Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu quy trình sản xuất nước thanh long hylocereus undatus lên men

Nghiên cứu quy trình sản xuất nước thanh long hylocereus undatus lên men bằng nấm men saccharomyces cerevisiae, mang lại sản phẩm chất lượng cao.

• Tác giả: Đàm Thị Hà
• Người hướng dẫn: ThS. Phạm Minh Nhựt
• Trường học: Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Quy Trình Sản Xuất Nước Thanh Long Lên Men Bằng Nấm Men Saccharomyces Cerevisiae
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
• 1.1. Thanh long và giá trị dinh dưỡng của trái thanh long
• 1.2. Lịch sử phát hiện
• 1.3. Đặc điểm của thanh long
• 1.3.1. Đặc điểm chung
• 1.3.2. Các chủng loại thanh long
• 1.3.3. Giá trị của trái thanh long
• 1.3.4. Ứng dụng của trái thanh long
• 1.4. Nấm men và vai trò của nấm men trong sản xuất rượu trái cây
• 1.4.1. Phân loại nấm men. Đặc điểm hình thái, cấu tạo tế bào nấm men
• 1.4.1.1. Cấu tạo tế bào
• 1.4.1.2. Đặc điểm sinh lý, sinh hoá
• 1.4.1.3. Thành phần hóa học của tế bào nấm men
• 1.4.2. Sinh trưởng của nấm men. Cơ chế lên men rượu của nấm men
• 1.4.2.1. Bản chất của quá trình lên men rượu. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu
• 1.4.3. Giới thiệu về nấm men Saccharomyces cerevisiae
• 1.4.4. Một số ứng dụng của nấm men trong sản xuất đồ uống lên men
• 1.4.4.1. Sản xuất đồ uống có độ cồn thấp
• 1.4.4.2. Sản xuất đồ uống lên men có độ cồn cao
• 1.4.5. Thực trạng về chế biến thức uống lên men ở Việt Nam
• 2. CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 2.2. Vật liệu nghiên cứu
• 2.2.1. Trái thanh long
• 2.2.2. Giống nấm men
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp vi sinh vật
• 2.3.1.1. Phương pháp xác định mật độ nấm men bằng phương pháp đếm khuẩn lạc
• 2.3.1.2. Quan sát hình thái nấm men trên kính hiển vi
• 2.3.1.3. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu vi sinh gây bệnh trong thực phẩm
• 2.3.2. Phương pháp hóa học
• 2.3.2.1. Phương pháp định lượng hàm lượng đường bằng phương pháp so màu trên máy quang phổ UV
• 2.3.2.2. Phương pháp xác định hàm lượng chất khô bằng chiết quang kế cầm tay
• 2.3.2.3. Phương pháp xác định nồng độ rượu
• 2.3.2.4. Phương pháp xác định acid tổng số
• 2.3.3. Phương pháp cố định nấm men S. cerevisiae lên chất mang Natri alginate
• 2.3.4. Phương pháp đánh giá cảm quan
• 2.3.5. Phương pháp xử lý số liệu
• 2.3.6. Bố trí thí nghiệm
• 2.3.6.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát các đặc điểm dịch thanh long trắng và thanh long đỏ
• 2.3.6.2. Thí nghiệm 2: Đánh giá các đặc điểm sinh học của Saccharomyces cerevisiae
• 2.3.6.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát tỉ lệ phối trộn giữa thanh long ruột đỏ và thanh long ruột trắng
• 2.3.6.4. Thí nghiệm 4: Xác định hàm lượng đường ban đầu thích hợp cho quá trình lên men
• 2.3.6.5. Thí nghiệm 5: Xác định giá trị pH ban đầu ảnh hưởng đến quá trình lên men
• 2.3.6.6. Thí nghiệm 6: Xác định tỷ lệ giống Saccharomyces cerevisiae bổ sung thích hợp
• 2.3.6.7. Thí nghiệm 7: Xác định thời gian lên men thích hợp
• 2.3.6.8. Thí nghiệm lên men tối ưu. Đánh giá sự hiện diện của các vi sinh gây bệnh trong sản phẩm
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả thí nghiệm khảo sát các đặc điểm dịch thanh long trắng và thanh long đỏ
• 3.2. Kết quả đánh giá các đặc điểm sinh học của Saccharomyces cerevisiae
• 3.2.1. Quan sát tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae
• 3.2.2. Khảo sát tính thuần của giống nấm men Saccharomyces cerevisiae
• 3.2.3. Kết quả xây dựng tương quan giữa mật độ nấm men Saccharomyces cerevisiae với giá trị OD của dịch lên men
• 3.3. Kết quả thí nghiệm khảo sát tỉ lệ phối trộn dịch thanh long đỏ và thanh long trắng
• 3.4. Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng chất khô ban đầu thích hợp cho quá trình lên men
• 3.5. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị pH lúc đầu ảnh hưởng đến quá trình lên men
• 3.6. Kết quả thí nghiệm xác định tỷ lệ giống bổ sung thích hợp
• 3.7. Kết quả thí nghiệm xác định thời gian lên men thích hợp
• 3.8. Kết quả thí nghiệm lên men tối ưu
• 3.9. Kết quả kiểm tra chất lượng sản phẩm sau lên men
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Nghiên cứu quy trình sản xuất nước thanh long lên men

Nghiên cứu quy trình sản xuất nước thanh long lên men bằng nấm men Saccharomyces cerevisiae là một hướng đi mới trong việc tận dụng nguồn nguyên liệu thanh long dồi dào tại Việt Nam. Quy trình sản xuất này không chỉ giúp đa dạng hóa sản phẩm đồ uống mà còn góp phần giải quyết vấn đề lãng phí nguồn thanh long không đạt tiêu chuẩn xuất khẩu. Công nghệ lên men được áp dụng để tạo ra sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, đồng thời đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm.

1.1. Tổng quan về thanh long và nấm men

Thanh long (Hylocereus undatus) là loại trái cây nhiệt đới có giá trị dinh dưỡng cao, chứa nhiều vitamin, khoáng chất và chất chống oxy hóa. Nấm men Saccharomyces cerevisiae là vi sinh vật quan trọng trong quy trình lên men, giúp chuyển hóa đường thành rượu và CO2. Sự kết hợp giữa thanh long và nấm men tạo ra sản phẩm đồ uống lên men có hương vị độc đáo và lợi ích sức khỏe.

1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu của nghiên cứu là tạo ra sản phẩm nước thanh long lên men từ nấm men Saccharomyces cerevisiae, đồng thời tối ưu hóa các yếu tố như tỷ lệ phối trộn, hàm lượng đường, pH, và thời gian lên men. Nhiệm vụ bao gồm khảo sát đặc điểm dịch thanh long, đánh giá đặc tính sinh học của nấm men, và hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất.

II. Quy trình công nghệ và phương pháp nghiên cứu

Quy trình công nghệ sản xuất nước thanh long lên men được thực hiện qua các bước: chuẩn bị nguyên liệu, lên men, và đánh giá chất lượng sản phẩm. Phương pháp nghiên cứu bao gồm các kỹ thuật vi sinh, hóa học, và cảm quan để đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng và an toàn thực phẩm.

2.1. Chuẩn bị nguyên liệu và lên men

Nguyên liệu chính là thanh long được chọn lọc và xử lý để tạo dịch lên men. Nấm men Saccharomyces cerevisiae được cố định trên chất mang natri alginate để tăng hiệu quả lên men. Quá trình lên men được kiểm soát chặt chẽ về nhiệt độ, pH, và thời gian để đạt hiệu quả tối ưu.

2.2. Đánh giá chất lượng sản phẩm

Sản phẩm nước thanh long lên men được đánh giá qua các chỉ tiêu vi sinh, hóa học, và cảm quan. Các chỉ tiêu vi sinh bao gồm tổng số nấm men, nấm mốc, và vi khuẩn gây bệnh. Chỉ tiêu hóa học bao gồm hàm lượng đường, rượu, và acid tổng số. Đánh giá cảm quan dựa trên màu sắc, mùi vị, và độ hài hòa của sản phẩm.

III. Kết quả và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy quy trình sản xuất nước thanh long lên men bằng nấm men Saccharomyces cerevisiae đạt hiệu quả cao, tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt và an toàn vệ sinh thực phẩm. Sản phẩm này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp đồ uống, góp phần tăng giá trị kinh tế cho nguồn nguyên liệu thanh long tại Việt Nam.

3.1. Kết quả tối ưu hóa quy trình

Các thông số tối ưu cho quy trình lên men bao gồm tỷ lệ phối trộn thanh long đỏ và trắng, hàm lượng đường ban đầu, pH, và thời gian lên men. Kết quả cho thấy sản phẩm có hương vị hài hòa, màu sắc đẹp, và giá trị dinh dưỡng cao.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Sản phẩm nước thanh long lên men có thể được sản xuất quy mô công nghiệp, đáp ứng nhu cầu thị trường về đồ uống lên men tự nhiên và giàu dinh dưỡng. Đồng thời, nghiên cứu này mở ra hướng phát triển mới cho việc tận dụng nguồn nguyên liệu thanh long tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1. Thanh long và giá trị dinh dưỡng của trái thanh long 1. Lịch sử phát hiện Cây thanh long có tên khoa học là Hylocereus undatus thuộc họ xương rồng Cactaceae [1]. Thanh long còn có tên gọi là Tường Liên.

Người Pháp gọi thanh Formatted: Font color: Auto long là Oeil de Dragon còn người Anh gọi là Dragon fruit. Thanh long có nguồn gốc trong các rừng tự nhiên của Nicaragoa, Mexico, Colombia (Nam Mỹ). Sau được lan dần sang các nước khác ở Châu Phi và các châu khác [1]. Formatted: Font color: Auto Ở Việt Nam, thanh long được du nhập từ thời Pháp thuộc, được trồng đầu tiên ở Nha Trang và Phan Thiết.

Sau khi xí nghiệp chế biến rau quả xuất khẩu TP. Hồ Chí Minh thu mua và đem giới thiệu trái thanh long ra thị trường nước ngoài, thì phong trào trồng thanh long phát triển mạnh ở Phan Rang, Phan Thiết, Buôn Ma Thuật, cho đến các tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long như: Tiền Giang (huyện Chợ gạo), Long An (huyện Châu Thành) và thành phố Hồ Chí Minh (huyện Bình Chánh). Đặc điểm của thanh long 1. Đặc điểm chung A B C Hình 1.1: Cây và trái thanh long Formatted: Font: Bold A: Thanh long ra hoa Formatted: Indent: Left: 5.08 cm B: Trái thanh long khi còn xanh C: Trái thanh long khi chín Formatted: Space Before: 12 pt -4- Đồ án tốt nghiệp Formatted: Font: Italic Formatted: Left, Space After: 12 pt Formatted: Font: Italic - Thanh long là cây nhiệt đới, thích hợp khí hậu nắng nóng, chịu hạn giỏi, không chịu được úng.

Thanh long là cây thân bó cần có trụ đỡ, sau khi trồng 2 – 3 năm sẽ cho trái. Thanh long có thể trồng trên đất xám, đất phù sa, đất đỏ nhưng yêu cầu đất phải thoát nước tốt. Các vùng trồng thanh long chủ yếu hiện nay là Tiền Giang, Long An, Bình Thuận với diện tích lên khoảng trên 10. - Giống thanh long tốt và phổ biến hiện nay ở nước ta là thanh long ruột trắng.

Thanh long ruột đỏ và ruột vàng cũng đang phổ biến, nhưng giống thanh long ruột trắng sinh trưởng mạnh hơn, trái to và ngọt hơn so với giống ruột đỏ và ruột vàng. Các chủng loại thanh long Formatted: level 4, Left, Indent: First line: 0 cm, Line spacing: single, Pattern: Clear a. Phân loại theo hình dạng, màu sắc A B C Hình 1.2: Phân loại thanh long theo hình dạng, màu sắc Formatted: Font: Bold A: Thanh long vỏ đỏ hoặc hồng, ruột trắng Formatted: Indent: Left: 3.81 cm B: Thanh long vỏ đỏ hoặc hồng, ruột đỏ C: Thanh long vỏ vàng, ruột trắng  Thanh Long vỏ đỏ, ruột trắng: Là loại thanh long được trồng chủ yếu tại nước ta chủ yếu ở Bình Thuận, Long Formatted: Justified An, Tiền Giang. Thịt trái màu trắng xen kẽ các hạt màu đen như mè, có khối lượng trung bình khoảng 350 – 500 g/ trái [3].

 Thanh Long vỏ đỏ, ruột đỏ: Thanh long ruột đỏ là một sản phẩm mới lạ, ngon, bổ dưỡng. Đặc điểm của loại Thanh Long này là nhìn quả không to nhưng lại nặng cân, ruột đỏ tươi, cơm giòn, thơm, đặt biệt rất ngọt, nhiều vitamin và khoáng chất. Tuy giá của loại quả Formatted: Space Before: 12 pt -5- Đồ án tốt nghiệp Formatted: Font: Italic Formatted: Left, Space After: 12 pt Formatted: Font: Italic này hơi cao so với Thanh long ruột trắng nhưng nó lại có vị đặc biệt thơm ngon, và trở thành món ăn cao cấp vừa ngon vừa lạ đối với người tiêu dùng trong và ngoài nước [3].  Thanh Long vỏ vàng, ruột trắng: Giống thanh long vỏ vàng có dạng trái tựa các giống thanh long thông thường nhưng thay cho các tai trái là những cục gù có gai, ruột màu trắng, hạt to nhỏ không đều, khối lượng khoảng 150 – 300 g/ trái [3].

Phân loại theo vùng miền: A B Hình 1.3: Phân loại thanh long theo mùa Formatted: Font: Bold A: Thanh Long Bình thuận Formatted: Indent: Left: 5.08 cm B: Thanh Long Chợ Gạo – Tiền Giang  Thanh Long Bình Thuận: Khối lượng: 300 – 500 g/trái, Màu sắc: màu xanh khi còn non và chuyển thành Formatted: Justified màu đỏ khi chín, ruột trắng. Mùi vị thanh long Bình Thuận có vị ngọt dịu và béo, chắc thịt. Trái có dạng hơi tròn, dày vỏ 2 – 2,5 cm, gai nở to, vỏ có màu đẹp. Tỷ lệ thịt trái: 68 – 72 %.

đĐộ bBrix 13 – 14 %, độ chua pH / ep: 4,8 – 5,0, hHạt nhỏ trọng lượng 1.  Thanh long Cchợ Gạo – Tiền Giang: Khối lượng: 300 – 450 g/ trái. Màu sắc: vỏ mỏng, có màu xanh khi non và chuyển sang hồng hoặc đỏ khi chín, ruột trắng. Mùi vị thanh long Cchợ Gạo có vị ngọt dịu và béo.

Người trồng thanh long vùng CChợ Gạo ít dùng trụ sạn để đỡ, mà thay vào đó cho thanh long đeo lên thân cây vông nhằm tạo ra sự khác biệt về hương vị. Formatted: Space Before: 12 pt -6- Đồ án tốt nghiệp Formatted: Font: Italic Formatted: Left, Space After: 12 pt Formatted: Font: Italic Về chỉ tiêu hóa học, thanh long Bình Thuận có hàm lượng protein, vitamin C, canxi, photpho, mMagie, Natri natri cao hơn thanh long Chợ Gạo nhưng có hàm lượng đường Glucoseglucose, Fructosefructose, Carbonhydrate carbonhydrate thấp hơn. Giá trị của trái thanh long Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng của trái thanh long/100 g thịt trái Thành phần g/100 g thịt trái Thành phần g/100 g thịt trái Nước 85,3 Vitamin C 3 Protein 1,1 Niacin 2,8 Glucose 5,7 Vitamin A 0,0111 Fructose 3,2 Calcium 10,2 Sorbitol 0,33 Sắt 3,37 Cacbonhydrate 11,2 Magnesium 38,9 Chất xơ 1,34 Phospho 27,5 Tro 0,56 Kali 2,72 Năng lượng 67,7 Natri 8,9 (Nguồn: Lê Văn Tố và cộng tác viên, 2000) Thanh long là một nguồn chất chống oxy hóa ngăn chặn các gốc tự do gây ung thư và gây bất lợi cho sức khỏe xâm nhập vào cơ thể. Nó giúp trung hòa các chất độc hại như kim loại nặng.

Bên cạnh đó, ăn thanh long giúp giảm mức cholesterol và huyết áp cao. Việc thường xuyên ăn thanh long giúp chống hen suyễn và ho. Ngoài ra, thanh long chữa lành vết thương hở và vết bầm tím nhanh và cải thiện hệ thống miễn dịch nói chung [4] [44]. Sự hiện diện của thành phần vitamin B1 trong trái thanh long hỗ trợ trong việc sản xuất năng lượng và chuyển hóa carbonnhydrate.

Thành phần vitamin B2 trong thanh long đóng vai trò như vitamin hỗn hợp, và giúp cho việc khôi phục và cải thiện mất cảm giác ngon miệng. Ngoài ra, thanh long làm giảm cholesterol xấu vì nó có chứa vitamin B3 [45]. Formatted: Space Before: 12 pt -7- Đồ án tốt nghiệp Formatted: Font: Italic Formatted: Left, Space After: 12 pt Formatted: Font: Italic Thanh long được sử dụng như một loại mỹ phẩm và dược phẩm cho sức khỏe con người, cải thiện thị lực và ngăn ngừa tăng huyết áp. Một nguồn giàu canxi và phospho trong thanh long giúp củng cố xương, răng chắc khỏe và hỗ trợ trong việc hình thành mô [46].

Ăn một trái thanh long thường xuyên làm giảm trọng lượng đáng kể, do đó tạo ra một cơ thể cân bằng mà không ảnh hưởng đến sức khỏe của một người. Ngoài ra thanh long là loại quả hữu ích trong việc làm giảm mức đường trong máu ở bệnh tiểu đường loại 2 [48]. Ứng dụng của trái thanh long Theo một tài liệu khoa học (tạp chí Lifestyle) [48] được công bố gần đây thì hoạt chất lycopene có tác dụng chống ung thư, chống lão hóa.có nhiều trong các trái cây có màu đỏ như Gấc, Carot. và đặc biệt là Thanh long ruột đỏ.

Trái thanh long đỏ có hàm lượng màu tự nhiên rất cao, có thể chế biến màu thực phẩm, sản xuất mỹ phẩm như son, phấn dùng trang điểm, làm thuốc trị ung thư, làm rượu bổ tốt cho sức khỏe người già và phụ nữ (Viện Paster công nhận). Ngoài cách dùng thông thường ta có thể ép nước thanh long uống rất mát. Trong quá trình ép các hạt vỡ ra, cung cấp thêm chất xơ tốt cho quá trình tiêu hóa, giúp nhuận trường [45] [46].43: Các dạng sử dụng thanh long Formatted: Font: Bold 1. Tình hình trồng trọt và tiêu thụ thanh long trên thế giới và tại Việt Nam Formatted: Justified Hiện nay diện tích thanh long chỉ riêng trên địa bàn tỉnh Bình Thuận vào khoảng > 5.

Tốc độ tăng trưởng diện tích những năm 2001 – 2003 trung Formatted: Space Before: 12 pt -8- Đồ án tốt nghiệp Formatted: Font: Italic Formatted: Left, Space After: 12 pt Formatted: Font: Italic bình khoảng hơn 6 %/năm. Riêng 2004, diện tích thanh long bị giảm nhẹ (khoảng 1 %) do tình hình đô thị hóa đất nông nghiệp tại tỉnh khiến giá đất nông nghiệp tăng cao. Ngoài ra trên thế giới, một số nông dân tại California (Hoa Kỳ) đang trồng thử hai giống thanh long có màu vỏ xanh và vàng. Các chuyên gia tại Mỹ cho rằng giống thanh long vỏ xanh và vỏ vàng còn biểu hiện nhiều tính hoang dã nhưng là nguồn gen quý trong nghiên cứu tạo giống thanh long mới, đây sẽ là những hướng đi mới cho loại cây thanh long.

Thanh Long Bình Thuận cho năng suất tương đối cao, bình quân vào mùa thuận: 30 kg/ cây, mùa nghịch: 20 kg/ cây tương đương với khoảng 20 tấn/ ha. Sản lượng thanh long năm 2004 đạt 94.,760 tấn, tăng 9 % so với 2003, và tăng 117,. Sản lượng tăng cao nhất là năm 2003 tăng 33,. Hoạt động xuất khẩu thanh long tăng bình quân 32% về giá trị kim ngạch và 51 % về sản lượng xuất khẩu.

Tính đến hiện nay, sản lượng thanh long do các doanh nghiệp trên địa bàn trực tiếp xuất khẩu mới chiếm 19,6 % tổng sản lượng chung và khoảng từ 35 – 40 % sản lượng thanh long đủ tiêu chuẩn xuất khẩu. Nếu tính cả phần sản lượng các doanh nghiệp bán nội địa để cung ứng xuất khẩu hàng năm khoảng từ 15.000 tấn, cho thấy hoạt động xuất khẩu chưa tương xứng với kết quả sản xuất [46]. Nấm men và vai trò của nấm men trong sản xuất rượu trái cây 1. Phân loại nấm men Nấm men là nhóm nấm cơ thể đơn bào hoặc tập hợp đơn bào, nhân chuẩn, hiển vi.

Nấm men có thể thuộc về hai lớp nấm: nấm túi (Ascomycetes) và nấm bất toàn (Deuteromecetes hoặc Fungi imperfect) [9] [11]. Giới: Eumycophyta Lớp: Ascomycetes Bộ: Endomycetes Họ: Saccharomycetaceae Giống: Saccharomyces Formatted: Space Before: 12 pt -9- Đồ án tốt nghiệp Formatted: Font: Italic Formatted: Left, Space After: 12 pt Formatted: Font: Italic Loài: Saccharomyces cerevisiae 1. Đặc điểm hình thái, cấu tạo tế bào nấm men 1. Hình thái Formatted: level 4 Tế bào nấm men có hình dáng: hình cầu, hình ovan hoặc elip, hình quả chanh, hình trụ, hình chùy hoặc đôi khi còn kéo dài ra thành sợi [9].

Nấm men thường có hình cầu hoặc hình bầu dục, một số loại có hình que và một số hình dạng khác.