Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sơn tra (tên thường gọi là táo mèo, quả chua chát) là loại cây ăn quả mọc tự nhiên và được trồng tập trung tại các tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam như Sơn La, Lào Cai, Yên Bái, Hà Giang. Tại tỉnh Sơn La, tính đến năm 2015, diện tích trồng cây sơn tra đạt khoảng 10.000 ha với diện tích cho thu hoạch từ 6.000 ha và sản lượng ước tính đạt 30.000 tấn/năm, tập trung chủ yếu tại các huyện Bắc Yên và Thuận Châu. Tuy nhiên, thời gian thu hoạch sơn tra tương đối ngắn (tập trung từ tháng 9 đến tháng 10), sản phẩm thu hoạch chủ yếu được bán ở dạng quả tươi với giá rẻ hoặc thái lát phơi khô thủ công, ngâm rượu gia đình. Việc thiếu quy trình bảo quản và chế biến sâu dẫn đến tình trạng lãng phí nông sản sau thu hoạch và hiệu quả kinh tế chưa tương xứng với tiềm năng.

Về mặt công nghệ thực phẩm, quả sơn tra có cấu trúc giàu pectin và hàm lượng tannin đáng kể. Hàm lượng pectin cao làm tăng độ nhớt của khối dịch nghiền, gây khó khăn cho quá trình ép tách dịch quả và làm giảm hiệu suất thu hồi dịch tự nhiên. Đồng thời, hàm lượng tannin dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với không khí, gây sẫm màu và tạo vị chát gắt cho sản phẩm. Nhằm giải quyết các rào cản kỹ thuật này và đa dạng hóa sản phẩm chế biến từ quả sơn tra, đề tài "Nghiên cứu quy trình chế biến nước uống lên men từ quả sơn tra" được thực hiện.

Mục đích của đề tài là xây dựng quy trình chế biến nước uống lên men nồng độ cồn thấp (cider) từ quả sơn tra ở quy mô phòng thí nghiệm, làm tiền đề khoa học cho việc triển khai ở quy mô sản xuất thực tế.

Mục tiêu nghiên cứu được xác định cụ thể gồm 3 nội dung:

  1. Xác định được tiêu chuẩn nguyên liệu cho mục đích chế biến nước uống lên men sơn tra.
  2. Xác định được chế độ lên men thích hợp cho sự lên men dịch quả sơn tra tạo đồ uống có nồng độ cồn thấp (2 – 3% v/v).
  3. Xây dựng và hoàn thiện được quy trình chế biến nước uống lên men có nồng độ cồn thấp từ quả sơn tra.

Nhiệm vụ nghiên cứu triển khai qua 4 nội dung chính:

  • Nội dung 1: Xác định thành phần hóa học cơ bản của nguyên liệu quả sơn tra (nước, chất khô hòa tan, đường tổng số, axit hữu cơ tổng số, vitamin C, tannin, pH).
  • Nội dung 2: Xác định phương pháp và thông số kỹ thuật thu hồi dịch quả sơn tra bằng enzyme Pectinex Ultra SP-L (nhiệt độ, thời gian xử lý và nồng độ enzyme).
  • Nội dung 3: Xác định chế độ lên men dịch quả (độ pha loãng, nồng độ đường bổ sung ban đầu, tỷ lệ nấm men giống, nhiệt độ lên men và thời gian lên men).
  • Nội dung 4: Đề xuất quy trình công nghệ chế biến nước uống lên men từ quả sơn tra hoàn thiện.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quả sơn tra tươi thu hái tại xã Tà Xùa, huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La (thời điểm thu hoạch tháng 9 năm 2015), được bảo quản lạnh ở nhiệt độ 10°C trước khi đưa vào thí nghiệm; chế phẩm enzyme Pectinex Ultra SP-L của hãng Novozymes (Đan Mạch); chủng nấm men bánh mì (Saccharomyces cerevisiae).
  • Phạm vi nghiên cứu: Các thí nghiệm được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm tại Bộ môn Bảo quản và Chế biến – Viện Nghiên cứu Rau quả (Trâu Quỳ, Gia Lâm, Hà Nội) trong khoảng thời gian từ tháng 11 năm 2015 đến tháng 5 năm 2016.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận dựa trên nền tảng lý thuyết về hóa sinh học thực phẩm và công nghệ lên men vi sinh đồ uống có cồn thấp:

  • Đặc tính hóa sinh của quả sơn tra (Fructus Crataegi / Docynia indica (Wall.) Decne): Quả chứa các nhóm chất hoạt tính sinh học như flavonoid (hyperoside, vitexin), tannin, vitamin C, axit hữu cơ (axit citric, axit tartaric), đường và pectin. Sự hiện diện của protopectin và pectin hòa tan liên kết chặt chẽ trong vách tế bào thực vật đòi hỏi phải sử dụng enzyme thủy phân để cắt đứt liên kết glycoside, giải phóng dịch nội bào.
  • Cơ chế tác động của enzyme pectinase: Chế phẩm Pectinex Ultra SP-L chứa phức hệ enzyme pectolytic (polygalacturonase, pectin esterase, pectin lyase) có chức năng phân giải các phân tử pectin mạch dài thành các đơn vị axit galacturonic tự do, giảm độ nhớt động học của khối ủ, tăng hiệu suất trích ly dịch quả, đồng thời hỗ trợ kết lắng cặn lơ lửng nhằm nâng cao độ trong cho sản phẩm.
  • Cơ chế lên men rượu kỵ khí của nấm men Saccharomyces cerevisiae: Quá trình oxy hóa - khử đường đơn (glucose, fructose) theo con đường EMP qua 10 phản ứng enzyme nội bào (Hexokinase, Phosphoglucoisomerase, Fructose-1,6-diphosphatase, Aldolase, Triosephosphate isomerase, Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, Phosphoglycerate mutase, Enolase, Pyruvate kinase, Pyruvate decarboxylase và Alcohol dehydrogenase) tạo thành ethanol và khí carbonic theo phương trình tổng quát Gay-Lussac: $$\text{C}6\text{H}{12}\text{O}_6 \rightarrow 2\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\text{CO}_2 + Q$$
  • Các yếu tố kiểm soát công nghệ lên men cider: Nhiệt độ lên men (tối thích 28 – 32°C đối với nấm men, nhưng nhiệt độ thấp 20 – 26°C giúp lưu giữ hương thơm este), giá trị pH dịch quả (tối thích 4,0 – 5,0), nồng độ chất khô hòa tan ban đầu (10 – 18°Bx), áp suất thẩm thấu và tỷ lệ giống men tiếp nhận. Quá trình sulfit hóa bằng $\text{K}_2\text{S}_2\text{O}_5$ (100 mg/L) được ứng dụng để ức chế hệ vi sinh vật tạp và ngăn ngừa phản ứng oxy hóa sẫm màu.

Phương pháp bố trí thí nghiệm và phân tích thực nghiệm:

  • Bố trí thí nghiệm: Các thí nghiệm được thiết kế theo phương pháp đơn yếu tố, mỗi công thức thực hiện lặp lại 3 lần để lấy giá trị trung bình và phân tích sai số:
    • Thí nghiệm trích ly enzyme: Khảo sát 5 mức nhiệt độ xử lý (25, 30, 35, 40, 45°C), 6 mức thời gian xử lý (0, 30, 60, 90, 120, 150 phút) và 6 mức nồng độ enzyme (0%, 0,01%, 0,02%, 0,03%, 0,04%, 0,05% theo khối lượng mẫu).
    • Thí nghiệm lên men: Khảo sát 3 tỷ lệ pha loãng dịch quả với nước (30%, 40%, 50%), 5 mức nồng độ đường ban đầu (13, 15, 17, 19, 21°Bx), 5 mức tỷ lệ men giống bổ sung (0,005%, 0,01%, 0,02%, 0,03%, 0,04%), 5 mức nhiệt độ lên men (26, 28, 30, 32, 35°C) và 5 mốc thời gian lên men (24, 48, 60, 72, 96 giờ).
  • Phương pháp phân tích hóa lý và hóa sinh:
    • Xác định hàm lượng nước bằng cân sấy ẩm tự động.
    • Xác định hàm lượng chất khô hòa tan bằng chiết quang kế cầm tay (Refractometer), đọc kết quả theo độ Brix (°Bx) có hiệu chỉnh nhiệt độ.
    • Xác định hiệu suất thu hồi dịch quả (%) bằng phương pháp cân khối lượng dịch trích ly so với khối lượng nguyên liệu ban đầu.
    • Xác định hàm lượng đường tổng số bằng phương pháp chuẩn độ Fericyanua kali (phương pháp Gracianov) trong môi trường kiềm với chỉ thị xanh methylene.
    • Xác định hàm lượng axit hữu cơ tổng số bằng phương pháp trung hòa với dung dịch NaOH 0,1N, chỉ thị phenolphthalein.
    • Xác định hàm lượng vitamin C bằng phương pháp chuẩn độ oxy hóa - khử với dung dịch Iod 0,01N, chỉ thị hồ tinh bột 1% sau khi trích ly mẫu bằng dung dịch HCl 2%.
    • Xác định hàm lượng tannin bằng phương pháp chuẩn độ $\text{KMnO}_4$ 0,05N trong môi trường $\text{H}_2\text{SO}_4$, chỉ thị Indigocarmin 0,1N, có đối chứng mẫu loại tannin bằng than hoạt tính ở 75 – 80°C.
    • Xác định độ cồn (% v/v) bằng phương pháp chưng cất và đo bằng cồn kế.
  • Phương pháp phân tích vi sinh và đánh giá cảm quan:
    • Phân tích tổng số vi khuẩn hiếu khí theo TCVN 4884:2005; định lượng Coliform và Escherichia coli bằng phương pháp đếm khuẩn lạc (CFU).
    • Đánh giá cảm quan chất lượng sản phẩm bằng phương pháp cho điểm thị hiếu theo thang điểm 20 của TCVN 3215-79, thực hiện bởi hội đồng gồm 10 thành viên có sử dụng hệ số trọng lượng cho từng chỉ tiêu (trạng thái, màu sắc, mùi, vị).
  • Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu thực nghiệm được tính toán giá trị trung bình trên Microsoft Excel và phân tích phương sai một yếu tố (One-way ANOVA) trên phần mềm SPSS ở mức ý nghĩa thống kê $\alpha = 0,05$.

Nội dung chính theo từng chương

Tổng quan tài liệu

Chương này tổng hợp các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về cây sơn tra, công nghệ sản xuất đồ uống lên men nồng độ cồn thấp (cider) và ứng dụng chế phẩm enzyme pectinase:

  • Phân loại thực vật học và phân bố: Chi sơn tra (Crataegus) có từ 120 đến 150 loài. Tại Việt Nam, giống sơn tra phổ biến tại Sơn La, Lào Cai, Yên Bái là Docynia indica (Wall.) Decne và Malus doumeri. Tác giả phân tích thành phần dinh dưỡng của sơn tra Lào Cai theo tài liệu của Đỗ Tất Lợi (2004) với đường tổng số đạt 16,4%, axit hữu cơ 2,7%, tannin 2,76% và hàm lượng ẩm 84 – 85%.
  • Hoạt tính dược lý và ứng dụng: Quả sơn tra chứa nhiều hợp chất polyphenol, catechin, epicatechin gallate và flavonoid có tác dụng hỗ trợ tuần hoàn mạch vành, hạ mỡ máu và kháng khuẩn. Tuy nhiên, rào cản lớn nhất khi chế biến công nghiệp là hàm lượng pectin gây nhớt và tannin gây chát, biến màu.
  • Quy trình sản xuất cider tiêu chuẩn: Trình bày chi tiết dây chuyền công nghệ sản xuất cider táo quy mô công nghiệp từ khâu lựa chọn, rửa bằng dung dịch NaOH 1,5 – 2%, nghiền xé (kích thước hạt 0,15 – 0,2 mm), ủ enzyme Rapidase Press (30 – 50 g/tấn, 30 – 60 phút, 20°C), ép dịch, lọc lắng, sulfit hóa, lên men kỵ khí, tàng trữ và thanh trùng ở nhiệt độ 71 – 85°C trong thời gian 20 – 30 phút. Phân tích 11 đặc tính sinh học bắt buộc của chủng nấm men cider.

Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương này mô tả chi tiết nguồn gốc vật liệu thí nghiệm, thiết bị phân tích và cách thức thiết kế 9 thí nghiệm thực nghiệm đơn yếu tố nhằm tối ưu hóa các thông số công nghệ:

  • Nguyên liệu sơn tra Bắc Yên được tuyển chọn cơ học, loại bỏ quả sâu bệnh, dập nát, rửa sạch bụi bẩn và tồn trữ ở 10°C.
  • Quy trình thí nghiệm bố trí mạch lạc từ khâu phân tích thành phần nguyên liệu thô, xác định 3 thông số xử lý enzyme Pectinex Ultra SP-L, đến chuỗi 5 thí nghiệm lên men nồng độ cồn thấp và kiểm tra vệ sinh an toàn thực phẩm của thành phẩm.
  • Chi tiết hóa toàn bộ các công thức toán học tính toán hàm lượng đường tổng số ($D%$), hàm lượng axit tổng số ($C%$), hàm lượng vitamin C ($X$ mg%), hàm lượng tannin (%) và hiệu suất thu hồi dịch quả theo các phương pháp phân tích tiêu chuẩn.

Kết quả và thảo luận

Chương kết quả trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm qua các bảng biểu phân tích phương sai, làm sáng tỏ các biến đổi hóa sinh trong từng công đoạn xử lý:

Thành phần hóa học của nguyên liệu sơn tra Tà Xùa (Bắc Yên - Sơn La) Kết quả phân tích mẫu nguyên liệu ban đầu được thể hiện trong Bảng 4.1:

Thành phần phân tích Đơn vị tính Hàm lượng
Nước % 85,44
Đường tổng số % 5,97
Tannin % 0,07
Axit hữu cơ tổng số % 0,75
Vitamin C mg% 13,75
Giá trị pH - 2,73

Số liệu cho thấy quả sơn tra có hàm lượng nước cao (85,44%) nhưng hàm lượng đường tự nhiên rất thấp (5,97%), không đủ cung cấp cơ chất cho nấm men tạo nồng độ cồn mong muốn (cần dịch lên men từ 10 – 18°Bx). Đồng thời, dịch quả có tính axit mạnh với giá trị pH = 2,73, thấp hơn nhiều so với ngưỡng sinh trưởng tối ưu của nấm men Saccharomyces cerevisiae (pH 4 – 5). Do đó, bắt buộc phải điều chỉnh pH, pha loãng và bổ sung đường saccharose trước khi tiến hành lên men.

Ảnh hưởng của các yếu tố xử lý enzyme pectinase đến hiệu suất thu hồi dịch quả Tác giả đã tiến hành 3 thí nghiệm khảo sát các thông số tác động của enzyme Pectinex Ultra SP-L:

  1. Nhiệt độ xử lý enzyme (cố định thời gian 60 phút, nồng độ enzyme 0,03%):
Ký hiệu mẫu Nhiệt độ xử lý (°C) Chất khô hòa tan (°Bx) Axit hữu cơ tổng số (%) Vitamin C (mg%) Hiệu suất thu hồi dịch (%)
CT1 (Đối chứng) 25 6,7 ± a 0,68 ± a 13,56 ± a 75,20 ± a
CT2 30 6,8 ± a 0,67 ± a 14,79 ± a 77,12 ± a
CT3 35 6,8 ± a 0,73 ± c 15,21 ± b 80,92 ± b
CT4 40 7,1 ± b 0,76 ± d 16,98 ± c 81,89 ± b
CT5 45 6,7 ± a 0,71 ± b 13,91 ± a 81,49 ± b

(Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự sai khác có ý nghĩa thống kê ở mức $\alpha = 0,05$)

Khi nhiệt độ tăng từ 25°C lên 40°C, hiệu suất thu hồi dịch tăng từ 75,20% lên 81,89%, hàm lượng chất khô hòa tan đạt 7,1°Bx và vitamin C đạt 16,98 mg%. Khi nhiệt độ tăng lên 45°C, hiệu suất thu hồi không tăng thêm (81,49%), trong khi vitamin C giảm xuống 13,91 mg% do bị phân hủy nhiệt. Nhiệt độ 40°C được chọn là tối ưu.

  1. Thời gian xử lý enzyme (cố định ở nhiệt độ 40°C, nồng độ enzyme 0,03%):
Ký hiệu mẫu Thời gian (phút) Chất khô hòa tan (°Bx) Axit hữu cơ tổng số (%) Vitamin C (mg%) Hiệu suất thu hồi dịch (%)
CT6 (Đối chứng) 0 7,0 ± a 0,74 ± c 18,79 ± a 66,93 ± a
CT7 30 7,1 ± a 0,73 ± bc 23,49 ± b 76,47 ± b
CT8 60 7,3 ± b 0,74 ± c 18,47 ± a 79,62 ± bc
CT9 90 7,7 ± c 0,85 ± d 21,45 ± b 83,91 ± c
CT10 120 7,0 ± a 0,66 ± a 18,39 ± a 75,23 ± b
CT11 150 6,9 ± a 0,68 ± ab 17,67 ± a 75,24 ± b

Xử lý trong 90 phút cho hiệu suất thu hồi dịch cao nhất đạt 83,91%, hàm lượng chất khô hòa tan 7,7°Bx, axit hữu cơ 0,85% và vitamin C đạt 21,45 mg%. Kéo dài thời gian lên 120 – 150 phút làm giảm hiệu suất thu hồi (75,23 – 75,24%) và làm dịch quả bị sẫm màu do tiếp xúc với oxy không khí. Do đó, thời gian 90 phút được lựa chọn.

  1. Nồng độ enzyme Pectinex Ultra SP-L bổ sung (cố định ở 40°C trong 90 phút):
Ký hiệu mẫu Nồng độ enzyme (%) Chất khô hòa tan (°Bx) Axit hữu cơ tổng số (%) Vitamin C (mg%) Hiệu suất thu hồi dịch (%)
CT12 (Đối chứng) 0 7,0 ± b 0,59 ± b 14,66 ± bc 64,89 ± a
CT13 0,01 7,1 ± b 0,67 ± c 14,10 ± b 80,79 ± b
CT14 0,02 7,0 ± b 0,65 ± c 14,64 ± b 82,96 ± c
CT15 0,03 7,1 ± b 0,65 ± c 14,64 ± bc 85,09 ± d
CT16 0,04 6,8 ± a 0,58 ± b 15,50 ± c 79,30 ± b
CT17 0,05 6,7 ± a 0,49 ± a 13,08 ± a 79,70 ± b

Mẫu đối chứng không xử lý enzyme chỉ đạt hiệu suất ép trích ly 64,89%. Khi bổ sung enzyme ở nồng độ 0,03%, hiệu suất thu hồi dịch đạt giá trị cực đại 85,09% (tăng 20,20% so với đối chứng). Nồng độ enzyme vượt quá 0,03% (0,04 – 0,05%) không làm tăng thêm hiệu suất trích ly mà có xu hướng giảm nhẹ (79,30 – 79,70%) và làm giảm các chỉ tiêu chất hòa tan. Tỷ lệ enzyme 0,03% được chọn là thông số tối ưu.

Khảo sát chế độ lên men tạo đồ uống nồng độ cồn thấp Dịch quả sau trích ly enzyme được sulfit hóa bằng $\text{K}_2\text{S}_2\text{O}_5$ với liều lượng 100 mg/L dịch quả để ổn định màu và vi sinh vật. Quá trình lên men được kiểm soát qua các thông số:

  • Tỷ lệ pha loãng dịch quả với nước: Thử nghiệm ở các mức 30%, 40%, 50% trong điều kiện cố định (26°C, pH = 4,02, giống men 0,02%, đường đầu 15°Bx, thời gian lên men 60 giờ).
  • Nồng độ đường đầu: Khảo sát từ 13 đến 21°Bx.
  • Tỷ lệ men giống bổ sung: Khảo sát từ 0,005% đến 0,04%.
  • Nhiệt độ và thời gian lên men: Khảo sát nhiệt độ từ 26°C đến 35°C và thời gian từ 24 đến 96 giờ nhằm xác định điểm dừng lên men khi sản phẩm đạt độ cồn 2 – 3% v/v, giữ được vị chua ngọt hài hòa và hương vị quả sơn tra tự nhiên.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã xác định được hệ thống thông số công nghệ hoàn chỉnh cho quy trình chế biến nước uống lên men nồng độ cồn thấp từ quả sơn tra Bắc Yên:

  • Xác định đặc tính hóa sinh nguyên liệu: Dịch quả sơn tra Tà Xùa có độ ẩm 85,44%, đường tổng số 5,97%, tannin 0,07%, axit hữu cơ 0,75%, vitamin C 13,75 mg% và pH 2,73.
  • Tối ưu hóa công đoạn trích ly dịch quả bằng enzyme: Sử dụng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L ở nồng độ 0,03% (theo khối lượng thịt quả nghiền), xử lý ở nhiệt độ 40°C trong thời gian 90 phút giúp nâng cao hiệu suất thu hồi dịch quả lên 85,09%, tăng 20,20% so với phương pháp ép cơ học truyền thống (64,89%).
  • Thiết lập thông số xử lý trước lên men: Cố định liều lượng sulfit hóa ở mức 100 mg $\text{K}_2\text{S}_2\text{O}_5$/L dịch quả; điều chỉnh dịch quả về pH xấp xỉ 4,02 và chuẩn hóa độ đường ban đầu thích hợp cho chủng Saccharomyces cerevisiae.
  • Đề xuất quy trình công nghệ chế biến tổng thể gồm các bước: Sơn tra nguyên liệu $\rightarrow$ Phân loại, rửa sạch $\rightarrow$ Thái lát, nghiền nhỏ $\rightarrow$ Xử lý enzyme Pectinex Ultra SP-L (0,03%, 40°C, 90 phút) $\rightarrow$ Ép tách bã, thu dịch $\rightarrow$ Sulfit hóa ($\text{K}_2\text{S}_2\text{O}_5$ 100 mg/L) $\rightarrow$ Phối chế (pha loãng, bổ sung đường, chỉnh pH) $\rightarrow$ Tiếp giống nấm men $\rightarrow$ Lên men chính $\rightarrow$ Lắng, lọc trong $\rightarrow$ Chiết rót, đóng chai $\rightarrow$ Thanh trùng $\rightarrow$ Bảo quản thành phẩm.

Đóng góp của đề tài thể hiện ở việc đưa ra giải pháp kỹ thuật giải quyết triệt để hai trở ngại lớn của quả sơn tra là độ nhớt cao do pectin và hiện tượng biến màu do tannin thông qua enzyme pectinase và chất chống oxy hóa, mở ra hướng chế biến sâu nâng cao giá trị thương phẩm cho nguồn nông sản đặc thù của vùng núi Tây Bắc.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận còn một số hạn chế gắn liền với phạm vi thực nghiệm:

  • Nghiên cứu chỉ tiến hành trên một giống sơn tra thu hái tại một địa điểm duy nhất (xã Tà Xùa, huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La) trong niên vụ 2015, chưa đánh giá sự biến động thành phần hóa sinh của sơn tra theo các độ chín khác nhau hoặc giữa các vùng sinh thái khác (Mù Cang Chải, Bát Xát, Lạng Sơn).
  • Toàn bộ quy trình mới chỉ được khảo sát, tối ưu hóa ở quy mô phòng thí nghiệm với mẻ nhỏ, chưa được kiểm chứng vận hành trên hệ thống thiết bị pilot hoặc quy mô công nghiệp.
  • Khóa luận sử dụng nấm men bánh mì thương phẩm làm tác nhân lên men chính mà chưa tuyển chọn hoặc thuần khiết các chủng nấm men chuyên dụng sản xuất cider (Saccharomyces bayanus, Saccharomyces uvarum) có khả năng tạo hương thơm đặc trưng cao hơn.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Mở rộng nghiên cứu quy trình lên men ở quy mô pilot (bán công nghiệp) và đánh giá độ ổn định chất lượng sản phẩm trong quá trình tàng trữ, bảo quản dài hạn.
  • Nghiên cứu tuyển chọn và ứng dụng các chủng nấm men thuần chủng chuyên dùng cho lên men cider quả nhằm nâng cao chất lượng cảm quan và hương thơm đặc trưng cho đồ uống sơn tra.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực cho:

  • Sinh viên, học viên cao học và giảng viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sau thu hoạch, Công nghệ Sinh học làm tài liệu nghiên cứu về kỹ thuật trích ly dịch quả bằng enzyme và công nghệ đồ uống lên men nồng độ cồn thấp.
  • Các kỹ sư công nghệ, nhà nghiên cứu tại các viện nghiên cứu rau quả, trung tâm khuyến nông vùng cao tham khảo các thông số vận hành (nồng độ enzyme, nhiệt độ, thời gian ủ, nồng độ sulfit hóa).
  • Các cơ sở sản xuất, hợp tác xã nông nghiệp tại các tỉnh Tây Bắc (Sơn La, Yên Bái, Lào Cai) ứng dụng quy trình để phát triển sản phẩm nước giải khát lên men từ nguồn nguyên liệu táo mèo bản địa, đa dạng hóa chuỗi giá trị sau thu hoạch.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao không thể ép trực tiếp quả sơn tra để lấy dịch lên men mà bắt buộc phải xử lý qua enzyme Pectinex Ultra SP-L? Quả sơn tra có cấu trúc giàu protopectin và pectin hòa tan liên kết chặt chẽ trong mô tế bào, làm tăng độ nhớt của khối quả nghiền và cản trở sự thoát dịch. Kết quả thực nghiệm cho thấy nếu ép trực tiếp (mẫu đối chứng), hiệu suất thu hồi dịch chỉ đạt 64,89%. Khi xử lý bằng enzyme Pectinex Ultra SP-L ở điều kiện tối ưu (0,03%, 40°C, 90 phút), enzyme thủy phân pectin làm giảm độ nhớt, giải phóng dịch nội bào và nâng hiệu suất thu hồi lên 85,09% (tăng 20,20%).

2. Thành phần hóa học ban đầu của dịch quả sơn tra Tà Xùa có đặc điểm gì cần lưu ý khi lên men? Dịch quả sơn tra Tà Xùa có hàm lượng nước 85,44%, hàm lượng đường tổng số chỉ đạt 5,97% và độ pH rất thấp (pH = 2,73). Để nấm men Saccharomyces cerevisiae phát triển thuận lợi (yêu cầu môi trường có pH từ 4 – 5 và nồng độ đường từ 10 – 18°Bx), bắt buộc phải tiến hành pha loãng dịch quả, điều chỉnh độ axit và bổ sung thêm đường trước khi lên men.

3. Liều lượng và vai trò của kali metabisulfit ($\text{K}_2\text{S}_2\text{O}_5$) trong quy trình này là gì? Kali metabisulfit được sử dụng ở liều lượng 100 mg/L dịch quả. Hóa chất này có vai trò cung cấp $\text{SO}_2$ để ức chế các vi khuẩn và nấm men dại tạp nhiễm trong dịch quả tươi, đồng thời đóng vai trò là chất chống oxy hóa mạnh, ngăn chặn phản ứng oxy hóa hợp chất tannin và vitamin C, giúp dịch quả không bị biến màu sẫm trong suốt quá trình chế biến.

4. Vì sao việc tăng thời gian xử lý enzyme lên 120 – 150 phút lại làm giảm hiệu suất thu hồi và chất lượng dịch quả? Khi kéo dài thời gian xử lý ở 40°C quá 90 phút, hoạt tính xúc tác của enzyme bị suy giảm do tiếp xúc nhiệt kéo dài. Đồng thời, thời gian tiếp xúc lâu với không khí khiến hàm lượng vitamin C và axit hữu cơ bị oxy hóa phân hủy, dịch quả bị sẫm màu và hiệu suất thu hồi dịch giảm từ 83,91% (ở 90 phút) xuống còn 75,23% (ở 120 phút).

5. Nguồn gốc nguyên liệu và địa điểm thực hiện các thí nghiệm trong khóa luận ở đâu? Nguyên liệu quả sơn tra được thu hái tại xã Tà Xùa, huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La vào tháng 9 năm 2015 và bảo quản ở 10°C. Các thí nghiệm thực nghiệm được tiến hành từ tháng 11 năm 2015 đến tháng 5 năm 2016 tại Phòng thí nghiệm Bộ môn Bảo quản và Chế biến – Viện Nghiên cứu Rau quả (Trâu Quỳ, Gia Lâm, Hà Nội).

Kết luận

Khóa luận của tác giả Chu Thị Hạnh đã giải quyết thành công vấn đề trích ly dịch và lên men nồng độ cồn thấp từ nguồn nguyên liệu sơn tra Bắc Yên, Sơn La ở quy mô phòng thí nghiệm. Việc ứng dụng enzyme Pectinex Ultra SP-L ở nồng độ 0,03% tại 40°C trong 90 phút đã nâng hiệu suất thu hồi dịch quả lên 85,09%, khắc phục nhược điểm về độ nhớt và vị chát của quả tươi. Các thông số công nghệ được xác lập là cơ sở khoa học tin cậy để hoàn thiện quy trình chế biến đồ uống lên men, góp phần nâng cao giá trị kinh tế cho cây sơn tra vùng Tây Bắc.