Tổng quan nghiên cứu

Rượu vang trái cây là loại thức uống lên men từ nước trái cây tươi, được ưa chuộng trên thế giới nhờ giá trị dinh dưỡng và hương vị đặc trưng. Ở Việt Nam, khí hậu nhiệt đới ẩm gây khó khăn trong bảo quản trái cây tươi, làm giảm phẩm chất và giá trị sử dụng. Do đó, việc chế biến rượu vang từ các loại trái cây như xoài không chỉ giúp bảo quản mà còn nâng cao giá trị kinh tế, tạo việc làm và tăng thu nhập cho người dân. Xoài là loại quả phổ biến ở miền Nam với tỉ lệ thịt quả trung bình 73,59% và hàm lượng đường tổng khoảng 9,8%, vitamin C 37 mg/100ml dịch quả, rất thích hợp cho sản xuất rượu vang. Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng quy trình sản xuất rượu vang từ xoài bằng chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae thuần chủng, khảo sát các điều kiện lên men ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, đồng thời tối ưu hóa quy trình để áp dụng thực tế. Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 3 đến tháng 6 năm 2009 tại phòng thí nghiệm Dinh dưỡng, Đại học Bình Dương. Kết quả nghiên cứu góp phần phát triển ngành công nghiệp chế biến trái cây, đặc biệt là rượu vang trái cây tại Việt Nam, đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước và xuất khẩu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về quá trình lên men rượu vang, sinh trưởng và phát triển của nấm men Saccharomyces cerevisiae, cũng như ứng dụng enzyme pectinase trong trích ly dịch quả. Các khái niệm chính bao gồm:

  • Lên men yếm khí: Quá trình chuyển hóa đường thành ethanol và CO₂ dưới tác dụng của nấm men trong môi trường thiếu oxy.
  • Nấm men Saccharomyces cerevisiae: Chủng nấm men thuần chủng có khả năng lên men hiệu quả, chịu được độ cồn cao và pH thấp, tạo hương vị đặc trưng cho rượu vang.
  • Enzyme pectinase: Enzyme thủy phân pectin giúp tăng hiệu suất trích ly dịch quả, làm trong nước quả, tăng hiệu suất ép và cải thiện chất lượng sản phẩm.
  • Các yếu tố ảnh hưởng lên men: pH, nồng độ chất khô ban đầu, tỉ lệ nấm men, thời gian lên men, nhiệt độ, nguồn dinh dưỡng và khoáng chất.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguyên liệu xoài ghép chín từ Bình Dương, enzyme pectinase của công ty Novozyme Đan Mạch và nấm men Saccharomyces cerevisiae EC thuần chủng từ Viện Sinh học nhiệt đới TP.HCM. Các bước nghiên cứu gồm:

  • Khảo sát thành phần nguyên liệu xoài: tỉ lệ các phần quả, thành phần hóa học như vitamin C, đường, axit.
  • Khảo sát tỉ lệ enzyme pectinase bổ sung để trích ly dịch quả xoài, xác định hiệu suất trích ly.
  • Nghiên cứu các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình lên men: pH (3,0-5,0), nồng độ chất khô ban đầu (16-24 °Bx), tỉ lệ nấm men (2-12%), thời gian lên men (10 ngày).
  • Tối ưu hóa các thông số lên men bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm và đường dốc nhất, xây dựng mô hình hồi quy và kiểm định tính phù hợp.
  • Kiểm tra chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn TCVN 7045:2002 và đánh giá cảm quan theo TCVN 3215-79.
  • Phân tích số liệu bằng phần mềm Excel, Statgraphics Plus 3.0 và Minitab 12.

Quy trình sản xuất rượu vang xoài bao gồm thu nhận dịch quả, xử lý enzyme pectinase, lọc trong, pha chế dịch lên men, lên men chính và phụ, lắng cặn, tàng trữ, lọc và chiết chai.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tỉ lệ các phần của trái xoài: Trọng lượng trung bình xoài ghép là 291,5 g/quả, trong đó tỉ lệ thịt quả chiếm 73,59%, vỏ và hạt chiếm 26,41%.
  2. Thành phần nguyên liệu: Dịch quả xoài có hàm lượng vitamin C 37 mg/100ml, nồng độ chất khô 10,5 °Bx, pH 4,15, axit citric 0,68%, đường tổng 9,8%, đường khử 5,6%, nước chiếm 75,3%.
  3. Hiệu suất trích ly enzyme pectinase: Tỉ lệ 3 ml enzyme/100g thịt quả cho hiệu suất trích ly cao nhất 93,68%, tăng dần từ 0,5 ml đến 3 ml, sau đó ổn định.
  4. Ảnh hưởng của pH đến lên men: pH 4,5 cho độ cồn cao nhất 10,8% sau 7 ngày, thấp nhất ở pH 3,0 với 9,2%.
  5. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu: Nồng độ 20 °Bx tối ưu cho độ cồn cao nhất 11,2%, các mức 16 °Bx và 24 °Bx cho độ cồn thấp hơn tương ứng 9,5% và 10,0%.
  6. Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men: Tỉ lệ 6% nấm men Saccharomyces cerevisiae cho độ cồn tối ưu 11,5%, tỉ lệ cao hơn 10-12% không làm tăng độ cồn mà còn giảm nhẹ do cạnh tranh dinh dưỡng.
  7. Ảnh hưởng của thời gian lên men: Thời gian lên men 7 ngày là tối ưu, sau đó độ cồn không tăng đáng kể, nấm men bắt đầu già và chết dần.

Thảo luận kết quả

Các kết quả cho thấy pH, nồng độ chất khô, tỉ lệ nấm men và thời gian lên men là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất lên men và chất lượng rượu vang xoài. pH 4,5 tạo môi trường thuận lợi cho hoạt động enzyme và sinh trưởng nấm men, phù hợp với các nghiên cứu về lên men rượu vang trái cây khác. Nồng độ chất khô 20 °Bx cân bằng giữa lượng đường cung cấp và khả năng hấp thụ của nấm men, tránh hiện tượng ức chế do áp suất thẩm thấu cao. Tỉ lệ nấm men 6% đảm bảo mật độ tế bào đủ để lên men hiệu quả mà không gây cạnh tranh dinh dưỡng quá mức. Thời gian lên men 7 ngày phù hợp với chu kỳ sinh trưởng và chuyển hóa của Saccharomyces cerevisiae, giúp đạt độ cồn tối ưu và giữ được hương vị đặc trưng. Các dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường cong độ cồn theo thời gian, biểu đồ so sánh độ cồn ở các mức pH, nồng độ chất khô và tỉ lệ nấm men để minh họa rõ ràng sự ảnh hưởng của từng yếu tố.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng quy trình lên men với pH 4,5, nồng độ chất khô 20 °Bx, tỉ lệ nấm men 6% và thời gian lên men 7 ngày để sản xuất rượu vang xoài đạt chất lượng cao, ổn định hương vị và độ cồn.
  2. Sử dụng enzyme pectinase với tỉ lệ 3 ml/100g thịt quả trong quá trình trích ly dịch quả để tăng hiệu suất thu dịch và cải thiện độ trong của rượu vang.
  3. Đầu tư trang thiết bị kiểm soát nhiệt độ và pH tự động trong quá trình lên men nhằm duy trì điều kiện tối ưu, nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu sai số.
  4. Đào tạo kỹ thuật viên và người lao động về quy trình công nghệ lên men và xử lý enzyme để đảm bảo vận hành đúng quy trình, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm trong vòng 6 tháng tới.
  5. Khuyến khích các cơ sở sản xuất rượu vang trái cây tại miền Nam áp dụng quy trình này nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu xoài phong phú, góp phần phát triển ngành công nghiệp chế biến trái cây và tăng thu nhập cho nông dân trong 1-2 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ thực phẩm, Công nghệ sinh học: Nghiên cứu về quy trình lên men, ứng dụng enzyme và vi sinh vật trong sản xuất rượu vang trái cây.
  2. Doanh nghiệp sản xuất rượu vang trái cây và các sản phẩm lên men từ trái cây: Áp dụng quy trình tối ưu để nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng hiệu quả kinh tế và mở rộng thị trường.
  3. Nông dân và hợp tác xã trồng xoài tại miền Nam Việt Nam: Hiểu rõ giá trị gia tăng từ việc chế biến xoài thành rượu vang, từ đó phát triển sản xuất bền vững.
  4. Cơ quan quản lý nhà nước và các tổ chức hỗ trợ phát triển ngành công nghiệp chế biến nông sản: Xây dựng chính sách, chương trình hỗ trợ kỹ thuật và đầu tư phát triển ngành rượu vang trái cây.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao chọn xoài làm nguyên liệu sản xuất rượu vang?
    Xoài có tỉ lệ thịt quả cao (73,59%), hàm lượng đường tổng 9,8% và vitamin C 37 mg/100ml, phù hợp cho quá trình lên men tạo rượu vang có hương vị đặc trưng và giá trị dinh dưỡng cao.

  2. Enzyme pectinase có vai trò gì trong sản xuất rượu vang xoài?
    Pectinase thủy phân pectin trong thịt quả, giúp tăng hiệu suất trích ly dịch quả lên đến 93,68% khi sử dụng 3 ml enzyme/100g thịt quả, làm dịch quả trong hơn và tăng hiệu quả lên men.

  3. Các yếu tố nào ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình lên men rượu vang xoài?
    pH môi trường, nồng độ chất khô ban đầu, tỉ lệ nấm men và thời gian lên men là các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất lên men và chất lượng rượu vang.

  4. Tỉ lệ nấm men Saccharomyces cerevisiae tối ưu là bao nhiêu?
    Tỉ lệ 6% nấm men được xác định là tối ưu, giúp đạt độ cồn cao nhất 11,5% và đảm bảo quá trình lên men hiệu quả, tránh cạnh tranh dinh dưỡng quá mức.

  5. Thời gian lên men thích hợp để sản xuất rượu vang xoài là bao lâu?
    Thời gian lên men 7 ngày được khuyến nghị, vì sau thời gian này độ cồn đạt tối đa và nấm men bắt đầu già, giảm hiệu quả lên men.

Kết luận

  • Xoài ghép là nguyên liệu phù hợp với tỉ lệ thịt quả 73,59% và hàm lượng đường, vitamin cao, thích hợp cho sản xuất rượu vang.
  • Enzyme pectinase với tỉ lệ 3 ml/100g thịt quả tối ưu cho hiệu suất trích ly dịch quả đạt 93,68%.
  • Các điều kiện lên men tối ưu gồm pH 4,5, nồng độ chất khô 20 °Bx, tỉ lệ nấm men 6% và thời gian lên men 7 ngày.
  • Quy trình sản xuất rượu vang xoài được xây dựng và tối ưu hóa bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm, đảm bảo chất lượng và hiệu quả kinh tế.
  • Đề xuất áp dụng quy trình vào sản xuất thực tế nhằm phát triển ngành công nghiệp chế biến trái cây, nâng cao giá trị sản phẩm và thu nhập cho người dân.

Hành động tiếp theo: Các cơ sở sản xuất rượu vang trái cây nên triển khai thử nghiệm quy trình này, đồng thời phối hợp với các viện nghiên cứu để hoàn thiện và mở rộng quy mô sản xuất.