Nghiên Cứu Công Nghệ Lên Men và Ứng Dụng Nấm Men Trong Sản Xuất Đồ Uống

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu tốt nghiệp sinh học tìm hiểu khả năng sử dụng một số chủng nấm men trong quá trình chế biến đồ uống, vận dụng lý thuyết vào thực tế, đề xuất giải

• Tác giả: Nguyễn Thị Lan Hương
• Người hướng dẫn: Th.s Trần Thanh Thủy
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Sinh Học Chuyên Ngành Vi Sinh
• Đề tài: Nghiên Cứu Công Nghệ Lên Men và Ứng Dụng Nấm Men Trong Sản Xuất Đồ Uống
• Loại tài liệu: Luận Văn Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2001
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. PHẦN I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Giới thiệu sơ lược về cây khoai mì
• 1.2. Đặc tính sinh học và sinh thái
• 1.3. Thành phần dinh dưỡng của khoai mì
• 1.4. Khái quát về đồ uống lên men
• 1.4.1. Định nghĩa đồ uống lên men
• 1.4.2. Sơ lược lịch sử nghiên cứu
• 1.4.3. Phân loại đồ uống lên men
• 1.4.4. Đặc điểm đồ uống lên men
• 1.4.5. Nguyên liệu sản xuất đồ uống lên men
• 1.4.5.1. Đường hóa bằng chế phẩm amylaza của nấm mốc
• 1.4.5.2. Phương pháp Amylo
• 1.4.5.3. Phương pháp Myco - Malt
• 2. PHẦN II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Phương pháp nghiên cứu
• 2.1.1. Ảnh hưởng nồng độ O2 đến sự tăng trưởng của nấm men
• 2.1.2. Xác định số lượng tế bào bằng phòng đếm Thoma - Goriaep
• 2.1.3. Chuẩn bị môi trường lên men
• 2.1.4. Khảo sát độ giảm đường trong dịch lên men bằng phương pháp so màu trên máy quang phổ UV-1601 PC
• 2.1.5. Xác định khả năng acid hóa môi trường trong quá trình lên men
• 2.1.6. Xác định sự biến động số lượng tế bào và sự giảm đường trong môi trường lên men có thông khí
• 2.1.7. Bảo quản nấm men bằng phương pháp đông khô
• 3. PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ BIỂN LUẬN
• 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ O2 đến sự tăng trưởng của tế bào nấm men trong môi trường nhân giống
• 3.2. Chuẩn bị môi trường lên men
• 3.2.1. Lên men trong điều kiện không lạc thông khí
• 3.2.2. Sự biến động số lượng tế bào trong quá trình lên men
• 3.2.3. Độ giảm đường trong quá trình lên men
• 3.2.4. Khả năng acid hóa môi trường
• 3.2.5. Lên men trong điều kiện có lạc thông khí
• 3.2.6. Sự biến động số lượng tế bào nấm men
• 3.2.7. Độ giảm đường trong dịch lên men
• 3.2.8. Bảo quản giống bằng phương pháp đông khô
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Công Nghệ Lên Men Đồ Uống

Công nghệ lên men đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong ngành thực phẩm, đặc biệt là trong sản xuất đồ uống. Nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn nâng cao giá trị dinh dưỡng. Đồ uống lên men từ nấm men đang được chú trọng phát triển, nhờ vào khả năng tạo ra hương vị độc đáo và lợi ích sức khỏe. Việc hiểu rõ quy trình lên men và ứng dụng nấm men trong sản xuất đồ uống là rất cần thiết.

1.1. Khái Niệm Về Công Nghệ Lên Men

Công nghệ lên men là quá trình chuyển đổi nguyên liệu thành sản phẩm thông qua hoạt động của vi sinh vật. Nấm men là một trong những tác nhân chính trong quá trình này, giúp tạo ra các sản phẩm như bia, rượu và đồ uống lên men khác.

1.2. Lịch Sử Phát Triển Công Nghệ Lên Men

Lịch sử công nghệ lên men có từ hàng ngàn năm trước, với những sản phẩm đầu tiên được ghi nhận từ các nền văn minh cổ đại. Sự phát triển của công nghệ này đã góp phần quan trọng vào nền văn hóa ẩm thực của nhiều quốc gia.

II. Thách Thức Trong Nghiên Cứu Đồ Uống Lên Men

Mặc dù công nghệ lên men mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong nghiên cứu và sản xuất đồ uống lên men. Các vấn đề như kiểm soát chất lượng, an toàn thực phẩm và sự ổn định của sản phẩm là những yếu tố cần được chú trọng. Đặc biệt, việc sử dụng nấm men trong sản xuất đồ uống cũng gặp phải những khó khăn nhất định.

2.1. Vấn Đề Kiểm Soát Chất Lượng

Kiểm soát chất lượng trong quá trình lên men là rất quan trọng để đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn. Các yếu tố như nhiệt độ, độ pH và thời gian lên men cần được theo dõi chặt chẽ.

2.2. An Toàn Thực Phẩm Trong Sản Xuất Đồ Uống

An toàn thực phẩm là một trong những mối quan tâm hàng đầu trong sản xuất đồ uống lên men. Việc sử dụng nấm men cần phải đảm bảo không gây hại cho sức khỏe người tiêu dùng.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Công Nghệ Lên Men Đồ Uống

Để nghiên cứu công nghệ lên men đồ uống, các phương pháp hiện đại được áp dụng nhằm tối ưu hóa quy trình sản xuất. Các nghiên cứu này không chỉ tập trung vào nấm men mà còn vào các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men. Việc áp dụng công nghệ sinh học trong nghiên cứu cũng đang được chú trọng.

3.1. Quy Trình Lên Men Đồ Uống

Quy trình lên men đồ uống bao gồm nhiều bước, từ chuẩn bị nguyên liệu đến quá trình lên men và đóng gói sản phẩm. Mỗi bước đều cần được tối ưu hóa để đạt được hiệu quả cao nhất.

3.2. Ứng Dụng Công Nghệ Sinh Học

Công nghệ sinh học đang được áp dụng để cải thiện quy trình lên men. Việc sử dụng các chủng nấm men mới có thể giúp tăng cường hiệu suất và chất lượng sản phẩm.

IV. Ứng Dụng Nấm Men Trong Sản Xuất Đồ Uống

Nấm men đóng vai trò quan trọng trong sản xuất đồ uống lên men. Chúng không chỉ giúp tạo ra hương vị đặc trưng mà còn cung cấp nhiều lợi ích sức khỏe. Việc nghiên cứu và phát triển các chủng nấm men mới có thể mở ra nhiều cơ hội cho ngành công nghiệp đồ uống.

4.1. Nấm Men Trong Sản Xuất Bia

Nấm men là thành phần chính trong sản xuất bia, giúp chuyển hóa đường thành rượu và khí CO2. Các loại nấm men khác nhau sẽ tạo ra hương vị và đặc tính riêng cho từng loại bia.

4.2. Nấm Men Trong Sản Xuất Rượu

Trong sản xuất rượu, nấm men cũng đóng vai trò quan trọng trong việc lên men các loại trái cây và ngũ cốc. Sự lựa chọn chủng nấm men phù hợp có thể ảnh hưởng lớn đến chất lượng rượu.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Về Đồ Uống Lên Men

Các nghiên cứu về đồ uống lên men từ nấm men đã cho thấy nhiều kết quả khả quan. Việc áp dụng các phương pháp mới trong sản xuất đã giúp nâng cao chất lượng và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Những kết quả này không chỉ có ý nghĩa trong ngành thực phẩm mà còn trong lĩnh vực sức khỏe cộng đồng.

5.1. Tăng Cường Giá Trị Dinh Dưỡng

Nghiên cứu cho thấy đồ uống lên men từ nấm men có thể cung cấp nhiều dưỡng chất cần thiết cho cơ thể. Việc bổ sung các thành phần dinh dưỡng trong quá trình sản xuất là rất quan trọng.

5.2. Tác Động Đến Sức Khỏe

Đồ uống lên men không chỉ ngon mà còn có lợi cho sức khỏe. Chúng giúp cải thiện tiêu hóa và tăng cường hệ miễn dịch, nhờ vào các vi sinh vật có lợi.

VI. Tương Lai Của Nghiên Cứu Công Nghệ Lên Men

Tương lai của nghiên cứu công nghệ lên men đồ uống hứa hẹn sẽ có nhiều bước tiến mới. Sự phát triển của công nghệ sinh học và các phương pháp hiện đại sẽ mở ra nhiều cơ hội cho ngành công nghiệp này. Việc nghiên cứu và phát triển các sản phẩm mới từ nấm men sẽ tiếp tục được chú trọng.

6.1. Xu Hướng Mới Trong Ngành Đồ Uống

Ngành đồ uống đang chứng kiến nhiều xu hướng mới, từ việc sử dụng nguyên liệu tự nhiên đến việc phát triển các sản phẩm chức năng. Nấm men sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong xu hướng này.

6.2. Nghiên Cứu Và Phát Triển Sản Phẩm Mới

Nghiên cứu và phát triển các sản phẩm mới từ nấm men sẽ là một trong những ưu tiên hàng đầu trong tương lai. Việc tìm kiếm các chủng nấm men mới và cải tiến quy trình sản xuất sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Cây khoai mì (Manihot esculenta Crantz) là loại hoa màu nhiệt đới cung cấp nguồn năng lượng dồi dào, đạt mức năng suất sinh học 250x10^7 cal/ha/ngày, vượt xa bắp (176x10^7 cal/ha/ngày) và lúa gạo. Tại Việt Nam, sản lượng khoai mì bình quân đạt khoảng 3 triệu tấn mỗi năm, trong đó tỉnh Đồng Nai dẫn đầu với 202,5 ngàn tấn cùng năng suất 13,5 tấn/ha. Mặc dù là nguồn tinh bột dồi dào và rẻ tiền, củ khoai mì lại rất nghèo protein (chỉ chiếm 1,0% đến 1,4%) và chứa độc tố linamarin. Hợp chất này có khả năng giải phóng axit hydrocyanic (HCN) với liều lượng gây ngộ độc 30 mg/24 giờ hoặc trên 100 mg/kg củ tươi.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm là xử lý triệt để độc tố và chuyển hóa nguồn tinh bột nghèo đạm này thành đồ uống lên men bổ dưỡng, thơm ngon. Mục tiêu cụ thể là khảo sát khả năng sinh trưởng của các chủng nấm men thuần khiết, xác định các thông số tối ưu cho quá trình dịch hóa, đường hóa bằng enzyme, đồng thời bổ sung dinh dưỡng thực vật từ đậu nành. Phạm vi thực nghiệm được triển khai tại Phòng thí nghiệm Vi sinh thuộc Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh. Nghiên cứu mang lại ý nghĩa ứng dụng cao khi hoàn thiện quy trình công nghệ tạo ra sản phẩm nước giải khát lên men nhẹ có độ cồn 0,5% đến 1,5%, nồng độ chất hòa tan 5% đến 8%, độ chua 2 đến 4, góp phần đa dạng hóa sản phẩm chế biến từ nông sản nội địa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết lên men rượu theo con đường đường phân Embden-Meyerhof-Parnas kết hợp nguyên lý sinh lý học của vi sinh vật yếm khí tùy tiện. Trong điều kiện hiếu khí giàu oxy, nấm men dị hóa glucose nhằm tạo năng lượng ATP và sinh khối tế bào chứa 40% đến 60% protein chất khô cùng 20 loại axit amin thiết yếu. Khi chuyển sang trạng thái kỵ khí, enzyme pyruvate decarboxylase và alcohol dehydrogenase xúc tác chuyển hóa axit pyruvic thành rượu etylic và giải phóng 113,4 kJ/mol năng lượng.

Các khái niệm nền tảng bao gồm quá trình dịch hóa bằng alpha-amylase chịu nhiệt, đường hóa bằng enzyme nấm mốc, và hiện tượng ức chế hô hấp do oxy hòa tan quá mức. Đồng thời, mô hình nghiên cứu tích hợp phương pháp thủy phân tinh bột có kiểm soát nhằm đạt hàm lượng glucose 10% đến 12%, kết hợp với nguyên lý bổ sung đạm hữu cơ tự nhiên để tối ưu hóa hương vị đồ uống lên men dở dang.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ 3 chủng nấm men ký hiệu BM, CM và D3 thuộc bộ sưu tập giống thuần khiết của phòng thí nghiệm. Nghiên cứu áp dụng phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên có lặp lại 3 lần trên từng nghiệm thức môi trường để đảm bảo tính khách quan và độ tin cậy khoa học. Cỡ mẫu thực nghiệm được thiết lập đồng nhất ở thể tích 100 ml dịch nuôi cấy trong bình tam giác với mật độ cấy giống ban đầu chuẩn hóa là 3,0x10^6 tế bào/ml (tương đương 0,3 g sinh khối/lít).

Mật độ tế bào được kiểm đếm trực tiếp trên buồng đếm Thoma-Goriaep dưới kính hiển vi quang học độ phóng đại 400 lần. Động thái suy giảm đường được xác định qua phản ứng so màu tạo phức phenol và axit sulfuric đậm đặc tại bước sóng 490 nm trên máy quang phổ UV-1601 PC Shimadzu. Lý do lựa chọn phương pháp quang phổ này là độ nhạy cao, cho phép xây dựng đường chuẩn tuyến tính chính xác từ dải nồng độ 10 đến 70 mg/l glucose. Quá trình bảo quản giống sử dụng kỹ thuật đông khô tế bào ở -20°C với môi trường bảo vệ chứa sữa gầy 20% và natri glutamat 1%, đảm bảo tỷ lệ sống sót cao trong thời gian dài.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nồng độ oxy hòa tan thông qua chế độ lắc có ảnh hưởng mang tính quyết định đến khả năng tăng sinh khối nấm men. Ở tốc độ lắc 150 vòng/phút, chủng CM đạt mật độ tế bào cực đại 2742,0x10^6 tế bào/ml sau 21 giờ nuôi cấy, tăng gấp 914 lần so với ban đầu, cao hơn 82,8% so với điều kiện nuôi tĩnh không lắc (500 lần). Chủng BM phát triển mạnh nhất ở tốc độ lắc 170 vòng/phút với mật độ 2862,0x10^6 tế bào/ml (tăng 954 lần), trong khi chủng D3 đạt đỉnh sinh khối 2220,0x10^6 tế bào/ml tại 150 vòng/phút (tăng 740 lần).

Thứ hai, chế độ lắc 170 vòng/phút gây hiện tượng ức chế tăng trưởng đối với chủng CM và D3, đẩy tế bào vào pha suy vong sớm ngay từ giờ thứ 18 đến 21. Nguyên nhân do lượng oxy hòa tan quá cao làm biến đổi thế oxy hóa khử, gây rối loạn hệ thống enzyme hô hấp nội bào.

Thứ ba, quy trình tiền xử lý củ mì bằng cách ngâm nước tro rạ 3% trong 24 giờ ở 41°C kết hợp hấp nhiệt 1 atm trong 30 phút đã loại bỏ triệt để dư lượng độc tố HCN, giúp khối tinh bột mềm nhuyễn, đồng thể và có màu nâu sáng bắt mắt.

Thứ tư, quá trình thủy phân tinh bột khoai mì bằng chế phẩm Termamyl 120L (0,5 ml/kg) ở 95°C trong 15 phút, tiếp nối bởi Fungamyl 800L (1,0 ml/kg) ở 55°C đến 60°C trong 50 phút đã đưa hàm lượng glucose hòa tan đạt mức tối ưu 12%, tạo môi trường dinh dưỡng lý tưởng cho quá trình lên men chính thức.

Thảo luận kết quả

Các dữ liệu động học sinh trưởng có thể được mô hình hóa trực quan thông qua đồ thị đường cong phát triển tế bào từ 0 đến 21 giờ và bảng tương quan mật độ quang phổ học. Đường chuẩn OD490 phản ánh chính xác lượng đường khử tiêu hao tương ứng với mức độ sinh hương và sinh axit hữu cơ trong dịch lên men.

So với các môi trường lên men truyền thống từ ngũ cốc hạt, việc bổ sung 15 ml dịch chiết đậu nành vào 1000 ml dịch khoai mì cung cấp khoảng 0,3 g protein/lít, giúp rút ngắn thời gian bắt men và duy trì pH ổn định ở mức 4,0 đến 5,0. Kết quả này chứng minh rằng nấm men không chỉ đồng hóa triệt để đường maltodextrin và glucose từ củ mì mà còn chuyển hóa các peptide đậu nành thành este thơm, tạo nên hương vị béo ngậy hài hòa mà không cần bổ sung các nguồn đạm vô cơ độc hại.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, chuẩn hóa quy trình dịch hóa và đường hóa tinh bột khoai mì bằng cách kiểm soát liều lượng enzyme Termamyl 0,5 ml/kg ở 95°C trong 15 phút và Fungamyl 1,0 ml/kg ở 60°C trong 50 phút, mục tiêu cố định nồng độ glucose dịch đường ở mức 12%, do kỹ sư công nghệ thực phẩm thực hiện trong thời gian 3 tháng.

Thứ hai, cài đặt chế độ khuấy đảo thông khí tối ưu ở tần số 150 vòng/phút cho các bồn nhân giống nấm men chủng CM và D3, hướng tới mục tiêu đạt mật độ sinh khối tối thiểu 2,5x10^9 tế bào/ml trong 18 đến 21 giờ, do nhóm kỹ thuật vi sinh đảm nhiệm trong 6 tháng.

Thứ ba, áp dụng triệt để công đoạn ngâm củ mì tươi trong dung dịch nước tro rạ 3% ở nhiệt độ 41°C suốt 24 giờ và hấp chín ở áp suất 1 atm trong 30 phút, nhằm triệt tiêu hoàn toàn độc tố HCN dưới ngưỡng cho phép 50 mg/kg, do các cơ sở chế biến thực hiện định kỳ trong chu kỳ sản xuất 12 tháng.

Thứ tư, bổ sung tỷ lệ cố định 15 ml đến 20 ml dịch chiết đậu nành nguyên chất trên mỗi lít dịch cháo khoai mì nhằm cung cấp tối thiểu 0,3 g protein/lít, giúp nâng cao giá trị sinh học và tạo vị chua béo đặc trưng cho sản phẩm, do bộ phận phát triển sản phẩm triển khai trong vòng 9 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm 1: Các nhà nghiên cứu và học viên cao học chuyên ngành Vi sinh vật học, Công nghệ Sinh học. Luận văn mang lại hệ thống dữ liệu thực nghiệm giá trị về động thái sinh trưởng của nấm men, kỹ thuật đông khô vi sinh và quy trình đo quang phổ UV-Vis chuẩn xác.

Nhóm 2: Kỹ sư R&D tại các nhà máy sản xuất bia, nước giải khát và thực phẩm lên men. Tài liệu là cẩm nang thực tế để xây dựng công thức đồ uống giải khát nồng độ cồn thấp (0,5% đến 1,5%) từ tinh bột củ nhằm tối ưu chi phí nguyên liệu.

Nhóm 3: Các doanh nghiệp và hợp tác xã chế biến nông sản tại các vùng trồng khoai mì trung du. Nghiên cứu cung cấp giải pháp gia tăng giá trị củ khoai mì lên 30% đến 40% thông qua công nghệ chế biến sâu, thay thế hình thức xuất khẩu thô khoai mì lát.

Nhóm 4: Giảng viên và sinh viên các trường đại học khối ngành Công nghệ Thực phẩm. Luận văn đóng vai trò là tài liệu tham khảo chất lượng cho các học phần Vi sinh thực phẩm và Công nghệ các sản phẩm lên men truyền thống.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao cần xử lý khoai mì bằng dung dịch nước tro rạ 3% kết hợp hấp chín? Khoai mì chứa độc tố linamarin có khả năng giải phóng HCN vượt ngưỡng an toàn 100 mg/kg củ tươi. Việc ngâm dung dịch nước tro rạ 3% ở 41°C trong 24 giờ kết hợp hấp chín ở 1 atm trong 30 phút giúp phân hủy và làm bốc hơi toàn bộ HCN ở nhiệt độ trên 28°C, đồng thời tạo cấu trúc mềm nhuyễn cho củ.

Vì sao tốc độ lắc 150 vòng/phút là tối ưu nhất cho chủng nấm men CM? Tốc độ lắc 150 vòng/phút cung cấp lượng oxy hòa tan lý tưởng, kích hoạt mạnh mẽ chu trình trao đổi chất. Chủng CM đạt mật độ 2742,0x10^6 tế bào/ml sau 21 giờ, tăng 914 lần so với ban đầu. Nếu tăng lên 170 vòng/phút, lượng oxy dư thừa sẽ làm biến đổi thế oxy hóa khử, ức chế enzyme hô hấp.

Nước chiết đậu nành đóng vai trò gì trong môi trường lên men khoai mì? Củ khoai mì rất nghèo đạm khi chỉ chứa khoảng 1,0% đến 1,4% protein. Bổ sung 15 ml nước chiết đậu nành vào 1000 ml dịch cháo khoai mì cung cấp 0,3 g protein thực vật cùng khoáng chất kali, magie, sắt, giúp nấm men tổng hợp sinh khối thuận lợi và tăng giá trị dinh dưỡng cho đồ uống.

Quy trình thủy phân tinh bột khoai mì bằng enzyme được kiểm soát ra sao? Tinh bột được dịch hóa bởi enzyme Termamyl 120L (0,5 ml/kg) ở 95°C trong 15 phút, sau đó đun sôi để bất hoạt enzyme. Tiếp theo, enzyme Fungamyl 800L (1,0 ml/kg) thực hiện đường hóa ở 55°C đến 60°C trong 50 phút, giúp chuyển hóa tinh bột thành dịch đường đạt nồng độ glucose 12%.

Phương pháp đông khô bảo quản giống nấm men được thực hiện như thế nào? Sinh khối nấm men ở pha logarit được phối trộn với dung dịch bảo vệ gồm sữa gầy 20% và natri glutamat 1%. Mẫu được làm lạnh sâu ở -20°C trong 30 phút, sau đó sấy thăng hoa chân không trong 2 giờ, giúp nấm men duy trì tỷ lệ sống cao và bảo tồn đặc tính di truyền ở 4°C đến 6°C.

Kết luận

• Tối ưu hóa thành công quy trình khử độc tố HCN và thủy phân tinh bột khoai mì đạt hàm lượng glucose chuẩn 12% bằng tổ hợp enzyme Termamyl và Fungamyl.
• Xác định chế độ lắc thông khí 150 vòng/phút là điều kiện lý tưởng giúp chủng nấm men CM tăng sinh khối gấp 914 lần sau 21 giờ nuôi cấy.
• Thiết lập công thức môi trường lên men hoàn chỉnh với 15 ml dịch chiết đậu nành và 50 g saccharose cho mỗi lít dịch cháo khoai mì.
• Hoàn thiện công nghệ sản xuất đồ uống lên men dở dang đạt độ cồn nhẹ 0,5% đến 1,5% với độ chua thanh và giá trị cảm quan vượt trội.
• Làm chủ kỹ thuật bảo quản giống nấm men bằng phương pháp đông khô với chất bảo vệ sữa gầy 20%, duy trì độ thuần khiết lâu dài.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là nâng tầm giá trị nông sản khoai mì thành thức uống lên men an toàn, giàu dinh dưỡng. Trong lộ trình 12 đến 24 tháng tới, công nghệ cần được mở rộng thử nghiệm ở quy mô pilot 100 lít và hoàn tất các tiêu chuẩn kiểm nghiệm an toàn thực phẩm. Doanh nghiệp và nhà nghiên cứu quan tâm có thể kết nối với tác giả hoặc bộ môn Vi sinh để nhận chuyển giao toàn diện quy trình công nghệ này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU i) Những năm gần đây, công nghệ chế biến thực phẩm lên men bao gồm cả 46 uống và thức ăn đã và đang giành được sự quan tâm của các nhà khoa học và sản xuất. Đặc biệt ở những nước đang phát triển, công nghệ lên men đã góp phần khai thác tối ưu nguồn tài nguyên đất nước, tạo cơ hội vươn lên cho mọi quốc gia nếu biết sử dụng đúng tiểm năng này. Chính vì vậy, việc sản xuất các đổ uống lên men không ngừng được đa dạng, hoàn thiện và phát triển ở mỗi quốc gia trên thế giới, chỉ tính riêng đổ uống được chế biến từ các nguyên liệu hạt đã vô cùng phong phú. Ở Nhật có rượu sake nổi tiếng được lên men từ gạo, bouja một loại đổ uống của Ai Cập, buja ở Thổ Nhĩ Kỳ đều được làm từ lúa mì lên men với vị chua ngọt hấp dẫn.

Nước kvass của Nga cũng nổi tiếng từ lâu, đó là sản phẩm của hoạt động sống của nấm men và vi khuẩn lactic .Keffir có mặt khắp mọi nơi trên thế giới làm từ hạt cao lương nảy mắm nên có vị chua khó quên. Các sản phẩm như shaosing của Trung Quốc, tapeketan của Indonesia, pachwai của Ấn độ, rượu nếp ở Việt Nam déu là thức uống truyền thống của những nước này và đều làm từ nguồn tỉnh bột hạt. Việt Nam là nước nông nghiệp nhiệt đới, sự déi dào, đa dạng nguồn nông sản, và nhu cầu đổ uống quanh năm là tién để phát triển công nghệ lên men và là thế mạnh công nghệ sinh học ở nước ta. Cây khoai mì là loại cây màu lương thực được trồng nhiều ở nước ta, nhất là các vùng nông thôn trung du.

Đây cũng chính là nguồn nguyên liệu giàu tỉnh bột nhưng nghèo đạm đang được sử dụng thay thế nguồn tinh bột từ hạt để sản xuất thực phẩm lên men. Do nhu cầu ngày càng phát triển của con người,việc hiện đại hóa sinh học cổ truyền, chế biến nguồn nông sản nghèo đạm trong đó có khoai mì nhằm nâng cao giá trị toàn điện sản phẩm, đáp ứng được nhu cau trong nước và xuất khẩu đã trở thành mục tiêu hàng đầu trong nông nghiệp hiện nay. Để góp phan nhỏ bé của mình vào việc làm trên, chúng tôi tiến hành để tài có tên là :"Tìm hiểu khả năng sử dụng một số chủng nấm men trong quá trình chế biến đồ uống lên men từ tinh bột khoai mì ". Trên cơ sở đó tìm kiếm một giải pháp nhằm nâng cao giá trị dinh dưỡng và cảm quan của sản phẩm.

Trang | PHẦN I TỔNG QUAN TÀI LIỆU I. Giới thiêu sơ lược về cây khoai mì : Cây khoai mì thuộc họ Euphorbiaceal (họ Thầu dầu) , giống Manihot với 2 loài phổ biến là Manihot esculenta Crantz và Manihot utilissima Pohl. Đầu tiên, cây khoai mì được canh tác tại vùng nhiệt đới châu Mỹ. Sau đó, theo chân những người buôn bán nô lệ vào thế ky XVI, khoai mì được đưa vào bờ biển miền Tây châu Phi rồi được phổ biến sang các vùng còn lại của châu lục này.

Sự canh tác khoai mì gia tăng sau năm 1850 tại vùng Đông Phi là do nỗ lực của người châu Âu và Ả Rập vì họ ý thức được khoai mì là một thực phẩm để chóng nạn đói đe dọa thường trực thời ấy với con người [1]. Đến năm 1835, tại Đông Nam Á, khoai mì được biết đến như một loại hoa màu thực phẩm. Hiện nay, khoai mì được trồng khắp các vùng nhiệt đới và là một trong những hoa màu có củ quan trọng sau khoai lang. Những nghiên cứu gần đây cho biết củ khoai mì đã đáp ứng 8% hay hơn nữa yêu cầu năng lượng tối thiểu cho trên 750 triệu người.

Ngoài ra nó còn là một loại hoa màu cung cấp tinh bột và năng lượng cho những nước phát Trang 2 triển như Australia, chứ không chỉ là nguồn lương thực thực phẩm cho những quốc gia đang phát triển ngày nay. Đặc tính sinh học và sinh thái : Cây khoai mì có thân cao 2 - 3m, màu xanh nhạt hay sẵm lúc còn non, càng già màu sắc trở thành bạc hay xám. Rễ khoai mì phình to và tích lũy bột thành củ, tùy theo giống mà rễ phân hóa thành củ sớm hay trễ. Củ khoai mì có hai đầu nhọn, kích thước và chiéu dài thay đổi tùy theo giống, điểu kiện canh tác va độ màu của dat.

Củ khoai mì gồm 2 phẩn chính : vỏ va trụ trung tâm. Vỏ có 2 lớp : vỏ lụa và cùi, trụ trung tâm có 2 phẩn : phần thịt và phần lõi. + Vỏ lụa màu nâu nhạt hay nâu xám chiếm khoảng 0,5 -3% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu là cellulose, không có tinh bột, giữ vai trò bảo vệ củ. + Vỏ cùi mau hồng, tím hồng hay vàng, dày 1,5 - 6mm, chiếm 5-7% khối lượng củ, có chứa tỉnh bột (khoảng 5-8%), chất chứa nitơ và dịch bào (trong dich bào có tanin, sắc tố, độc tố, enzim và một số khoáng vi lượng).

+ Thịt là phần chủ yếu của củ (chiếm khoảng 90% khối lượng toàn củ) gồm thành tế bào cứng, tế bào nhu mô và dịch bào. Tế bào cứng chủ yếu là cellulose tạo thành lớp xơ tập trung ở đầu cuống, chỗ mọc rễ và chỗ bị biến dạng. Bên trong tế bào nhu mô có hạt tinh bột, nguyên sinh chất, đường và các khoáng vi lượng khác. Hàm lượng tính bột trong thịt củ phân bố không đều, càng sát lớp vỏ hàm lượng tỉnh bột càng cao, gần lõi hàm lượng tinh bột càng giảm dan.

Trang 3 + Lõi ở trung tâm chạy suốt từ đầu cuống đến đuôi củ, chiếm khoảng 0,5% khối lượng toàn củ, thành phần chính là cellulose [24]. Thành phần dinh dưỡng của khoai mì : Khoai mì, chủ yếu phần củ, là hoa màu giàu calories, một nguồn năng lượng chủ yếu. Nó có thể cung cấp 250.10” cal/ha/ngày so với 176.10” của bấp và 114. Tuy vậy, đây là một loại thực phẩm khá nghèo protein, lipid và một số khoáng chất, đặc biệt là củ khoai mì chứa lượng rất ít các acid amin cần thiết như lysine, methionine, tryptophan [1], [21].

Kết quả trong bảng dưới đây cho ta thấy rõ hơn điều đó. Bảng 1 : Thành phần dinh dưỡng của khoai mì so với các loại củ, ngũ cốc khác : (21,bang 3, 15] Cai | mg | 8§ | 344 | 33 | le — [| 01| 0| 07] 08 | ps TẠM ——— Thiamin Bl Ciboflavin B2 Vitamin C Trang 4 Trong cây khoai mì, thành phan dinh dưỡng của những phan có thể ăn được cũng thay đổi tùy theo vị trí trên cây cũng như quá trình chế biến. Bằng 2: Thành phần dinh dưỡng của các bộ phận ăn được của cây khoai mì [24, 17] Thành phần dinh Đơn vị __ Phẩnănđượccủaci ăn được của củ | dưỡng (100g) Củ khô | Củ lên [Ning ing — | ĐI | HE | 25 | 2m; 60 Độẩm | ®& | 655 | 157 | li | 81 Protein | g | L0 | 14 | 05 | 61. or Tải] a a | @Ó ee | DĐ.

tu ————| ee oe in + Là. Ngoài những chất dinh dưỡng trên, khoai mì còn chứa độc tố, đó là hợp chất hóa học linamarin (C;oH;;O¿N ), chất độc có trong tất cả các phần của cây từ lá, thân, đến củ. Ở giống khoai mì đấng, chất độc có trong toàn bộ củ, ở giống khoai mì ngọt thì chỉ tập trung ở vỏ củ. Hợp chất này được cấu tạo gồm 1 phân tử đường (glucose) và một nhánh khi bị cắt đứt tạo ra Trang 5 HCN, hòa tan tốt trong nước và chịu nhiệt tốt.

Enzim trong cây hay trong ruột người sẽ xúc tác cho phản ứng cắt đứt linamarin giải phóng ra HCN là chất bay hơi, hòa tan tốt trong nước và bốc hơi vào không khí khi nhiệt độ cao hơn 28°C. Trong chế biến, nếu không phá vỡ được các vi cấu trúc tế bào của củ, linamarin sẽ không bốc hơi hết hay hòa tan không triệt để thì nguy cơ nhiễm độc vẫn còn. Khi vào cơ thể, chúng tạo thành HCN ngấm vào máu gây ngộ độc, liều lượng ngộ độc 30mg/24h [24]. Liều lượng ngộ độc cyanide [21]: - Không gây hại : 50mg HCN/kg củ tươi lột vỏ.

- Độ độc vừa phải : 50 —100 mg HCN/kg củ tươi lột vỏ. - Độ độc nguy hiểm: trên 100mg HCN/kg củ tươi lột vỏ. Về đặc tính sinh thái, cây khoai mì thích hợp nhất ở loại đất thịt pha nhẹ hay đất cát pha thịt, ẩm, màu mỡ nhưng cũng có thể tăng trưởng mạnh trên các loại đất có sa cấu từ cát đến thịt hay cất ít màu mỡ. Trong thực tế, khoai mì được trồng trên nhiéu loại đất, miễn là đủ xốp để phát triển.

Ngoài ra, cây khoai mì cũng cần khí hậu nóng ẩm, rất kháng hạn và có khả Sản lượng khoai mì trên thế giới năm 1991 là 161,5 triệu tấn, tăng khoảng 3% so với năm 1990 (156,6 triệu tấn), trong đó châu Phi có sản lượng chiếm 46% tổng sản lượng của thế giới [3]. Năng suất khoai mì của thế giới đạt khoảng 9 tấn/ha. Tại Đông Nam Á, Thái Lan là nước có sản Trang 6 lượng khoai mì lớn nhất (24,3 triệu tấn), tiếp đến là Indonesia (17,1 triệu tấn), Việt Nam đứng hàng thứ năm (3 triệu tấn). Khoai mì là một loại cây lương thực quan trọng được trồng phổ biến ở châu Phi và châu Mỹ La Tinh, là cây lương thực chính lấy củ của Nigeria và Brazin.

Tại Sierra Leone và Zaire, lá khoai mì là loại rau phổ biến [21]. Sản phẩm khoai mì, chủ yếu là củ, được sử dụng một ít làm thực phẩm ở dạng củ tươi, lượng lớn còn lại đưa vào chế biến. Các sản phẩm chế biến từ khoai mì trên thế giới cũng như ở Việt Nam chủ yếu gồm hai dang chính : khoai mì lát khô (dang sơ chế) và tinh bột (dạng tinh chế quy mô công nghiệp). Thị trường xuất nhập khẩu sản phẩm từ khoai mì hầu hết ở dạng khoai mì lát khô, khoai mì viên và một ít tỉnh bột.

Tại Việt Nam, cây khoai mì có diện tích trồng sau cây lúa và bắp, nhưng là cây trồng chính và là cây lương thực chủ yếu ở vùng nông thôn trung du. Mặc did diéu kiện thời tiết nước ta có thể trồng được khoai mì trong cả nước, nhưng sản lượng khoai mì nhiều nhất là tỉnh Déng Nai (202,5 ngàn tấn/năm), tiếp đến là Quảng Nam Đà Nẵng (172,2 ngàn tấn/năm), thứ ba là tỉnh Sơn La. Năng suất bình quân trong cả nước năm 1991 là 8,94 tấn/ha trong khi đó tỉnh Đồng Nai là 13,5 tấn/ha [24]. Ở nước ta, các sản phẩm chế biến từ khoai mì cũng tương tự các nước khác.

Trong đó, khoai mì lát khô chủ yếu làm thức ăn gia súc và một số sản phẩm cho người.