Nghiên Cứu Sản Xuất Rượu Vang Giàu Chất Chống Oxy Hóa Từ Quả Thanh Long Hylocereus Polyrhizus

• Tác giả: Trương Hữu Uyên Thy
• Người hướng dẫn: GS. Đống Thị Anh Đào
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Nghiên Cứu Sản Xuất Rượu Vang Từ Quả Thanh Long Giàu Chất Chống Oxy Hóa
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ THANH LONG
• 1.1. Giới thiệu về thanh long
• 1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ thanh long trong và ngoài nước
• 1.3. Các nguồn cung cấp thanh long trong cả nước
• 1.4. Một số sản phẩm khác từ thanh long có mặt trên thị trường
• 1.5. Chất màu betalain
• 1.6. Giới thiệu các biến đổi của betalain
• 1.7. Tác dụng của betalain
• 1.8. Men Saccharomyces cerevisiae
• 1.9. Enzyme pectinase
• 1.10. Enzyme poly galacturonase (P)
• 1.11. Cơ sở khoa học
• 1.12. Các nghiên cứu ở Việt Nam
• 1.13. Các nghiên cứu ở nước ngoài
• 3. CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Quy trình sản xuất
• 3.2. Quy trình thủy phân thanh long
• 3.3. Quy trình sản xuất rượu vang thanh long
• 3.4. Nguyên liệu và hóa chất
• 3.5. Phương pháp xác định
• 3.5.1. Xác định hiệu suất thu hồi chất khô
• 3.5.2. Xác định hàm lượng phenolic tổng và hoạt tính chống oxy hóa DPPH từ thịt quả thanh long
• 3.5.3. Các phương pháp xác định khác
• 3.6. Phương pháp xử lý số liệu và tối ưu hóa
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Quá trình thủy phân
• 4.1.1. Khảo sát tỷ lệ pha loãng thịt quả/nước (w/w)
• 4.1.2. Khảo sát pH
• 4.1.3. Khảo sát tỷ lệ enzyme pectinase/cellulase (v/v)
• 4.1.4. Khảo sát hàm lượng enzyme tổng (%v/dwt)
• 4.1.5. Khảo sát nhiệt độ thủy phân
• 4.1.6. Khảo sát thời gian thủy phân
• 4.1.7. Tổng kết các thí nghiệm khảo sát và tối ưu hóa quá trình thủy phân
• 4.2. Quá trình lên men chính
• 4.2.1. Khảo sát hàm lượng chất khô hòa tan ban đầu
• 4.2.2. Khảo sát hàm lượng men
• 4.2.3. Khảo sát nhiệt độ lên men chính
• 4.2.4. Khảo sát thời gian lên men chính
• 4.2.5. Tổng kết các thí nghiệm khảo sát và tối ưu hóa quá trình lên men chính
• 4.3. Quá trình lên men phụ
• 4.3.1. Khảo sát nhiệt độ lên men phụ
• 4.3.2. Khảo sát thời gian lên men phụ
• 4.3.3. Tổng kết các thí nghiệm khảo sát
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

I. Giới Thiệu Rượu Vang Thanh Long Giàu Chất Chống Oxy Hóa 55 ký tự

Thanh long, đặc biệt là thanh long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus), ngày càng được biết đến không chỉ là một loại trái cây tươi ngon mà còn là nguồn nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất rượu vang. Nghiên cứu này tập trung vào khai thác những lợi ích vượt trội của quả thanh long, đặc biệt là hàm lượng chất chống oxy hóa cao, để tạo ra một loại rượu vang thanh long độc đáo. Việc sử dụng nấm men làm rượu vang (Saccharomyces cerevisiae) được tối ưu hóa để đảm bảo quá trình lên men rượu vang hiệu quả, giữ lại tối đa giá trị dinh dưỡng rượu vang thanh long và khả năng chống oxy hóa vốn có của trái cây. Sản phẩm cuối cùng hứa hẹn mang đến một thức uống không chỉ thơm ngon mà còn có lợi cho sức khỏe.

1.1. Tổng quan về quả thanh long và tiềm năng làm rượu vang

Quả thanh long thuộc họ xương rồng, có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Đặc biệt, thanh long ruột đỏ chứa nhiều chất chống oxy hóa như betalain, polyphenol và resveratrol hơn so với các loại trái cây khác. Theo nghiên cứu của Trương Hữu Uyên Thy, thanh long có thể được sử dụng để sản xuất rượu vang với quy trình sản xuất rượu vang thanh long đặc biệt. Điều này mở ra tiềm năng khai thác lợi ích rượu vang thanh long đồng thời đa dạng hóa các sản phẩm từ loại trái cây này. Nghiên cứu khoa học rượu vang thanh long đã chỉ ra rằng, rượu vang thanh long có thể giữ lại đáng kể chất chống oxy hóa trong rượu vang.

1.2. Lịch sử và xu hướng sản xuất rượu vang từ trái cây ở Việt Nam

Ở Việt Nam, sản xuất rượu vang không chỉ giới hạn ở nho mà còn mở rộng sang các loại trái cây nhiệt đới khác như dâu tằm, mít, và gần đây là thanh long. Xu hướng này phản ánh sự sáng tạo trong việc tận dụng nguồn nguyên liệu địa phương, đáp ứng nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng. Phương pháp sản xuất rượu vang từ trái cây đòi hỏi sự điều chỉnh trong quy trình lên men rượu vang, lựa chọn nấm men phù hợp để đảm bảo hương vị và chất lượng sản phẩm. Việc nghiên cứu sản xuất rượu vang từ quả thanh long đánh dấu một bước tiến mới trong việc phát triển ngành công nghệ sản xuất rượu vang Việt Nam.

II. Thách Thức Trong Nghiên Cứu Quy Trình Sản Xuất Rượu 60 ký tự

Mặc dù quả thanh long có nhiều ưu điểm, việc sản xuất rượu vang từ loại trái cây này cũng đối mặt với một số thách thức. Hàm lượng đường tự nhiên trong thanh long có thể thấp hơn so với nho, đòi hỏi sự điều chỉnh trong quá trình lên men rượu vang. Hơn nữa, việc bảo tồn chất chống oxy hóa trong suốt quy trình sản xuất rượu vang thanh long là một vấn đề quan trọng cần được giải quyết. Các yếu tố như nhiệt độ lên men rượu vang, thời gian lên men rượu vang thanh long, và lựa chọn enzyme trong sản xuất rượu vang đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo chất lượng và giá trị dinh dưỡng rượu vang thanh long. Nghiên cứu cần tập trung vào tối ưu hóa các thông số này để tạo ra sản phẩm rượu vang thanh long tốt nhất.

2.1. Khó khăn trong việc tối ưu hóa quy trình lên men rượu vang thanh long

Quá trình lên men rượu vang từ quả thanh long đòi hỏi sự kiểm soát chặt chẽ các yếu tố như pH, nhiệt độ và thời gian. Việc lựa chọn chủng nấm men làm rượu vang phù hợp cũng ảnh hưởng đến hương vị và nồng độ cồn của sản phẩm. Theo luận văn của Trương Hữu Uyên Thy, việc tối ưu hóa quá trình lên men rượu vang thanh long là cần thiết để đạt được hàm lượng phenolic tổng và hoạt tính chống oxy hóa cao nhất. Thời gian lên men rượu vang thanh long cần được điều chỉnh để đảm bảo sự phát triển tốt nhất của nấm men và sự chuyển hóa đường thành cồn.

2.2. Vấn đề bảo quản chất chống oxy hóa trong quá trình sản xuất

Một trong những mục tiêu quan trọng của nghiên cứu sản xuất rượu vang từ quả thanh long là bảo tồn tối đa chất chống oxy hóa có trong trái cây. Các yếu tố như nhiệt độ, ánh sáng và oxy có thể ảnh hưởng đến sự ổn định của các hợp chất này. Quy trình sản xuất rượu vang thanh long cần được thiết kế sao cho hạn chế tối đa sự tiếp xúc với các yếu tố gây suy giảm chất chống oxy hóa. Việc sử dụng các chất phụ gia tự nhiên như polyphenol cũng có thể giúp tăng cường khả năng chống oxy hóa của sản phẩm.

III. Phương Pháp Thủy Phân Thanh Long Tối Ưu Hóa Chất Khô 59 ký tự

Để tối đa hóa hiệu quả sản xuất rượu vang thanh long, quá trình thủy phân quả thanh long đóng vai trò quan trọng. Sử dụng kết hợp enzyme pectinase và cellulase giúp phá vỡ cấu trúc tế bào, giải phóng đường và các hợp chất có lợi. Nghiên cứu của Trương Hữu Uyên Thy đã xác định điều kiện tối ưu cho quá trình này, bao gồm tỷ lệ pha loãng, pH, tỷ lệ enzyme, nhiệt độ và thời gian thủy phân. Việc tối ưu hóa các thông số này giúp thu được dịch quả có hiệu suất thu hồi chất khô cao nhất, đồng thời giữ lại hàm lượng phenolic tổng và hoạt tính chống oxy hóa cao.

3.1. Vai trò của enzyme pectinase và cellulase trong thủy phân

Enzyme pectinase và cellulase đóng vai trò quan trọng trong việc phá vỡ cấu trúc tế bào của quả thanh long, giải phóng đường và các hợp chất chống oxy hóa. Enzyme pectinase phân hủy pectin, một thành phần chính của thành tế bào thực vật, trong khi cellulase phân hủy cellulose. Việc sử dụng kết hợp hai loại enzyme này giúp tăng hiệu quả thủy phân và thu hồi tối đa các chất có lợi. Tỷ lệ enzyme sử dụng cần được tối ưu hóa để đạt được hiệu quả tốt nhất mà không gây ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng dịch quả.

3.2. Tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thủy phân

Hiệu suất thủy phân quả thanh long bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như pH, nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ pha loãng. Theo nghiên cứu, pH tối ưu cho quá trình thủy phân là khoảng 4.47, nhiệt độ khoảng 54.8°C và thời gian khoảng 42.2 phút. Việc kiểm soát chặt chẽ các yếu tố này giúp tối đa hóa hiệu suất thu hồi chất khô, phenolic tổng và hoạt tính chống oxy hóa trong dịch quả. Tỷ lệ pha loãng cũng cần được điều chỉnh để đảm bảo nồng độ đường phù hợp cho quá trình lên men rượu vang.

IV. Bí Quyết Lên Men Rượu Vang Thanh Long Đạt Chuẩn 53 ký tự

Quá trình lên men rượu vang là giai đoạn then chốt quyết định chất lượng và hương vị của sản phẩm. Sử dụng nấm men làm rượu vang (Saccharomyces cerevisiae) để chuyển hóa đường thành cồn và các hợp chất tạo hương. Theo nghiên cứu, hàm lượng chất khô hòa tan ban đầu, hàm lượng men, nhiệt độ và thời gian lên men ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng phenolic tổng và hoạt tính chống oxy hóa của rượu vang thanh long. Tối ưu hóa các thông số này giúp tạo ra sản phẩm có hương vị đặc trưng và lợi ích rượu vang thanh long được giữ lại tối đa.

4.1. Lựa chọn và sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae

Nấm men Saccharomyces cerevisiae là chủng nấm men làm rượu vang phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất rượu vang. Chủng nấm men này có khả năng chuyển hóa đường thành cồn hiệu quả và tạo ra các hợp chất hương vị phức tạp. Việc lựa chọn chủng nấm men phù hợp với đặc tính của quả thanh long là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng và hương vị đặc trưng của rượu vang thanh long. Hàm lượng men sử dụng cần được điều chỉnh để đảm bảo quá trình lên men diễn ra hiệu quả mà không tạo ra các sản phẩm phụ không mong muốn.

4.2. Kiểm soát nhiệt độ và thời gian lên men để tối ưu hương vị

Nhiệt độ và thời gian lên men ảnh hưởng đáng kể đến hương vị và thành phần hóa học của rượu vang thanh long. Nhiệt độ quá cao có thể làm chết nấm men và tạo ra các hợp chất không mong muốn, trong khi nhiệt độ quá thấp có thể làm chậm quá trình lên men. Thời gian lên men rượu vang thanh long cần được điều chỉnh để đảm bảo sự chuyển hóa đường hoàn toàn và phát triển đầy đủ hương vị. Theo nghiên cứu, nhiệt độ lên men tối ưu là khoảng 20.6°C và thời gian lên men khoảng 6.6 ngày.

V. Nghiên Cứu Ứng Dụng Kết Quả Sản Xuất Rượu Thanh Long 58 ký tự

Kết quả nghiên cứu khoa học rượu vang thanh long này có thể được ứng dụng trong sản xuất rượu vang quy mô công nghiệp. Việc tối ưu hóa quy trình sản xuất rượu vang thanh long từ khâu thủy phân đến lên men giúp tạo ra sản phẩm có chất lượng ổn định và giá trị dinh dưỡng rượu vang thanh long cao. Rượu vang thanh long có thể được tiếp thị như một sản phẩm độc đáo, giàu chất chống oxy hóa và có lợi cho sức khỏe. Cần có thêm các nghiên cứu về bảo quản và đóng gói để đảm bảo sản phẩm giữ được chất lượng trong thời gian dài.

5.1. Đánh giá chất lượng và cảm quan rượu vang thanh long

Đánh giá chất lượng và cảm quan của rượu vang thanh long là bước quan trọng để đảm bảo sản phẩm đáp ứng yêu cầu của người tiêu dùng. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm màu sắc, hương vị, độ cồn, độ chua và hàm lượng đường sót. Nghiên cứu cần tập trung vào việc cải thiện hương vị và màu sắc của rượu vang thanh long để tăng tính hấp dẫn đối với người tiêu dùng. Các phương pháp phân tích cảm quan có thể được sử dụng để đánh giá mức độ ưa thích của sản phẩm.

5.2. So sánh rượu vang thanh long với các loại rượu vang khác

So sánh rượu vang thanh long với các loại rượu vang khác, đặc biệt là rượu vang đỏ, giúp đánh giá vị thế của sản phẩm trên thị trường. So sánh cần tập trung vào hàm lượng chất chống oxy hóa, hương vị và giá trị dinh dưỡng. Rượu vang thanh long có thể được định vị là một sản phẩm độc đáo, giàu chất chống oxy hóa và có lợi cho sức khỏe, khác biệt so với các loại rượu vang truyền thống. Bảng so sánh hàm lượng phenolic và khả năng chống oxy hóa giữa rượu vang thanh long và rượu vang đỏ sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho người tiêu dùng.

VI. Triển Vọng Phát Triển Rượu Vang Thanh Long Tương Lai 57 ký tự

Nghiên cứu sản xuất rượu vang từ quả thanh long mở ra triển vọng phát triển một ngành công nghiệp mới, tạo ra giá trị gia tăng cho sản phẩm nông nghiệp. Việc quảng bá lợi ích rượu vang thanh long đối với sức khỏe có thể thu hút sự quan tâm của người tiêu dùng. Cần có sự hợp tác giữa các nhà khoa học, doanh nghiệp và nông dân để phát triển quy trình sản xuất rượu vang thanh long bền vững và hiệu quả. Trong tương lai, rượu vang thanh long có thể trở thành một đặc sản của Việt Nam, được xuất khẩu sang các thị trường quốc tế.

6.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo về rượu vang thanh long

Các hướng nghiên cứu tiếp theo về rượu vang thanh long có thể tập trung vào việc cải thiện hương vị, tăng cường khả năng chống oxy hóa và kéo dài thời gian bảo quản. Nghiên cứu về tác động của rượu vang thanh long đối với sức khỏe con người cũng là một lĩnh vực tiềm năng. Việc sử dụng các công nghệ tiên tiến như lên men bằng nấm men biến đổi gen có thể giúp tạo ra các sản phẩm rượu vang thanh long chất lượng cao và có nhiều lợi ích hơn.

6.2. Chính sách hỗ trợ phát triển ngành sản xuất rượu vang thanh long

Chính phủ cần có các chính sách hỗ trợ phát triển ngành sản xuất rượu vang thanh long, bao gồm hỗ trợ nghiên cứu khoa học, đào tạo nguồn nhân lực và xúc tiến thương mại. Các chính sách khuyến khích đầu tư vào công nghệ sản xuất rượu vang tiên tiến và hỗ trợ nông dân trồng thanh long theo tiêu chuẩn chất lượng cũng rất quan trọng. Việc xây dựng thương hiệu và quảng bá sản phẩm rượu vang thanh long trên thị trường quốc tế cũng cần được chú trọng.

Tổng quan nghiên cứu

Thanh long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus) là loại quả nhiệt đới phổ biến tại tỉnh Bình Thuận và một số tỉnh miền Nam Việt Nam, nổi bật với hàm lượng dinh dưỡng cao và chứa nhiều hoạt chất sinh học có lợi cho sức khỏe. Trong giai đoạn 2009-2013, diện tích trồng thanh long tại Bình Thuận tăng gấp đôi, đạt khoảng 21.000 ha vào năm 2015 với sản lượng ước tính khoảng 400.000 tấn, chiếm tỷ trọng lớn trong sản lượng thanh long cả nước. Thanh long ruột đỏ không chỉ được tiêu thụ dưới dạng trái tươi mà còn được chế biến thành nhiều sản phẩm đa dạng như nước ép, mứt, thạch rau câu, và rượu vang.

Tuy nhiên, lượng thanh long loại “hàng dạt” chiếm khoảng 40-50% sản lượng do kích thước nhỏ, vết nứt hoặc hư hỏng bề mặt, gây khó khăn trong tiêu thụ và ảnh hưởng đến thu nhập của người nông dân. Do đó, việc nghiên cứu phát triển sản phẩm giá trị gia tăng từ thanh long loại này là cần thiết.

Luận văn tập trung nghiên cứu quy trình sản xuất rượu vang giàu chất chống oxy hóa từ quả thanh long ruột đỏ bằng cách sử dụng enzyme pectinase và cellulase trong quá trình thủy phân, kết hợp với men Saccharomyces cerevisiae trong quá trình lên men. Mục tiêu chính là tối ưu hóa các điều kiện thủy phân và lên men để thu được sản phẩm rượu vang có hàm lượng phenolic tổng và hoạt tính chống oxy hóa cao nhất, đồng thời đánh giá sự thay đổi các chỉ tiêu này qua từng giai đoạn sản xuất. Nghiên cứu có phạm vi thực hiện tại tỉnh Bình Thuận trong khoảng thời gian từ tháng 12/2015 đến tháng 12/2016.

Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao giá trị kinh tế của thanh long loại “hàng dạt”, đồng thời phát triển sản phẩm rượu vang có lợi cho sức khỏe, đáp ứng nhu cầu thị trường thực phẩm chức năng và đồ uống có nguồn gốc tự nhiên.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết enzyme pectinase và cellulase trong thủy phân thực phẩm: Pectinase và cellulase là các enzyme phân giải thành phần polysaccharide trong tế bào thực vật, giúp phá vỡ cấu trúc thành tế bào, tăng hiệu suất thu hồi chất khô và giải phóng các hợp chất phenolic có hoạt tính sinh học. Pectinase chủ yếu phân hủy pectin thành acid galacturonic, trong khi cellulase phân giải cellulose thành glucose.

• Mô hình bề mặt đáp ứng (Response Surface Methodology - RSM): Phương pháp thống kê dùng để khảo sát và tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân và lên men, giúp xác định điểm tối ưu của các biến như pH, nhiệt độ, hàm lượng enzyme, thời gian.

• Lý thuyết lên men rượu bằng men Saccharomyces cerevisiae: Men này có khả năng chịu nhiệt, chịu acid và đường cao, thích hợp cho quá trình lên men rượu vang, tạo ra ethanol và các hợp chất tạo hương vị đặc trưng.

Các khái niệm chính bao gồm: hiệu suất thu hồi chất khô, hàm lượng phenolic tổng (mg GAE/L), hoạt tính chống oxy hóa (mg TEAC/L), quá trình lên men chính và lên men phụ, tỷ lệ enzyme pectinase/cellulase, và các chỉ tiêu chất lượng rượu vang như nồng độ ethanol (% v/v) và đường sót (Bx).

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu chính là quả thanh long ruột đỏ loại “hàng dạt” thu mua tại Bình Thuận. Enzyme pectinase (Pectinex® Ultra SP-L) và cellulase (Viscozyme® Cassava C) được sử dụng trong thủy phân. Men Saccharomyces cerevisiae dạng khô hoạt động (THERMOSACC® Dry Active Yeast) dùng cho quá trình lên men.

• Phương pháp phân tích: Các chỉ tiêu được xác định bao gồm hiệu suất thu hồi chất khô, hàm lượng phenolic tổng bằng phương pháp Folin-Ciocalteu, hoạt tính chống oxy hóa bằng phương pháp DPPH, nồng độ ethanol bằng máy Anton Paar, pH, độ ngọt (Bx), và số lượng tế bào men bằng phương pháp đếm hồng cầu.

• Thiết kế thí nghiệm: Sử dụng mô hình bậc hai tâm xoay (Central Composite Circumscribed design - CCC) kết hợp với RSM để khảo sát và tối ưu hóa 4 yếu tố chính trong thủy phân (pH, hàm lượng enzyme tổng, nhiệt độ, thời gian) và lên men chính (hàm lượng chất khô hòa tan, hàm lượng men, nhiệt độ, thời gian). Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần, dữ liệu xử lý bằng phân tích phương sai ANOVA với mức ý nghĩa 0,05.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong vòng 12 tháng, từ tháng 12/2015 đến tháng 12/2016, bao gồm các giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu, khảo sát và tối ưu hóa thủy phân, lên men chính, lên men phụ, đánh giá sản phẩm cuối cùng và bảo quản.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tối ưu hóa quá trình thủy phân:

   • Điều kiện tối ưu: pH = 4,47; hàm lượng enzyme tổng 3,74% v/dwt (tỷ lệ pectinase/cellulase 1:1); nhiệt độ 54,8°C; thời gian 42,2 phút; tỷ lệ thịt quả/nước 1/0,5 (w/w).
   • Hiệu suất thu hồi chất khô đạt 91,1% so với nguyên liệu ban đầu.
   • Hàm lượng phenolic tổng đạt 338,3 mg GAE/L, hoạt tính chống oxy hóa DPPH là 244,2 mg TEAC/L.

2. Tối ưu hóa quá trình lên men chính:

   • Điều kiện tối ưu: hàm lượng chất khô hòa tan 21,7°Bx; hàm lượng men 0,044% w/dwt; nhiệt độ 20,6°C; thời gian 6,6 ngày.
   • Sản phẩm có hàm lượng phenolic tổng 285,2 mg GAE/L và hoạt tính chống oxy hóa 189,5 mg TEAC/L.
   • Nồng độ ethanol đạt 9,20% v/v, đường sót 9,1°Bx.

3. Quá trình lên men phụ:

   • Thực hiện ở nhiệt độ 15°C trong 20 ngày giúp tăng hàm lượng phenolic tổng và hoạt tính chống oxy hóa lên mức cao nhất.
   • Sản phẩm cuối cùng có hàm lượng phenolic tổng 267,0 mg GAE/L và hoạt tính chống oxy hóa 175,6 mg TEAC/L.

4. Sự thay đổi hàm lượng phenolic và hoạt tính chống oxy hóa qua các giai đoạn:

   • Quá trình lên men chính làm tăng hàm lượng phenolic tổng và hoạt tính chống oxy hóa lần lượt 14,4% và 21,5% so với nguyên liệu tươi.
   • Sản phẩm rượu vang thanh long giữ được chất lượng ổn định sau 1 tháng bảo quản ở điều kiện thường.

Thảo luận kết quả

Hiệu suất thu hồi chất khô cao (91,1%) trong quá trình thủy phân nhờ sự phối hợp hiệu quả của enzyme pectinase và cellulase, phù hợp với các nghiên cứu trước đây cho thấy sự kết hợp enzyme giúp phá vỡ cấu trúc tế bào quả, giải phóng các hợp chất phenolic và tăng độ hòa tan chất khô. Điều kiện pH và nhiệt độ được tối ưu hóa nhằm đảm bảo hoạt động enzyme đạt hiệu quả cao nhất.

Quá trình lên men chính với men Saccharomyces cerevisiae ở nhiệt độ khoảng 20°C và thời gian gần 7 ngày tạo điều kiện thuận lợi cho sinh trưởng men và tổng hợp ethanol, đồng thời giữ được hàm lượng phenolic và hoạt tính chống oxy hóa cao. So với các nghiên cứu khác, thời gian lên men và nồng độ men được điều chỉnh hợp lý để cân bằng giữa hiệu suất lên men và bảo toàn các hợp chất sinh học.

Lên men phụ ở nhiệt độ thấp giúp ổn định hương vị và tăng cường hoạt tính chống oxy hóa, đồng thời làm giảm các tạp chất không mong muốn, nâng cao chất lượng cảm quan của rượu vang. Việc bảo quản sản phẩm trong 1 tháng không làm giảm đáng kể các chỉ tiêu chất lượng chứng tỏ quy trình sản xuất ổn định và sản phẩm có tiềm năng thương mại.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của các yếu tố pH, enzyme, nhiệt độ và thời gian đến hiệu suất thu hồi chất khô và hàm lượng phenolic, cũng như biểu đồ diễn biến hàm lượng phenolic và hoạt tính chống oxy hóa qua từng giai đoạn sản xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng quy trình thủy phân kết hợp enzyme pectinase và cellulase trong sản xuất rượu vang thanh long nhằm tối ưu hiệu suất thu hồi chất khô và tăng hàm lượng phenolic, hoạt tính chống oxy hóa. Thời gian thực hiện: ngay trong giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu; chủ thể: các nhà sản xuất rượu vang và chế biến thực phẩm.

2. Kiểm soát chặt chẽ các điều kiện lên men chính như hàm lượng chất khô hòa tan, nồng độ men, nhiệt độ và thời gian để đảm bảo sản phẩm có chất lượng ổn định và hàm lượng hoạt chất sinh học cao. Thời gian thực hiện: trong quá trình lên men; chủ thể: kỹ thuật viên và nhà quản lý quy trình sản xuất.

3. Thực hiện lên men phụ ở nhiệt độ thấp (khoảng 15°C) trong 20 ngày để ổn định hương vị và tăng cường hoạt tính chống oxy hóa cho sản phẩm rượu vang. Thời gian thực hiện: giai đoạn hoàn thiện sản phẩm; chủ thể: nhà sản xuất.

4. Xây dựng hệ thống bảo quản sản phẩm phù hợp nhằm duy trì chất lượng rượu vang thanh long trong thời gian dài, khuyến nghị bảo quản ở điều kiện thường trong ít nhất 1 tháng mà không ảnh hưởng đến chất lượng. Thời gian thực hiện: sau sản xuất; chủ thể: nhà phân phối và bán lẻ.

5. Phát triển sản phẩm rượu vang từ thanh long loại “hàng dạt” để nâng cao giá trị kinh tế và giảm lãng phí nguyên liệu, đồng thời mở rộng thị trường tiêu thụ sản phẩm có lợi cho sức khỏe. Thời gian thực hiện: dài hạn; chủ thể: các doanh nghiệp chế biến nông sản và chính quyền địa phương hỗ trợ phát triển.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu thực nghiệm và phương pháp tối ưu hóa quy trình thủy phân và lên men, giúp phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng từ nguyên liệu trái cây nhiệt đới.

2. Doanh nghiệp sản xuất rượu vang và đồ uống lên men: Tham khảo quy trình công nghệ sản xuất rượu vang giàu chất chống oxy hóa từ thanh long, áp dụng để nâng cao chất lượng sản phẩm và đa dạng hóa danh mục sản phẩm.

3. Nông dân và hợp tác xã trồng thanh long: Hiểu rõ tiềm năng giá trị gia tăng từ thanh long loại “hàng dạt”, từ đó có thể hợp tác với các nhà sản xuất để tiêu thụ nguyên liệu, giảm thiểu lãng phí và tăng thu nhập.

4. Cơ quan quản lý và phát triển nông nghiệp: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển sản xuất và chế biến thanh long, thúc đẩy phát triển bền vững ngành hàng nông sản địa phương.

Câu hỏi thường gặp

1. Quá trình thủy phân bằng enzyme pectinase và cellulase có vai trò gì trong sản xuất rượu vang thanh long?
   Quá trình này giúp phá vỡ cấu trúc tế bào quả, tăng hiệu suất thu hồi chất khô và giải phóng các hợp chất phenolic có hoạt tính chống oxy hóa, từ đó nâng cao chất lượng rượu vang. Ví dụ, hiệu suất thu hồi chất khô đạt 91,1% trong điều kiện tối ưu.

2. Điều kiện tối ưu cho quá trình lên men chính là gì?
   Điều kiện tối ưu gồm hàm lượng chất khô hòa tan 21,7°Bx, hàm lượng men 0,044% w/dwt, nhiệt độ 20,6°C và thời gian 6,6 ngày, giúp sản phẩm đạt hàm lượng phenolic tổng 285,2 mg GAE/L và hoạt tính chống oxy hóa 189,5 mg TEAC/L.

3. Lên men phụ có tác dụng như thế nào đối với sản phẩm rượu vang?
   Lên men phụ giúp ổn định hương vị, tăng hoạt tính chống oxy hóa và làm trong sản phẩm, thực hiện ở 15°C trong 20 ngày. Sản phẩm cuối cùng giữ được hàm lượng phenolic 267,0 mg GAE/L và hoạt tính chống oxy hóa 175,6 mg TEAC/L.

4. Sản phẩm rượu vang thanh long có thể bảo quản trong bao lâu mà không giảm chất lượng?
   Nghiên cứu cho thấy sản phẩm có thể bảo quản 1 tháng ở điều kiện thường mà không có sự khác biệt đáng kể về hàm lượng phenolic và hoạt tính chống oxy hóa.

5. Lợi ích sức khỏe của rượu vang thanh long giàu chất chống oxy hóa là gì?
   Hàm lượng phenolic và hoạt tính chống oxy hóa cao giúp ngăn ngừa quá trình oxy hóa, bảo vệ tế bào khỏi tổn thương gốc tự do, hỗ trợ cân bằng oxy hóa khử trong cơ thể, góp phần phòng chống các bệnh mãn tính liên quan đến stress oxy hóa.

Kết luận

• Đã xác định được điều kiện tối ưu cho quá trình thủy phân thịt quả thanh long ruột đỏ bằng enzyme pectinase và cellulase, đạt hiệu suất thu hồi chất khô 91,1% và hàm lượng phenolic tổng 338,3 mg GAE/L.
• Quá trình lên men chính với men Saccharomyces cerevisiae được tối ưu ở nhiệt độ 20,6°C trong 6,6 ngày, tạo ra sản phẩm rượu vang có hàm lượng phenolic 285,2 mg GAE/L và hoạt tính chống oxy hóa 189,5 mg TEAC/L.
• Lên men phụ ở 15°C trong 20 ngày giúp ổn định sản phẩm và duy trì hoạt tính chống oxy hóa cao.
• Sản phẩm rượu vang thanh long có nồng độ ethanol 9,20% v/v, đường sót 9,1°Bx, giữ được chất lượng ổn định sau 1 tháng bảo quản.
• Nghiên cứu góp phần phát triển sản phẩm giá trị gia tăng từ thanh long loại “hàng dạt”, mở rộng thị trường và nâng cao thu nhập cho người nông dân.

Next steps: Áp dụng quy trình sản xuất quy mô công nghiệp, nghiên cứu mở rộng các loại men và enzyme khác, đánh giá tác động sức khỏe của sản phẩm trên người tiêu dùng.

Call-to-action: Các nhà sản xuất và nghiên cứu trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm nên phối hợp để phát triển sản phẩm rượu vang thanh long giàu chất chống oxy hóa, góp phần nâng cao giá trị nông sản Việt Nam trên thị trường quốc tế.