Nghiên Cứu Quá Trình Lên Men Rượu Từ Khoai Lang Tím

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu công nghệ thực phẩm nghiên cứu quá trình lên men rượu khoai lang tím, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp cải thiện

• Tác giả: Dang Thị Như Quỳnh
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thị Ngọc Yên
• Trường học: Đại học Quốc gia TP.HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm
• Đề tài: Nghiên Cứu Quá Trình Lên Men Rượu Từ Khoai Lang Tím
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. TỔNG QUAN VỀ KHOAI LANG TÍM
• 2.2. CÁC QUÁ TRÌNH CHỦ YẾU XẢY RA TRONG SẢN XUẤT RƯỢU
• 2.2.1. Quá trình dịch hóa
• 2.2.2. Quá trình đường hóa
• 2.2.3. Quá trình lên men rượu
• 2.3. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC LIÊN QUAN
• 2.3.1. Nghiên cứu trong nước
• 2.3.2. Nghiên cứu ngoài nước
• 3. CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU
• 3.1. Chế phẩm enzyme
• 3.2. Quá trình thu nhận rượu khoai lang tím trong phòng thí nghiệm
• 3.3. Nội dung nghiên cứu
• 3.4. Bố trí thí nghiệm
• 3.5. Xử lý nguyên liệu
• 3.6. Khảo sát quá trình thủy phân bột khoai lang tím
• 3.7. Khảo sát quá trình lên men dịch thủy phân khoai lang tím
• 3.8. Phương pháp phân tích
• 3.8.1. Phân tích độ ẩm
• 3.8.2. Nồng độ chất khô hòa tan
• 3.8.3. Hàm lượng đường
• 3.8.4. Hàm lượng cồn
• 3.8.5. Phương pháp đếm khuẩn lạc phát triển trên môi trường đặc
• 3.8.6. Phương pháp xác định đường cong sinh trưởng của nấm men
• 3.9. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Kết quả khảo sát thành phần nguyên liệu khoai lang tím
• 4.2. Kết quả xác định thời gian hoạt hóa nấm men
• 4.3. Xác định tỷ lệ bột khoai lang tím/nước thích hợp cho dịch hóa
• 4.4. Nồng độ chế phẩm Termamyl SC thích hợp cho quá trình dịch hóa bột khoai lang tím theo thời gian
• 4.5. Nhiệt độ thích hợp cho quá trình dịch hóa bột khoai lang tím theo thời gian
• 4.6. pH thích hợp cho quá trình dịch hóa bột khoai lang tím theo thời gian
• 4.7. Nồng độ chế phẩm Termamyl SC thích hợp cho quá trình đường hóa và lên men dịch thủy phân bột khoai lang tím theo thời gian
• 4.8. Nồng độ chế phẩm Dextrozyme GA thích hợp cho quá trình đường hóa và lên men dịch thủy phân bột khoai lang tím theo thời gian
• 4.9. pH thích hợp cho quá trình đường hóa và lên men dịch thủy phân bột khoai lang tím theo thời gian
• 4.10. Nồng độ chất khô hòa tan thích hợp cho quá trình đường hóa và lên men dịch thủy phân bột khoai lang tím theo thời gian
• 4.11. Kết quả đường cong sinh trưởng của nấm men Saccharomyces cerevisiae trong thời gian lên men rượu
• 4.12. Kết quả ảnh hưởng mật độ tế bào nấm men đến sự sinh trưởng của nấm men trong quá trình đường hóa và lên men
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• A. CÁC KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TRONG CHƯƠNG 4
• B. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
• C. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HOẠT TÍNH ENZYME

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Quá Trình Lên Men Rượu Khoai Lang Tím Mới Nhất

Rượu là một thức uống truyền thống lâu đời, và ngày nay, ngành công nghiệp rượu đã phát triển mạnh mẽ. Song song với đó là sự tìm tòi, nghiên cứu và cho ra đời các sản phẩm rượu chất lượng tốt, giá thành phù hợp. Việt Nam với nền văn hóa phát triển lâu đời, có đa dạng các loại rượu truyền thống. Nguyên liệu làm rượu truyền thống rất đa dạng, chủ yếu là từ các cây chứa hàm lượng tinh bột và đường cao như gạo, khoai, sắn, mía,... Mỗi loại nguyên liệu sẽ cho ra những sản phẩm rượu riêng biệt với màu sắc, hương vị đặc trưng. Trong đó, khoai lang tím là một loại nguyên liệu đang được quan tâm vì được trồng phổ biến, có giá thành rẻ và hàm chứa thành phần dinh dưỡng cao. Đề tài luận văn "Nghiên cứu quá trình lên men rượu từ khoai lang tím" góp phần mang lại những giá trị cao cho nghề sản xuất rượu trong nước. Đề tài tập trung vào nghiên cứu quá trình lên men rượu khoai lang tím trong phòng thí nghiệm, áp dụng hai chế phẩm enzyme Termamyl SC và Dextrozyme GA thu nhận từ vi sinh vật và một dòng nấm men thương mại vào quá trình xử lý nguyên liệu, tạo tiền chất cho quá trình đường hóa và lên men đồng thời. Số liệu được thu thập qua thí nghiệm tại Phòng thí nghiệm Vi sinh và phòng thí nghiệm Công nghệ Thực phẩm 2 của Bộ môn Công nghệ Thực phẩm.

1.1. Giới Thiệu Chung Về Khoai Lang Tím Trong Sản Xuất Rượu

Khoai lang tím, còn gọi là khoai lang Pêru, có nguồn gốc từ Nam Mỹ. Ở Việt Nam, khoai lang tím chủ yếu được trồng ở các tỉnh miền Tây. Huyện Bình Tân có diện tích trồng khoai lang tím lớn. Sản lượng khoai lang tím tăng nhưng giá thành lại hạ, thúc đẩy sự phát triển trong chế biến, đa dạng hóa sản phẩm từ khoai lang tím, tăng giá trị sử dụng. Khoai lang tím chứa nhiều chất dinh dưỡng tốt cho cơ thể như tinh bột, protein, vitamin và khoáng chất. Nghiên cứu cho thấy khoai lang tím có anthocyanin với tác dụng kháng oxy hóa mạnh, có khả năng kiềm chế sự đột biến của tế bào ung thư. Cùng với lợi ích dinh dưỡng cao, là những lí do khiến các nhà khoa học ngày càng quan tâm và chú trọng phát triển các nghiên cứu trên nguồn nguyên liệu này.

1.2. Tại Sao Nghiên Cứu Quá Trình Lên Men Rượu Khoai Lang Tím

Nghiên cứu quá trình lên men rượu từ các nguồn nguyên liệu thay thế, đặc biệt là khoai lang tím, mở ra hướng đi mới cho ngành sản xuất rượu. Việc sử dụng khoai lang tím giúp tận dụng nguồn nguyên liệu địa phương, giảm giá thành sản phẩm và tạo ra thức uống có giá trị dinh dưỡng cao. Nghiên cứu này góp phần vào việc đa dạng hóa sản phẩm rượu, đáp ứng nhu cầu thị trường và tăng thu nhập cho người nông dân. Ngoài ra, các nghiên cứu về quá trình lên men giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, nâng cao chất lượng rượu và giảm thiểu tác động môi trường.

II. Thách Thức Trong Lên Men Rượu Khoai Lang Tím Giải Pháp

Mặc dù khoai lang tím là nguồn nguyên liệu tiềm năng, nhưng quá trình lên men rượu từ khoai lang tím cũng đối mặt với một số thách thức. Hàm lượng tinh bột trong khoai lang tím có thể khác nhau tùy thuộc vào giống và điều kiện trồng trọt, ảnh hưởng đến hiệu suất lên men. Ngoài ra, quá trình đường hóa tinh bột thành đường có thể không hiệu quả, dẫn đến lượng đường sót cao và ảnh hưởng đến chất lượng rượu. Các vấn đề về kiểm soát nhiệt độ lên men, pH, và ngăn ngừa nhiễm tạp cũng cần được quan tâm. Để giải quyết các thách thức này, cần có các giải pháp công nghệ phù hợp, bao gồm việc sử dụng các chế phẩm enzyme hiệu quả, lựa chọn chủng nấm men thích hợp và tối ưu hóa quy trình sản xuất rượu khoai lang tím.

2.1. Vấn Đề Về Hiệu Suất Đường Hóa Tinh Bột Khoai Lang Tím

Một trong những khó khăn chính trong quá trình lên men rượu khoai lang tím là hiệu suất đường hóa. Tinh bột trong khoai lang tím cần được chuyển đổi thành đường để nấm men có thể sử dụng. Nếu quá trình này không hiệu quả, lượng đường sót lại trong dịch đường sẽ cao, ảnh hưởng đến hiệu suất lên men và chất lượng rượu. Để khắc phục, cần sử dụng các chế phẩm enzyme amylase có khả năng chuyển hóa tinh bột thành đường một cách hiệu quả, đồng thời kiểm soát các yếu tố như nhiệt độ và pH để tối ưu hóa hoạt động của enzyme.

2.2. Kiểm Soát Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Quá Trình Lên Men

Để đảm bảo quá trình lên men rượu khoai lang tím diễn ra hiệu quả, cần kiểm soát chặt chẽ các yếu tố như nhiệt độ, pH, và ngăn ngừa nhiễm tạp. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp có thể ức chế hoạt động của nấm men. pH không phù hợp cũng ảnh hưởng đến quá trình lên men. Ngoài ra, nhiễm tạp bởi các vi sinh vật không mong muốn có thể làm giảm chất lượng rượu hoặc gây ra các sản phẩm phụ không mong muốn. Do đó, việc kiểm soát các yếu tố này là rất quan trọng để sản xuất rượu khoai lang tím chất lượng cao.

III. Phương Pháp Lên Men Rượu Khoai Lang Tím Với Enzyme Amylase

Để tăng hiệu quả lên men rượu khoai lang tím, việc sử dụng enzyme amylase đóng vai trò quan trọng. Enzyme amylase giúp phân cắt tinh bột trong khoai lang tím thành các loại đường đơn giản hơn như glucose, tạo điều kiện thuận lợi cho nấm men hoạt động. Có nhiều loại enzyme amylase khác nhau, mỗi loại có đặc tính và ứng dụng riêng. Việc lựa chọn loại enzyme phù hợp và tối ưu hóa các điều kiện sử dụng enzyme như nồng độ, nhiệt độ, và pH là rất quan trọng để đạt được hiệu suất đường hóa cao.Trong nghiên cứu này sử dụng enzyme Termamyl SC và Dextrozyme GA.

3.1. Vai Trò Của Enzyme Amylase Trong Quá Trình Đường Hóa

Enzyme amylase đóng vai trò then chốt trong quá trình đường hóa, giúp chuyển đổi tinh bột trong khoai lang tím thành đường. Cụ thể, enzyme amylase cắt đứt các liên kết glycosidic trong phân tử tinh bột, tạo ra các phân tử đường nhỏ hơn như dextrin, maltose và glucose. Các phân tử đường này sau đó được nấm men sử dụng để lên men thành ethanol. Hiệu quả của enzyme amylase phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm loại enzyme, nồng độ enzyme, nhiệt độ, pH, và thời gian phản ứng.

3.2. Tối Ưu Hóa Điều Kiện Sử Dụng Enzyme Để Lên Men Hiệu Quả

Để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng enzyme amylase trong quá trình lên men rượu khoai lang tím, cần xác định các điều kiện thích hợp như nồng độ enzyme, nhiệt độ, và pH. Nồng độ enzyme quá thấp có thể không đủ để chuyển hóa hết tinh bột, trong khi nồng độ enzyme quá cao có thể gây lãng phí. Nhiệt độ và pH cũng cần được điều chỉnh để phù hợp với hoạt động tối ưu của enzyme. Việc thực hiện các thí nghiệm để xác định các điều kiện tối ưu này là rất quan trọng để đạt được hiệu suất đường hóa và lên men cao.

IV. Nghiên Cứu Nấm Men Saccharomyces Cerevisiae Trong Lên Men

Loại nấm men được sử dụng phổ biến trong lên men rượu là Saccharomyces cerevisiae. Saccharomyces cerevisiae có khả năng chuyển hóa đường thành ethanol và CO2 một cách hiệu quả. Tuy nhiên, khả năng chịu nồng độ cồn và các điều kiện khắc nghiệt của nấm men có thể khác nhau tùy thuộc vào chủng. Việc lựa chọn chủng nấm men phù hợp và tối ưu hóa các điều kiện lên men như nhiệt độ, pH, và nồng độ chất dinh dưỡng là rất quan trọng để đạt được hiệu suất lên men cao và chất lượng rượu tốt.

4.1. Lựa Chọn Giống Nấm Men Saccharomyces Cerevisiae Phù Hợp

Việc lựa chọn chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae phù hợp là yếu tố then chốt trong quá trình lên men rượu khoai lang tím. Các chủng nấm men khác nhau có khả năng chịu nồng độ cồn khác nhau, khả năng sử dụng các loại đường khác nhau và tạo ra các sản phẩm phụ khác nhau. Việc lựa chọn chủng nấm men có khả năng chịu nồng độ cồn cao, sử dụng hiệu quả đường từ khoai lang tím và tạo ra ít sản phẩm phụ không mong muốn sẽ giúp nâng cao chất lượng rượu.

4.2. Tối Ưu Các Điều Kiện Lên Men Cho Nấm Men Phát Triển Tốt

Để nấm men Saccharomyces cerevisiae phát triển tốt và lên men hiệu quả, cần tối ưu hóa các điều kiện như nhiệt độ, pH, và nồng độ chất dinh dưỡng. Nhiệt độ và pH cần được điều chỉnh để phù hợp với hoạt động tối ưu của nấm men. Nồng độ chất dinh dưỡng cần đủ để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của nấm men trong quá trình lên men. Việc theo dõi và điều chỉnh các điều kiện này trong suốt quá trình lên men là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất lên men cao.

V. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu Rượu Khoai Lang Tím Thực Tế

Nghiên cứu quá trình lên men rượu khoai lang tím mang lại nhiều ứng dụng thực tế. Rượu khoai lang tím có thể được sản xuất ở quy mô nhỏ tại các hộ gia đình hoặc ở quy mô công nghiệp lớn. Ngoài ra, khoai lang tím có giá trị dinh dưỡng cao, nên rượu khoai lang tím có thể được xem là một loại thức uống bổ dưỡng. Kết quả nghiên cứu cũng có thể được sử dụng để cải tiến quy trình sản xuất rượu từ các nguồn nguyên liệu khác. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng enzyme và nấm men giúp tăng hiệu quả lên men. Nồng độ cồn có thể đạt từ 11% v/v, hàm lượng anthocyanin cao.

5.1. Khả Năng Ứng Dụng Rộng Rãi Của Rượu Khoai Lang Tím

Rượu khoai lang tím có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Trong ngành thực phẩm và đồ uống, nó có thể được sử dụng làm thức uống giải khát hoặc nguyên liệu cho các sản phẩm khác. Trong ngành y tế, các hợp chất có lợi trong khoai lang tím có thể được sử dụng để sản xuất các sản phẩm chăm sóc sức khỏe. Trong ngành nông nghiệp, việc trồng khoai lang tím có thể giúp đa dạng hóa cây trồng và tăng thu nhập cho người nông dân.

5.2. Đánh Giá Chất Lượng Rượu Khoai Lang Tím Sau Lên Men

Sau quá trình lên men, cần đánh giá chất lượng rượu khoai lang tím để đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn. Các chỉ tiêu cần đánh giá bao gồm nồng độ cồn, hàm lượng đường sót, pH, màu sắc, hương vị và các chỉ tiêu vi sinh vật. Việc đánh giá chất lượng giúp xác định liệu quá trình lên men có thành công hay không và có cần điều chỉnh gì để cải thiện chất lượng rượu hay không.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Lên Men Rượu

Nghiên cứu quá trình lên men rượu khoai lang tím đã chứng minh tiềm năng của khoai lang tím như một nguồn nguyên liệu thay thế cho sản xuất rượu. Việc sử dụng enzyme và nấm men phù hợp giúp tăng hiệu quả lên men và cải thiện chất lượng rượu. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình sản xuất rượu khoai lang tím và khám phá các ứng dụng tiềm năng của nó. Hướng phát triển trong tương lai là nghiên cứu các chế phẩm enzyme đặc trưng khác, chuyển hóa triệt để tạo sản phẩm cho quá trình lên men hiệu suất cao.

6.1. Tóm Tắt Các Kết Quả Nghiên Cứu Quan Trọng

Các kết quả nghiên cứu về quá trình lên men rượu khoai lang tím đã chỉ ra rằng việc sử dụng enzyme amylase và nấm men Saccharomyces cerevisiae có thể giúp tăng hiệu suất lên men. Các yếu tố như nhiệt độ, pH, và nồng độ chất dinh dưỡng cũng ảnh hưởng đáng kể đến quá trình lên men. Việc tối ưu hóa các yếu tố này có thể giúp đạt được hiệu suất lên men cao và chất lượng rượu tốt.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiềm Năng Trong Tương Lai

Trong tương lai, cần có thêm nhiều nghiên cứu về quá trình lên men rượu khoai lang tím để khám phá các ứng dụng tiềm năng của nó. Các nghiên cứu có thể tập trung vào việc cải thiện quy trình sản xuất rượu, phát triển các sản phẩm mới từ khoai lang tím, và đánh giá tác động của rượu khoai lang tím đến sức khỏe con người. Ngoài ra, cần có các nghiên cứu về tính bền vững của quy trình sản xuất rượu khoai lang tím để đảm bảo rằng nó thân thiện với môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khoai lang tím (Ipomoea batatas) là một loại nông sản quan trọng, đứng thứ bảy trên thế giới về sản lượng, được trồng phổ biến tại các vùng nhiệt đới, trong đó có Việt Nam. Năm 2015, huyện Bình Tân (Vĩnh Long) có diện tích trồng khoai lang tím trên 8.000 ha với sản lượng khoảng 250.000 tấn. Khoai lang tím không chỉ giàu tinh bột mà còn chứa hàm lượng anthocyanin cao, một hợp chất có tác dụng chống oxy hóa và nhiều lợi ích sức khỏe. Do đó, việc nghiên cứu quy trình lên men rượu từ khoai lang tím nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào, giá thành thấp và tạo ra sản phẩm có giá trị kinh tế cao là rất cần thiết.

Mục tiêu nghiên cứu là khảo sát và thiết lập quy trình lên men rượu từ bột khoai lang tím bằng phương pháp kết hợp đồng thời quá trình dịch hóa và lên men (SSF), sử dụng hai chế phẩm enzyme Termamyl SC (α-amylase chịu nhiệt) và Dextrozyme GA (glucoamylase), cùng với men Saccharomyces cerevisiae thương mại Angel Leaven. Nghiên cứu tập trung xác định các thông số công nghệ ảnh hưởng đến quá trình dịch hóa, đường hóa và lên men như nồng độ enzyme, nhiệt độ, pH, thời gian và nồng độ chất khô hòa tan, nhằm tối ưu hóa hàm lượng ethanol và giữ nguyên hàm lượng anthocyanin trong sản phẩm rượu.

Phạm vi nghiên cứu thực hiện tại phòng thí nghiệm Vi sinh và Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM, trong khoảng thời gian từ tháng 2/2017 đến tháng 12/2017. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển công nghệ sản xuất rượu từ nguyên liệu nông sản giàu tinh bột, góp phần nâng cao giá trị sử dụng khoai lang tím và thúc đẩy ngành công nghiệp thực phẩm tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết enzym thủy phân tinh bột: α-amylase (Termamyl SC) xúc tác phân cắt liên kết α-1,4 glucosid trong tinh bột thành dextrin ngắn, maltose và maltotriose; glucoamylase (Dextrozyme GA) thủy phân liên kết α-1,4 và α-1,6 glucosid, tạo glucose đơn phân để men lên men sử dụng.

• Mô hình lên men rượu yếm khí: Men Saccharomyces cerevisiae chuyển hóa glucose thành ethanol và CO₂ với hiệu suất lên đến 90%, chịu được pH thấp, nồng độ ethanol cao và ít tạo sản phẩm phụ.

• Khái niệm lên men đồng thời (Simultaneous Saccharification and Fermentation - SSF): Kết hợp quá trình dịch hóa tinh bột và lên men trong cùng một giai đoạn, giúp giảm áp lực nồng độ cơ chất cao lên men, rút ngắn thời gian lên men và tăng hiệu suất chuyển hóa.

• Các khái niệm chính: nồng độ enzyme, pH môi trường, nhiệt độ thủy phân, nồng độ chất khô hòa tan (°Bx), hàm lượng ethanol (% v/v), hàm lượng anthocyanin (mg/100 ml).

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu khoai lang tím được thu mua tại Sa Đéc, Đồng Tháp, thu hoạch sau 4 tháng trồng, xử lý thành bột khô với độ ẩm dưới 6%. Hai chế phẩm enzyme Termamyl SC và Dextrozyme GA của Novozymes được sử dụng. Men Saccharomyces cerevisiae thương mại Angel Leaven được dùng cho quá trình lên men.

• Phương pháp phân tích: Xác định độ ẩm, hàm lượng tinh bột, đường khử, anthocyanin trong nguyên liệu và sản phẩm. Đo nồng độ ethanol bằng phương pháp quang phổ so màu. Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố: nồng độ enzyme (0,3 ml/kg cho Termamyl SC, 1 ml/kg cho Dextrozyme GA), nhiệt độ (90°C cho dịch hóa), pH (6 cho dịch hóa, 5 cho lên men), thời gian và nồng độ chất khô hòa tan (18°Bx) đến hiệu quả thủy phân và lên men.

• Thiết kế thí nghiệm: Thực hiện các thí nghiệm khảo sát từng yếu tố ảnh hưởng đến quá trình dịch hóa và lên men, đồng thời áp dụng phương pháp lên men đồng thời SSF để tối ưu hóa quy trình.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Sử dụng mẫu bột khoai lang tím đồng nhất từ nhiều đợt thu hoạch, phân tích theo phương pháp ANOVA với sai số p < 0,05 để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy.

• Timeline nghiên cứu: Từ tháng 2/2017 đến tháng 12/2017, gồm các giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu, khảo sát điều kiện enzym, lên men thử nghiệm và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Thông số tối ưu cho quá trình dịch hóa bằng Termamyl SC: Nồng độ enzyme 0,3 ml/kg nguyên liệu, nhiệt độ 90°C, pH 6, thời gian thủy phân thích hợp giúp giảm độ nhớt và tăng chỉ số DE (dextrin equivalent), tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đường hóa và lên men.

2. Thông số tối ưu cho quá trình đường hóa và lên men bằng Dextrozyme GA và men Angel Leaven: Nồng độ enzyme 1 ml/kg nguyên liệu, pH 5, nồng độ chất khô hòa tan 18°Bx, thời gian lên men phù hợp cho ra sản phẩm rượu có hàm lượng ethanol cao nhất đạt 11,17% v/v.

3. Hàm lượng anthocyanin trong sản phẩm rượu: Đạt 27,0734 ± 0,0002 mg/100 ml, giữ được phần lớn hoạt chất có lợi từ khoai lang tím sau quá trình lên men, đảm bảo giá trị dinh dưỡng và màu sắc đặc trưng.

4. Hiệu quả của phương pháp lên men đồng thời (SSF): So với phương pháp lên men truyền thống từng giai đoạn, SSF giúp rút ngắn thời gian lên men, giảm áp lực nồng độ đường cao lên men, tăng hiệu suất chuyển hóa đường thành ethanol, đồng thời giảm lượng đường và tinh bột sót lại trong sản phẩm cuối cùng.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc sử dụng Termamyl SC và Dextrozyme GA với các thông số đã xác định giúp tối ưu hóa quá trình thủy phân tinh bột khoai lang tím, tạo ra lượng đường khử cao, làm cơ chất thuận lợi cho men Saccharomyces cerevisiae phát triển và lên men hiệu quả. Nồng độ enzyme và điều kiện pH, nhiệt độ được lựa chọn dựa trên đặc tính hoạt động tối ưu của từng enzyme, phù hợp với các nghiên cứu trước đây.

Phương pháp lên men đồng thời SSF đã chứng minh ưu điểm vượt trội trong việc tận dụng nguồn cơ chất, giảm thời gian lên men từ khoảng 5-7 ngày xuống còn khoảng 3-4 ngày, đồng thời tăng hàm lượng ethanol lên trên 11% v/v, cao hơn so với nhiều nghiên cứu trong nước và quốc tế. Việc giữ lại hàm lượng anthocyanin cao trong sản phẩm rượu cũng là điểm nổi bật, góp phần nâng cao giá trị dinh dưỡng và tính thẩm mỹ cho sản phẩm.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện sự thay đổi độ nhớt, chỉ số DE theo thời gian và nồng độ enzyme, biểu đồ đường cong sinh trưởng của men trong quá trình lên men, bảng so sánh hàm lượng ethanol và anthocyanin giữa các điều kiện thí nghiệm. So sánh với các nghiên cứu trước cho thấy kết quả phù hợp và có cải tiến về hiệu suất và thời gian lên men.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng quy trình lên men đồng thời SSF trong sản xuất công nghiệp: Động từ hành động là "triển khai", mục tiêu tăng hiệu suất lên men ethanol lên trên 11% v/v, giảm thời gian lên men xuống còn 3-4 ngày, thực hiện trong vòng 12 tháng, chủ thể là các doanh nghiệp sản xuất rượu và nhà máy chế biến thực phẩm.

2. Tối ưu hóa điều kiện enzyme và men men thương mại: Đề nghị "điều chỉnh" nồng độ enzyme và pH môi trường theo từng lô nguyên liệu để đảm bảo hiệu quả thủy phân và lên men ổn định, thực hiện liên tục trong quá trình sản xuất, chủ thể là bộ phận nghiên cứu và phát triển sản phẩm.

3. Bảo quản và xử lý nguyên liệu khoai lang tím đúng quy trình: "Áp dụng" quy trình sấy và xay bột chuẩn để giữ nguyên hàm lượng anthocyanin và tinh bột, giảm độ ẩm dưới 6%, thực hiện trước khi đưa vào sản xuất, chủ thể là nhà cung cấp nguyên liệu và nhà máy chế biến.

4. Nghiên cứu phát triển các chủng men và enzyme mới: "Khuyến khích" nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học để tạo chủng men có khả năng biểu hiện đồng thời α-amylase và glucoamylase, nâng cao hiệu quả lên men, thực hiện trong 2-3 năm, chủ thể là các viện nghiên cứu và trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Doanh nghiệp sản xuất rượu và đồ uống lên men: Có thể áp dụng quy trình lên men đồng thời để nâng cao hiệu suất sản xuất, giảm chi phí và thời gian, đồng thời tạo ra sản phẩm rượu khoai lang tím giàu anthocyanin, đáp ứng nhu cầu thị trường.

2. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, thiết kế thí nghiệm và kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu từ nguyên liệu giàu tinh bột.

3. Nhà cung cấp nguyên liệu nông sản: Hiểu rõ về đặc tính khoai lang tím, quy trình xử lý nguyên liệu để cung cấp sản phẩm đạt chất lượng cao, phù hợp cho sản xuất rượu và các sản phẩm lên men khác.

4. Cơ quan quản lý và phát triển ngành công nghiệp thực phẩm: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển sản phẩm rượu truyền thống và hiện đại từ nguyên liệu nông sản trong nước, góp phần nâng cao giá trị xuất khẩu.

Câu hỏi thường gặp

1. Quá trình lên men đồng thời SSF có ưu điểm gì so với phương pháp truyền thống?
   SSF kết hợp dịch hóa và lên men trong cùng một giai đoạn, giúp giảm thời gian lên men, tăng hiệu suất chuyển hóa đường thành ethanol, giảm áp lực nồng độ đường cao lên men, đồng thời tiết kiệm chi phí và nâng cao chất lượng sản phẩm.

2. Tại sao chọn khoai lang tím làm nguyên liệu lên men rượu?
   Khoai lang tím giàu tinh bột và anthocyanin, có giá thành thấp, sản lượng lớn, đồng thời anthocyanin mang lại màu sắc đẹp và lợi ích sức khỏe, làm tăng giá trị dinh dưỡng và thương mại cho sản phẩm rượu.

3. Vai trò của hai chế phẩm enzyme Termamyl SC và Dextrozyme GA trong quá trình lên men?
   Termamyl SC (α-amylase) thủy phân tinh bột thành dextrin ngắn, tạo điều kiện cho Dextrozyme GA (glucoamylase) tiếp tục phân giải dextrin thành glucose đơn phân, cung cấp nguồn đường cho men Saccharomyces cerevisiae lên men tạo ethanol.

4. Làm thế nào để giữ được hàm lượng anthocyanin trong sản phẩm rượu?
   Kiểm soát nhiệt độ và pH trong quá trình lên men, sử dụng phương pháp lên men đồng thời SSF giúp giảm thời gian tiếp xúc với nhiệt độ cao, đồng thời xử lý nguyên liệu đúng cách như sấy ở 80°C trong thời gian hợp lý để hạn chế mất mát anthocyanin.

5. Nồng độ ethanol tối đa đạt được trong nghiên cứu là bao nhiêu?
   Sản phẩm rượu khoai lang tím đạt hàm lượng ethanol tối đa là 11,17% v/v, cao hơn nhiều so với các nghiên cứu trước, phù hợp với tiêu chuẩn rượu vang và các sản phẩm rượu truyền thống.

Kết luận

• Đã xác định được các thông số tối ưu cho quá trình dịch hóa và lên men rượu từ bột khoai lang tím sử dụng enzyme Termamyl SC và Dextrozyme GA cùng men Saccharomyces cerevisiae Angel Leaven.
• Phương pháp lên men đồng thời SSF giúp rút ngắn thời gian lên men, tăng hiệu suất chuyển hóa đường thành ethanol, đạt hàm lượng ethanol 11,17% v/v và giữ được hàm lượng anthocyanin cao trong sản phẩm.
• Quy trình nghiên cứu góp phần nâng cao giá trị sử dụng khoai lang tím, mở rộng ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống lên men.
• Đề xuất áp dụng quy trình trong sản xuất công nghiệp và tiếp tục nghiên cứu phát triển chủng men, enzyme mới để nâng cao hiệu quả.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai quy trình sản xuất quy mô pilot, đánh giá chất lượng sản phẩm và nghiên cứu bảo quản anthocyanin trong rượu khoai lang tím.

Call-to-action: Các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu được khuyến khích áp dụng và phát triển quy trình này nhằm tạo ra sản phẩm rượu khoai lang tím chất lượng cao, góp phần phát triển ngành công nghiệp thực phẩm Việt Nam bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA DANG THỊ NHƯ QUỲNH NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU KHOAI LANG TIM Chuyên ngành: Công nghệ Thực phâm Mã ngành: 60540101 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HO CHÍ MING, tháng 01 năm 2018 Công trình được hoàn thành tại Trường Dai Học Bách Khoa —- DHQG-HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Trần Thị Ngọc Yên Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Nguyễn Hoài Hương Cán bộ cham nhận xét 2: PGS.

Lê Nguyễn Doan Huy Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bach Khoa, ĐHQG TP. HCM, ngày 11 thang 01 năm 2018 Thanh phan hôi đồng đánh gia luận văn thạc sĩ: 1. Đồng Thị Anh Dao 2. Nguyén Hoai Huong 3.

Lé Nguyén Doan Huy 4. Phan Ngọc Hoa 5. V6 Dinh Lé Tam Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LVva Trưởng Khoa quan lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có). CHỦ TỊCH HOI DONG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUOC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Dang Thi Như Quynh MSHV: 1570438 Ngày, thang, năm sinh: 12 - 04 - 1990 Nơi sinh: TP.

Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm Mã số : 60540101 I TÊN DE TÀI: “Nghiên cứu quá trình lên men rượu khoai lang tím” Il. NHIEM VU VÀ NỘI DUNG: - _ Xác định các thông số và đặc tính nguyên liệu - Khao các thông số anh hưởng trong quá trình dịch hóa băng chế phẩm enzyme Termamyl SC - Khao sát các thông số ảnh hưởng trong quá trình đường hóa bằng chế phẩm enzym Dextrozyme GA - Khao sát các thông số ảnh hưởng của quá trình lên men rượu từ khoai lang tím - _ Thiết lập quy trình lên men rượu khoai lang tím với các thông số đã chon, đo độ côn và hàm lượng anthocyanin trong sản phâm rượu khoai lang tim. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/02/2017 IV. NGAY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 18/12/2017 v.

CÁN BỘ HƯỚNG DAN: TS. TRAN THỊ NGỌC YEN Tp. CAN BQ HUONG DAN CHU NHIEM BO MON DAO TAO (Ho tên va chữ ky) (Ho tên va chữ ky) TRUONG KHOA KY THUAT HOA HOC (Họ tên va chữ ky) LỜI CÁM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn đến tất ca quý thay cô trong BO môn Công Nghệ Thực Phẩm, Khoa KY Thuật Hóa Học, Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM đã truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt thời gian học tập tại trường, đặc biệt xm cam ơn đến TS. Trân Thị Ngọc Yên đã cho em cơ hội được nhận và trinh bày luận van.

Em cũng xm cảm ơn đến các bạn cùng lớp Cao học K15 Công nghệ thực phâm đã quan tâm giúp đỡ và chia sẻ với em trong suôi khóa học, đó sẽ là một khoảng thời gian đẹp trong hành trình nâng cao tri thức của chúng em, Lời cảm ơn cudi cùng xin đành cho gia đình, cho ba me và những người bạn thân đã luôn bên cạnh ủng hộ và cho em nhiều động lic trong những thời gian qua. Mặc dù đã có găng hoàn thành luận văn bằng tất cá sự nhiệt huyết và năng lực của mình, tuy nhiên không thê tránh khói những thiểu sót, và những phan nội dung nghiên cứu chưa sâu. Rất mong nhận được sự nhận xét, góp ý của Quý Thây Cô. Em xin trần trong cam on! Tp.

Hồ Chi Minh, tháng | năm 2018 Dang Thi Như Quynh TOM TAT Dé tài được thực hiện nhằm khảo sát xây dung quy trình lên men rượu từ khoai lang tim. Trong nghiên cứu có sứ dụng hai chế phẩm enzyme là Termamyl SC và Dextrozyme GA góp phân vào quá trình dich hóa và đường hóa tinh bột, cùng với sử dụng déng nam tren thương mai Angel leaven chịu nhiệt dé nan g cao độ côn cho sản phẩm. Ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, thời gian và nông độ enzyme cho quá trình thủy phân của mỗi enzyme đã được khảo sat. Khác với các nghiên cứu trên phương pháp truyện thông khảo sat qua từng giai đoạn, dé tài áp dụng phương pháp kết hợp đường hoá và lên men dong thời, nhằm tan dụng nguần cơ chat cho quá trình lên men, giảm áp lực của nông độ cơ chất cao đến hoại động của nắm men, rút ngắn thời gian lên men.

Các thông số của qua trình thay phân bột khoai lang tím sử dung chế phâm Termamyl SC la: nồng độ enzyme 0,3 mi/ke nguyên liệu, nhiệt độ thủy phân 90°C và pH ban đầu của môi trường 6. Sử dụng nam men Saccharomyces cerevisiae thương mai Angel Leaven và chế phẩm Dextrozyme GA vào quá trình lên men dich thủy phân khoai lang tím ở diéu kiện tốt nhật là: nồng độ enzyme 1 mi/kg nguyên liệu, pH ban đầu của môi trường 5 va nông độ chất khé hòa tan 18° Bx sẽ cho ra hàm lượng côn cao nhất. Sản phẩm rượu sau khi ap dụng các điều kiện đã kháo sát déu đạt chỉ tiêu hóa học ham lượng ethanol 11,17% v/v, anthocyanin là 27,0734 +0,0002 mmg/190m1, ABSTRACT This research was carried out to investigate the fermentation process of purple sweet potato wine. In this study, two enzyme were used, Termamyl SC and Dextrozyme GA for starch hydrolysis, combine with commercial thermal-yeast Angel Leaven ic increase the alcohol content of the wine product.

The effects of temperature, pH, time and enzyme concentration on each enzyme for hydrolysis process were investigated. Different to the traditional fermentation method - through cach stage, this research applied the method of simultaneous saccharification and fermentation - SSF in order to utilize the substrate for fermentation, reduce the pressure of the high concentrate substrate to yeast activity, shorten the fermentation time. Using Termamyl SC to hydrolyze purple sweet potato powder, with parameters of enzyme concentration of 0.3 ml / kg of material, hydrolysis temperature of 90 °C and pH 6. Using commercial Saccharomyces cerevisiae yeast ~ Angel Leaven and Dextrozyme GA at condition: enzyme concentration of 1 mi/kg of material, the imtial pH Š of medium and the concentration of dry matter of 18°Bx will give the highest alcohol content in product.

The product contains 1Í 172% v/v of ethanol, and 27,0734 + 0.0002 meg / 100ml anthocyanin, LỜI CAM DOAN Tôi xim cam đoạn rang, số hiệu và kết qua nghiên cứu trong luận van này là trung thực và chưa hệ được sử dụng. Tôi xin cam đoạn, các thông tin được sử dụng trong luận văn này đã được ghi rõ nguồn gộc trích dan. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2018 Người thực biện Dane Thị Như Quynh Trang | MỤC LỤC DANH MUC BANG02 4 DANH MUC HINH 12 6 CHUONG 1: MO DAU. 8 CHƯƠNG 2: TONG QUAN.

TONG QUAN VE KHOAI LANG TÍM. Giới thiệu về khoai lang tÍm. Thành phan hóa học cua khoai lang tim Nhật. Thanh phan anthocyanin trong khoai lang tím.

HE ENZYME AMY LASEE. Đặc điểm hình thái va cau tạo tế bao của NAM men. Đặc điểm sinh lý của nắm men.-- - + ¿2E E2 £2SE£E£E+ESEE£E£E£EeEererersred 27 2. CAC QUA TRÌNH CHU YÊU XAY RA TRONG SAN XUẤT RƯỢU.

Quá trình dich hóa. Quá trình đường hóa. Quá trình lÊn men rưỢU. CÁC NGHIÊN CUU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC LIEN QUAN .1 Nghiên cứu trong nƯỚC .2 Nghiên cứu ngoài nưỚC.- Go 35 CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU.-- ¿E556 EE5EE2EE 5 E211 1 1515 11212115111151 111511 te.2 Chế phẩm enzyme.---¿---+- + S2 SE +E£E+E#EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE 115151 E xe, 43 3.

QUÁ TRINH THU NHẬN RƯỢU KHOAI LANG TIM TRONG PHÒNG THÍ NGHIIỆM. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU. St E391 EE 312v gvgg g gegxei 47 3. BO TRÍ THÍ NGHIIỆM.

- -- - - kSsE E1 SE E911 8 E1 SE ve rerei 48 3. Xử lý nguyên liệu.--¿- <5 + SE SE E 1E 1215111511111 1 1111 Le, 48 3. Khao sát quá trình thủy phân bột khoai lang tim. Khảo sat quá trình lên men dịch thủy phân khoai lang tim.

PHƯƠNG PHÁP PHAN TÍCH. Phân tích độ ẫm. Nông độ chất khô hòa tan. Hàm lượng đường KAU.

Ham lurong tinh0 1. Ham lượng CON. Phuong pháp đếm khuẩn lạc phát trién trên môi trường đặc. Phương pháp xác định đường cong sinh trưởng của nam men.

PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIEU .-- 5 2 + 6E EsESE£E+E£EEeEsEeeseeereed 58 CHƯƠNG 4: KET QUÁ VA BAN LUẬN. Kết quả khảo sát thành phan nguyên liệu khoai lang tím. Kết quả xác định thời gian hoạt hóa nam MeN. Xác định ty lệ bột khoai lang tim/ nước thích hợp cho dịch hóa.

Nông độ chế phẩm Termamyl SC thích hop cho quá trình dịch hoá bột khoai lang tím theo thời Ø1an. Nhiệt độ thích hợp cho quá trình dịch hoá bột khoai lang tím theo thời 5:50. pH thích hop cho quá trình dịch hoá bột khoai lang tím theo thời gian. Nong độ chế phẩm Termamyl SC thích hợp cho quá trình đường hoá và lên men dịch thủy phan bột khoai lang tím theo thời gian:.

Nong độ chế phẩm Dextrozyme GA thích hợp cho quá trình đường hoá và lên men dịch thủy phân bột khoai lang tím theo thời gian. pH thích hop cho quá trình đường hoá và lên men dịch thủy phân bột khoai lang tím theo thời Gian. Nông độ chất khô hòa tan thích hợp cho quá trình đường hoá và lên men dich thủy phan bột khoai lang tím theo thời Ø1an. Kết quả đường cong sinh trưởng của nam men Saccharomyces cerevisiae trong thời gian lÊn MeN TƯỢU.12 Két quả ảnh hưởng mật độ tê bào nâm men dén sự sinh trưởng của nâm Trang 3 men trong quá trình đường hoá và lÊn men .--- << eess 77 CHƯƠNG 5: KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ.

83 TÀI LIEU THAM KHẢO. G552 S225 2E E9 E3 121 1511111321 211113 1111111 cy 85 PHU LUC 02 89 PHU LUC A: CAC KET QUA PHAN TÍCH TRONG CHƯƠNG 4. 89 PHU LUC B: CAC PHƯƠNG PHAP PHAN TÍCH.-- 6s 2 s2 sEsEsxzxe: 98 PHU LUC C: KET QUA XÁC ĐỊNH HOAT TINH ENZY ME Trang 4 DANH MỤC BANG Bảng 2.1: So sánh một số thành phan giữa khoai lang tím và khoai lang vàng.2: Thành phần hóa học của khoai lang tím Nhật .3: Sự biến đổi của hàm lượng anthocyanin qua các quá trình xử lý khác nhau của khoat lang tim .1: Thông tin về chế phẩm Termamyl® SC .2: Kha năng chịu nhiệt của a-amylase từ các nguồn thu nhận khác nhau 45 Bảng 3.3: Thông tin về chế phẩm Dextrozyme® GA.1: Một số thành phan của khoai lang tím Nhật thu hoạch từ Sa Déc, Đồng Bang 4.2: Kết quả xác định một số chỉ tiêu của nguyên liệu bột khoai lang tím .3: Tỷ lệ nằm men nảy chéi qua thới gian hoạt hóa từ nam men dạng bột .4: Ảnh hưởng của tỷ lệ bột khoai lang tím/nước đến chất lượng dịch khoai lang tim sau khi dịch hóa. --- (<< 119900001 ng re 60 Bang 4.5: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân tại pH 6 .