Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ phối chế dâu tằm tới chất lƣợng nƣớc thanh long - dâu tằm lên men .................................................... 43 4.4.1. Ảnh hƣởng của tỷ lệ phối chế dâu tằm lên sự biến đổi độ brix của thanh long-dâu tằm lên men .................................................................. 43 4.4.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ phối chế dâu tằm lên sự biến đổi độ cồn của thanh long-dâu tằm lên men .......................................................................... 44 4.4.3. Ảnh hƣởng của tỷ lệ phối chế dâu tằm lên sự biến đổi hàm lƣợng acid của thanh long-dâu tằm lên men ................................................ 45 4.4.4. Ảnh hƣởng của tỷ lệ phối chế dâu tằm lên tính chất cảm quan của thanh long-dâu tằm lên men ......................................................... 46 4.5. Kết quả thí nghiệm 4. Đánh giá thời gian bảo quản sản phẩm theo một số chỉ tiêu ............................................................................................................. 49 4.5.1. Sự biến đổi thành phần hóa học của sản phẩm theo thời gian bảo quản ... 49 4.5.2. Sự thay đổi điểm cảm quan của sản phẩm theo thời gian bảo quản .......... 51 4.6. Quy trình đề nghị .................................................................................................. 53 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................... 54 5.1. KẾT LUẬN ........................................................................................................... 54 5.2. ĐỀ NGHỊ .............................................................................................................. 54 PHẦN 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 55 PHẦN 7: PHỤ LỤC ..................................................................................................... 56 Formatted: Tab stops: 0.63", Left + 6.25", Right,Leader: … + Not at 0.5" vii1 Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt, Not Bold DANH SÁCH CÁC HÌNH TRANG Hình 2.1: Hoa thanh long ............................................................................................... 3 Hình 2.2: Quả thanh long ............................................................................................... 5 Hình 2.3: Mô hình cấu trúc pectin trong thành tế bào thực vật ................................... 10 Hình 2.4: Cấu trúc hóa học của phân tử pectin ............................................................ 11 Hình 2.5: Thùng lên men và làm lạnh .......................................................................... 19 Hình 2.6: Hình tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae ........................................ 23 Hình 3.1: nguyên liệu thanh long dùng trong thí nghiệm ............................................ 24 Hình 3.2: nguyên liệu dâu tằm dùng trong thí nghiệm ................................................ 24 Hình 4.1; 4.2; 4.3 và 4.4 kết quả thí nghiệm xử lý enzyme Pectinex Ultra SP – L .... 37 Formatted: Centered, Indent: First line: 0", Tab stops: Not at 0.5" viii1 Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt, Not Bold DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ TRANG Sơ đồ 3.1: Quy trình thử nghiệm chế biến nƣớc ép thanh long-dâu tằm lên men ....... 26 Sơ đồ 4.1: Quy trình đề nghị chế biến nƣớc ép thanh long-dâu tằm lên men .............. 53 Biểu đồ 4.1: Ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme đến hiệu suất thu hồi dịch quả .................................................................................................................. 33 Biểu đồ 4.2: Ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme đến độ nhớt của dịch quả ........................................................................................................................ 34 Biểu đồ 4.3: Ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme pectinaase đến độ trong của dịch quả ................................................................................................... 36 Biểu đồ 4.4: Sự thay đổi dộ brix của các nghiệm thức ................................................ 39 Biểu đồ 4.5: Sự thay đổi độ cồn của các nghiệm thức ................................................. 39 Biểu đồ 4.6: Sự thay đổi hàm lƣợng acid của các nghiệm thức ................................... 41 Biểu đồ 4.7: Sự thay đổi độ brix của các nghiệm thức thí nghiệm .............................. 44 Biểu đồ 4.8: Sự thay đổi độ cồn của các nghiệm thức ................................................. 45 Biểu đ