Luận văn thạc sĩ sinh học nghiên cứu ứng dụng enzym tanase để thủy phân tanin và thử nghiệm lên men rượu vang từ dịch ép quả điều

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu sinh học nghiên cứu ứng dụng enzym tanase để thủy phân tanin và thử nghiệm lên men rượu vang từ, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Võ Thị Thu Giang
• Người hướng dẫn: Nguyễn Văn Khoa
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
• Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng enzym tanase thủy phân tanin và lên men rượu vang từ dịch ép quả điều
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Khái quát về cây điều
• 1.2. Tình hình sản xuất, chế biến và tiêu thụ hạt điều
• 1.3. Phân loại và cấu trúc
• 1.4. Định nghĩa và tính đặc hiệu
• 1.5. Thành phần cấu tạo và cơ chế xúc tác của enzym tanase
• 1.6. Ứng dụng và các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzym
• 1.7. Liên kết hóa học giữa gelatin và tanin
• 1.8. Giới thiệu chung về rượu vang
• 1.9. Phân loại rượu vang
• 1.10. Tình hình sản xuất rượu vang
• 1.10.1. Trên thế giới
• 1.11. Cơ chế lên men rượu vang
• 1.12. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
• 1.12.1. Ảnh hưởng của pH
• 1.12.2. Ảnh hưởng của hàm lượng khí oxy
• 1.12.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ
• 1.12.4. Ảnh hưởng của nồng độ đường
• 1.12.5. Ảnh hưởng của nồng độ etanol
• 1.12.6. Ảnh hưởng của thời gian lên men
• 1.12.7. Ảnh hưởng của CO2
• 2. CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
• 2.2. NGUYÊN VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
• 2.2.1. Dịch ép quả điều
• 2.2.2. Vi sinh vật
• 2.3. MÔI TRƯỜNG, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU
• 2.3.1. Môi trường
• 2.3.2. Dụng cụ và thiết bị
• 2.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 2.4.1. Xác định thành phần dinh dưỡng ở dịch ép quả điều ban đầu
• 2.4.2. Xác định sự ảnh hưởng của giá trị pH, nhiệt độ ở dịch ép quả điều và hàm lượng enzym tanase đến hiệu suất thủy phân tanin
• 2.4.3. Xác định sự ảnh hưởng của hàm lượng gelatin và nhiệt độ ở dịch ép quả điều đến hiệu suất tách loại tanin
• 2.4.4. Khảo sát môi trường nuôi cấy và xác định chủng nấm men thích hợp cho quá trình lên men dịch ép quả điều
• 2.4.5. Xác định điều kiện tối ưu hóa trong quá trình lên men rượu vang điều
• 2.4.6. Xây dựng quy trình lên men rượu vang điều
• 2.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.5.1. Xác định hàm lượng tanin theo phương pháp Lowenthal
• 2.5.2. Xác định hàm lượng polyphenol
• 2.5.3. Khả năng bắt gốc tự do theo DPPH (2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl)
• 2.5.4. Xác định năng lực khử
• 2.5.5. Xác định hiệu suất tách loại tanin
• 2.5.6. Xác định hàm lượng chất khô hòa tan (oBrix)
• 2.5.7. Xác định hàm lượng axit tổng số
• 2.5.8. Xác định tế bào nấm men bằng buồng đếm hồng cầu
• 2.5.9. Xác định độ cồn trong rượu
• 2.5.10. Đánh giá cảm quan
• 2.5.11. Xử lí số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. MỘT SỐ CHỈ TIÊU DINH DƯỠNG TRONG DỊCH ÉP QUẢ ĐIỀU BAN ĐẦU
• 3.2. KHẢO SÁT THỦY PHÂN TANIN BẰNG ENZYM TANASE
• 3.3. KẾT QUẢ KHẢO SÁT TÁCH LOẠI TANIN BẰNG GELATIN
• 3.4. MỘT SỐ THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG TRONG DỊCH ÉP QUẢ ĐIỀU SAU XỬ LÝ
• 3.5. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY VÀ NẤM MEN THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH LÊN MEN
• 3.5.1. Kết quả xác định môi trường và thời điểm dừng ở quá trình nhân giống nấm men
• 3.5.2. Kết quả lựa chọn nấm men để lên men rượu vang điều
• 3.6. TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN LÊN MEN
• 3.7. XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG ĐIỀU
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về cây điều và quả điều

Cây điều (Anacardium occidentale) là cây công nghiệp lâu năm, có nguồn gốc từ Brasil và được trồng phổ biến ở các vùng nhiệt đới. Quả điều gồm hai phần: quả giả (cuống điều) và quả thật (hạt điều). Quả giả chứa nhiều dinh dưỡng như vitamin C, polyphenol và tanin, nhưng thường bị bỏ đi do vị chát. Nghiên cứu ứng dụng enzym tanase thủy phân tanin và lên men rượu vang từ dịch ép quả điều nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu này, giảm lãng phí và ô nhiễm môi trường.

1.1. Thành phần dinh dưỡng của quả điều

Quả điều giàu vitamin C, polyphenol và tanin. Vitamin C trong dịch ép quả điều cao gấp 5 lần so với cam. Tanin, mặc dù có lợi cho sức khỏe, lại gây vị chát khó chịu. Enzym tanase được nghiên cứu để thủy phân tanin, giảm vị chát mà vẫn giữ được các hợp chất có lợi.

1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ điều

Việt Nam là nước xuất khẩu hạt điều lớn nhất thế giới, nhưng quả điều thường bị bỏ đi. Mỗi năm, khoảng 2,5-3 triệu tấn quả điều bị lãng phí. Nghiên cứu ứng dụng enzym tanase không chỉ giúp tận dụng nguồn nguyên liệu này mà còn tạo ra sản phẩm mới, góp phần đa dạng hóa ngành điều.

II. Phương pháp nghiên cứu và ứng dụng enzym tanase

Enzym tanase được sử dụng để thủy phân tanin trong dịch ép quả điều. Phương pháp này kết hợp với gelatin để tách loại tanin hiệu quả, giảm vị chát mà vẫn giữ được các hợp chất dinh dưỡng. Quá trình lên men rượu vang từ dịch ép quả điều được thử nghiệm để tạo ra sản phẩm có giá trị kinh tế cao.

2.1. Thủy phân tanin bằng enzym tanase

Enzym tanase được nghiên cứu để thủy phân tanin trong dịch ép quả điều. Các yếu tố như pH, nhiệt độ và hàm lượng enzym được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao nhất. Kết quả cho thấy, phương pháp này giảm đáng kể vị chát mà vẫn giữ được hàm lượng polyphenol và vitamin C.

2.2. Tách loại tanin bằng gelatin

Gelatin được sử dụng để tách loại tanin sau quá trình thủy phân. Phương pháp này hiệu quả hơn so với các phương pháp truyền thống, vì không làm mất các vitamin và hợp chất dinh dưỡng khác. Dịch ép sau xử lý có thể sử dụng để lên men rượu vang.

III. Lên men rượu vang từ dịch ép quả điều

Dịch ép quả điều sau khi tách loại tanin được sử dụng để lên men rượu vang. Quá trình lên men được tối ưu hóa về nhiệt độ, pH và thời gian để đạt chất lượng sản phẩm tốt nhất. Rượu vang điều có hương vị thơm ngon, giàu dinh dưỡng và có tiềm năng thương mại cao.

3.1. Tối ưu hóa quá trình lên men

Các yếu tố như nhiệt độ, pH và thời gian lên men được nghiên cứu để tối ưu hóa quá trình. Kết quả cho thấy, nhiệt độ 25-30°C và pH 4-5 là điều kiện lý tưởng để lên men rượu vang từ dịch ép quả điều.

3.2. Đánh giá chất lượng rượu vang điều

Rượu vang điều được đánh giá về độ cồn, hương vị và hàm lượng dinh dưỡng. Sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng, có hương vị thơm ngon và giàu polyphenol, mang lại lợi ích cho sức khỏe.

IV. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu ứng dụng enzym tanase thủy phân tanin và lên men rượu vang từ dịch ép quả điều có ý nghĩa khoa học lớn, vì đây là nghiên cứu đầu tiên sử dụng enzym tanase cho dịch ép quả điều. Về thực tiễn, nghiên cứu giúp tận dụng nguồn nguyên liệu bị bỏ đi, giảm ô nhiễm môi trường và tăng thu nhập cho nông dân.

4.1. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu mở ra hướng mới trong việc sử dụng enzym tanase để xử lý tanin trong dịch ép quả điều. Phương pháp kết hợp enzym tanase và gelatin mang lại hiệu quả cao, giảm vị chát mà vẫn giữ được các hợp chất dinh dưỡng.

4.2. Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu giúp tận dụng nguồn nguyên liệu quả điều, giảm lãng phí và ô nhiễm môi trường. Sản phẩm rượu vang điều có tiềm năng thương mại cao, góp phần đa dạng hóa sản phẩm ngành điều và tăng thu nhập cho nông dân.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Cây điều (Anacardium occidentale) là cây công nghiệp quan trọng ở các tỉnh phía Nam Việt Nam với diện tích thu hoạch hơn 300 nghìn hecta. Năm 2017, Việt Nam lần đầu tiên trở thành nước xuất khẩu hạt điều đứng đầu thế giới với sản lượng xuất khẩu hơn 360 nghìn tấn, giá trị đạt trên 3 tỷ USD. Quả điều, phần lớn bị bỏ đi do chứa hàm lượng tanin cao (250-470 mg/100mL) gây vị chát, làm lãng phí nguồn nguyên liệu giàu dinh dưỡng và kháng oxy hóa như vitamin C (126-372 mg/100mL), polyphenol và các khoáng chất. Ước tính mỗi năm Việt Nam bỏ đi khoảng 2,5-3 triệu tấn quả điều sau thu hoạch hạt.

Nghiên cứu tập trung ứng dụng enzym tanase để thủy phân tanin trong dịch ép quả điều, kết hợp với gelatin để tách loại tanin hiệu quả, giảm vị chát nhưng vẫn giữ được hàm lượng dinh dưỡng và polyphenol. Mục tiêu chính là xác định điều kiện tối ưu enzym tanase và gelatin trong xử lý dịch ép quả điều, đồng thời xây dựng quy trình lên men rượu vang từ dịch ép đã xử lý. Thời gian nghiên cứu từ tháng 5/2018 đến tháng 9/2019 tại Viện Công nghệ Hóa học và Viện Sinh học Nhiệt đới, TP. Hồ Chí Minh.

Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc ứng dụng enzym tanase cho dịch ép quả điều, một hướng đi mới chưa được khai thác ở Việt Nam và thế giới. Về thực tiễn, đề tài góp phần tận dụng nguồn nguyên liệu bị bỏ phí, giảm ô nhiễm môi trường, đa dạng hóa sản phẩm ngành điều và tăng thu nhập cho nông dân.

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 học về enzym tanase (EC 3.20): enzym này thủy phân tanin thủy phân thành axit gallic và glucose, có đặc hiệu cao với tanin thủy phân. Cơ chế xúc tác theo mô hình Michaelis-Menten, enzym hoạt động tối ưu ở pH 4-5 và nhiệt độ 40-50°C.

• Tương tác hóa học giữa gelatin và tanin: gelatin là protein có khả năng tạo liên kết hydro với nhóm phenolic của tanin, giúp kết tủa và tách loại tanin khỏi dịch ép. Hiệu quả liên kết phụ thuộc vào pH gần điểm đẳng điện của gelatin (pH 5-6).

• Mô hình lên men rượu vang: quá trình lên men kỵ khí chuyển hóa đường thành etanol dưới tác dụng của nấm men Saccharomyces spp. Các yếu tố ảnh hưởng gồm pH (4-5), nhiệt độ (22-30°C), hàm lượng đường (20-24 oBrix), tỉ lệ men (4-10% v/v), và thời gian lên men (7-10 ngày).

• Khái niệm và phương pháp đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa: sử dụng chỉ số DPPH (IC50) và năng lực khử (EC50) để đánh giá khả năng bắt gốc tự do và khử ion của dịch ép quả điều trước và sau xử lý.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dịch ép quả điều thu hoạch tại Bình Phước, được ép bằng máy ép trục vít, bảo quản ở -10°C. Enzym tanase dạng bột từ Nhật Bản, gelatin thực phẩm từ công ty phụ gia Sài Gòn. Nấm men Saccharomyces cerevisiae K1 V1116 và Saccharomyces uvarum 664 được sử dụng cho lên men.

• Phương pháp phân tích: Xác định hàm lượng tanin theo phương pháp chuẩn độ Lowenthal, polyphenol theo Folin-Ciocalteu, vitamin C chuẩn độ iod, khả năng kháng oxy hóa bằng DPPH và năng lực khử theo phương pháp khử ion Fe3+. Độ cồn xác định bằng phương pháp chưng cất và đo tỷ trọng. Số lượng tế bào nấm men đếm bằng buồng đếm hồng cầu.

• Thiết kế thí nghiệm:

  • Khảo sát ảnh hưởng của pH (4-5,5), nhiệt độ (40-50°C) và hàm lượng enzym tanase (50-500 ppm) đến hiệu suất thủy phân tanin.
  • Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng gelatin (1-5 g/L) và nhiệt độ (30-60°C) đến hiệu quả tách loại tanin.
  • Lựa chọn môi trường nuôi cấy nấm men (dịch điều và Sabouraud) và chủng nấm men thích hợp dựa trên sinh trưởng và hiệu quả lên men.
  • Tối ưu hóa điều kiện lên men chính bằng phương pháp thiết kế thí nghiệm CCD với các yếu tố pH (4-5), oBrix (20-24), tỉ lệ men (4-10% v/v).

• Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 5/2018 đến tháng 9/2019, gồm các giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu, thí nghiệm xử lý enzym và gelatin, khảo sát lên men, phân tích kết quả và xây dựng quy trình sản xuất rượu vang điều.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Điều kiện tối ưu thủy phân tanin bằng enzym tanase: pH 4,5 và nhiệt độ 50°C cho hiệu suất thủy phân tanin cao nhất, giảm hàm lượng tanin từ khoảng 470 mg/100mL xuống còn khoảng 150 mg/100mL, tương đương hiệu suất tách loại trên 68%. Hàm lượng enzym tanase 300 ppm là mức tối ưu, tăng thêm enzym không cải thiện đáng kể hiệu quả.

2. Hiệu quả tách loại tanin bằng gelatin: bổ sung gelatin 3 g/L ở nhiệt độ 50°C đạt hiệu suất tách loại tanin cao nhất, giảm tanin còn khoảng 50 mg/100mL trong dịch ép. Kết hợp enzym tanase và gelatin giúp giảm vị chát rõ rệt, đồng thời giữ lại hàm lượng polyphenol tăng 15% so với dịch ép ban đầu.

3. Lựa chọn nấm men và môi trường lên men: Saccharomyces cerevisiae K1 V1116 sinh trưởng tốt hơn trong môi trường dịch ép quả điều đã xử lý, đạt mật độ tế bào tối đa sau 24 giờ. Quá trình lên men chính trong 7 ngày với điều kiện pH 4,5, oBrix 22 và tỉ lệ men 7,5% v/v tạo ra rượu vang điều có độ cồn 12,5% (v/v), giữ được màu vàng nhạt đặc trưng.

4. Chất lượng sản phẩm rượu vang điều: sản phẩm đạt điểm cảm quan trung bình 4,2/5 về độ trong, màu sắc, mùi vị và vị chát giảm đáng kể so với dịch ép ban đầu. Các chỉ tiêu vi sinh vật đảm bảo an toàn theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7045:2013.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy enzym tanase có khả năng thủy phân tanin thủy phân trong dịch ép quả điều hiệu quả, giảm vị chát mà vẫn giữ được các hợp chất polyphenol có lợi. Việc kết hợp gelatin giúp tách loại tanin ngưng tụ, tăng hiệu quả xử lý. Điều kiện pH và nhiệt độ được xác định phù hợp với đặc tính hoạt động của enzym và gelatin, đồng thời bảo toàn vitamin C và các chất dinh dưỡng khác.

So sánh với các nghiên cứu trước đây sử dụng phương pháp truyền thống tách tanin ở nhiệt độ cao (60-80°C) làm mất vitamin, nghiên cứu này giữ được hàm lượng vitamin C cao hơn khoảng 20%. Quá trình lên men với chủng Saccharomyces cerevisiae K1 V1116 phù hợp với dịch ép quả điều, tạo ra rượu vang có độ cồn và hương vị tương đương các loại rượu vang trái cây khác trên thị trường.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ biến thiên hàm lượng tanin, polyphenol và vitamin C trước và sau xử lý enzym và gelatin, cũng như đồ thị tăng trưởng tế bào nấm men và biến đổi độ cồn trong quá trình lên men.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng quy trình xử lý enzym tanase kết hợp gelatin: các cơ sở chế biến quả điều nên ứng dụng quy trình xử lý enzym tanase 300 ppm ở pH 4,5 và 50°C, kết hợp gelatin 3 g/L để giảm vị chát, tăng hàm lượng polyphenol, nâng cao chất lượng dịch ép làm nguyên liệu lên men.

2. Phát triển sản phẩm rượu vang điều: khuyến khích doanh nghiệp và hợp tác xã nông nghiệp đầu tư sản xuất rượu vang điều theo quy trình lên men tối ưu với Saccharomyces cerevisiae K1 V1116, pH 4,5, oBrix 22, tỉ lệ men 7,5% v/v, thời gian lên men 7 ngày để tạo sản phẩm có độ cồn 12-13% phù hợp thị trường.

3. Đào tạo kỹ thuật và chuyển giao công nghệ: tổ chức các khóa đào tạo kỹ thuật xử lý enzym và lên men rượu vang cho cán bộ kỹ thuật và nông dân tại các vùng trồng điều trọng điểm như Bình Phước, Đồng Nai trong vòng 6-12 tháng.

4. Nghiên cứu mở rộng: tiếp tục nghiên cứu ứng dụng enzym tanase và các enzym khác để xử lý các loại quả có hàm lượng tanin cao, đồng thời khảo sát các chủng nấm men khác để đa dạng hóa sản phẩm rượu vang trái cây.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Doanh nghiệp chế biến nông sản: có thể ứng dụng quy trình xử lý enzym và lên men để phát triển sản phẩm rượu vang điều, tận dụng nguồn nguyên liệu quả điều bị bỏ phí, nâng cao giá trị gia tăng.

2. Hợp tác xã và nông dân trồng điều: hiểu rõ kỹ thuật xử lý dịch ép quả điều, giảm lãng phí, tăng thu nhập từ việc cung cấp nguyên liệu cho sản xuất rượu vang và các sản phẩm chế biến khác.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành sinh học thực nghiệm, công nghệ thực phẩm: tham khảo phương pháp ứng dụng enzym trong xử lý polyphenol và phát triển sản phẩm lên men từ nguyên liệu trái cây.

4. Cơ quan quản lý và phát triển nông nghiệp: xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển ngành điều theo hướng bền vững, thúc đẩy đa dạng hóa sản phẩm và bảo vệ môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Enzym tanase có vai trò gì trong xử lý dịch ép quả điều?
   Enzym tanase thủy phân tanin thủy phân thành axit gallic và glucose, giúp giảm vị chát trong dịch ép quả điều mà vẫn giữ lại các hợp chất polyphenol có lợi cho sức khỏe.

2. Tại sao cần kết hợp gelatin trong quá trình xử lý tanin?
   Gelatin tạo liên kết hydro với tanin ngưng tụ, giúp kết tủa và tách loại tanin hiệu quả hơn, giảm vị chát và cải thiện chất lượng dịch ép.

3. Chủng nấm men nào thích hợp cho lên men rượu vang điều?
   Saccharomyces cerevisiae K1 V1116 được lựa chọn do sinh trưởng tốt trong dịch ép quả điều, lên men mạnh, tạo độ cồn và hương vị đặc trưng cho rượu vang.

4. Điều kiện lên men tối ưu để tạo rượu vang điều là gì?
   pH 4,5; hàm lượng chất khô (oBrix) 22; tỉ lệ men 7,5% v/v; nhiệt độ phòng 28-32°C; thời gian lên men chính 7 ngày cho sản phẩm có độ cồn khoảng 12,5% (v/v).

5. Lợi ích của việc sản xuất rượu vang từ dịch ép quả điều?
   Tận dụng nguồn nguyên liệu bị bỏ phí, giảm ô nhiễm môi trường, tạo sản phẩm giá trị cao, đa dạng hóa ngành điều và tăng thu nhập cho nông dân.

Kết luận

• Ứng dụng enzym tanase kết hợp gelatin hiệu quả trong thủy phân và tách loại tanin, giảm vị chát trong dịch ép quả điều.
• Xác định điều kiện tối ưu enzym tanase 300 ppm, pH 4,5, nhiệt độ 50°C và gelatin 3 g/L cho hiệu suất tách tanin cao.
• Lựa chọn Saccharomyces cerevisiae K1 V1116 và điều kiện lên men pH 4,5, oBrix 22, tỉ lệ men 7,5% v/v, thời gian 7 ngày tạo rượu vang điều chất lượng cao.
• Quy trình sản xuất rượu vang điều đáp ứng tiêu chuẩn Việt Nam, giữ được hàm lượng dinh dưỡng và hương vị đặc trưng.
• Khuyến nghị triển khai ứng dụng quy trình trong sản xuất thực tiễn, đào tạo kỹ thuật và nghiên cứu mở rộng để phát triển ngành điều bền vững.

Hãy bắt đầu áp dụng công nghệ enzym tanase trong chế biến quả điều để tạo ra sản phẩm rượu vang độc đáo, nâng cao giá trị kinh tế và bảo vệ môi trường!

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Khái quát về cây điều Phân loại thực vật: Giới: Thực vật (Plantae) Ngành: Thực vật có hoa (Angiospermae) Lớp: Hai lá mầm thực sự (Eudicots) Phân lớp: Phân lớp Hoa hồng (Rosids) Bộ: Bồ hòn (Sapindales) Hình 1. Họ: Đào lộn hột (Anacardiaceae) Chi: Đào lộn hột (Anacardium) Loài: Đào lộn hột (Anacardium occidental) Cây điều (hình 1.1) có tên khoa học là Anacardium occidentale Linn., còn được gọi là cây đào lộn hột có nguồn gốc từ Brasil-khu vực Nam Mỹ. Cây có đặc tính gỗ tốt, gây hiệu ứng cảnh quan.

Quả có chứa các thành phần dinh dưỡng tốt cho sức khỏe con người (vitamin, khoáng, hàm lượng polyphenol,.) và có thể ăn được nên nhanh chóng được phổ biến rộng rãi trên khắp thế giới. Điều là cây công nghiệp lâu năm có tuổi thọ lên tới 40 năm tuổi; cây thường cho năng suất ổn định trong giai đoạn từ 10 đến 20 năm sau khi trồng. Cây điều có thể sinh trưởng và phát triển từ vĩ độ 25o Bắc đến 25o Nam nhưng vùng sản xuất chủ yếu từ vĩ độ 15o Bắc đến 15o Nam. Độ cao so với mặt nước biển của vùng đất trồng phụ thuộc vào vĩ độ, địa hình và vùng khí hậu nhưng thích hợp nhất là dưới 600 m so với mặt nước biển.

Độ dài ngày và thời gian chiếu sáng không ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển, cây có thể sống từ 5-45oC nhưng nhiệt độ trung bình thích hợp nhất là khoảng 27oC. Đồng thời cây điều thích nghi với lượng mưa hàng năm biến động từ 400-5000 mm, thích hợp nhất là 1000-2000 mm và ở cây cần ít nhất 2 tháng khô hạn hoàn toàn để phân hóa mầm hoa. Độ ẩm tương đối ít ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển ở cây điều, tuy nhiên nếu độ ẩm quá cao trong thời kỳ ra hoa có thể làm gia tăng bệnh thán thư ở cây do bọ xít và muỗi gây ra. Trong khi đó độ ẩm 4 tương đối thấp kết hợp với gió nóng sẽ gây khô bông và rụng quả non.

Đất trồng cây điều thích hợp nhất là các loại đất giàu chất hữu cơ, pH từ 6,3-7,3 không thích hợp với các loại đất ngập úng, nhiễm phèn, mặn, hay đất có tầng canh tác mỏng [6]. Cây điều phát triển tốt ở những nơi có ánh sáng mạnh, thân cao khoảng từ 3-8 m, trong điều kiện sinh trưởng tốt cây có thể cao tới 10 m. Thân và cành cây thường có nhiều mủ, cành thường phát sinh theo chiều ngang, tán cây có dạng hình dù. Rễ cây điều thuộc loại rễ cọc, các rễ ngang phát triển mạnh, ăn sâu vào trong đất để tìm kiếm chất dinh dưỡng.

Khi trồng nơi đất tơi xốp thì chỉ cần sau 2 đến 3 tháng, cây có thể cắm sâu xuống 80 cm, sau khi trồng được 5 tháng, rễ cây ăn sâu vào đất tới 2 m. Tùy vào loại đất và khả năng sinh trưởng của cây, bộ rễ có thể ăn sâu hàng chục mét. Vì vậy mà cây có khả năng chịu hạn rất tốt, có thể sinh trưởng bình thường trong mùa khô từ 5-6 tháng. Bộ lá ở cây thường tập trung ở đầu cành, lá thường có chiều dài từ 10-20 cm, chiều rộng từ 5-10 cm, cuống lá ngắn.

Phiến lá khá dày với những đường gân nổi rõ đặc biệt là mặt dưới, khi còn non lá điều thường có màu đỏ hoặc hơi xanh nhạt, khi già lá chuyển sang màu xanh đậm. Bộ tán của cây điều thường rất rộng, khi cây trưởng thành thì bộ tán có thể rộng đến 5 m tính từ gốc [6]. Cây điều thường ra hoa vào lúc kết thúc mùa mưa chuẩn bị chuyển sang mùa khô. Hoa điều có cả hoa đơn tính và hoa lưỡng tính, mọc thành từng chùm, số lượng hoa mỗi chùm có khoảng từ vài chục hoặc hàng trăm.

Hoa điều thường có màu vàng hoặc trắng có 5 cánh, đối với hoa đực chỉ có nhị đực còn hoa lưỡng tính thì có tới 8 đến 10 nhị đực và 1 nhụy cái. Thông thường thì chỉ có 1 nhị đực ở hoa lưỡng tính phát triển đầy đủ các chức năng và có khả năng tung phấn. Hoa điều thường mọc ở đầu cành, bao gồm cả hoa đực lẫn hoa lưỡng tính. Hoa thường chỉ thụ phấn bằng côn trùng hoặc gió, nở vào buổi sáng nhưng trong lúc hoa đang nở có xuất hiện mưa thì bao phấn sẽ không thể nứt ra để phấn rớt vào nên quá trình thụ phấn sẽ không xảy ra khiến mất mùa.

Cây điều sau 2-3 năm trồng mới thì bắt đầu trổ hoa, thời gian ra hoa thường kéo dài khoảng 3 tháng [6]. Tình hình sản xuất, chế biến và tiêu thụ hạt điều + Trên thế giới [7]: Hình 1.2: Khu vực trồng điều trên thế giới. Trong những năm gần đây, hạt điều đã qua chế biến trở thành mặt hàng cao cấp ngày càng được ưa chuộng và tiêu thụ mạnh trên khắp thế giới như: Mỹ, Anh, Pháp, Nhật Bản,. Theo thống kê của FAO, hiện nay có 32 quốc gia trồng điều với tổng sản lượng hạt điều thô trên toàn thế giới từ 1.

Nhưng cây điều sinh trưởng và phát triển tốt ở những quốc gia thuộc khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới - nơi có nhiệt độ và độ ẩm cao, do vậy việc canh tác cây điều được phân bố chủ yếu ở các nước (hình 1.2): Ấn Độ, Brasil, Việt Nam, Thái Lan, Indonesia, Philippin, các nước ở Tây Phi và Đông Phi… Sản lượng điều toàn cầu ở giai đoạn 2015-2016 đạt gần 3,25 triệu tấn hạt điều tươi.3, có thể thấy rằng Tây Phi đứng đầu về sản lượng điều toàn cầu (45%), tiếp theo là Ấn Độ (22%), Việt Nam (12%), Đông Phi (9%) sau đó ở các nước: Brasil, Indonesia, Campuchia.Trong số những quốc gia sản xuất và chế biến điều lớn nhất thế giới như: Ấn Độ, Brasil và Việt Nam… Việt Nam lần đầu tiên vươn lên là nước chế biến và xuất khẩu hạt điều đứng đầu thế giới, chiếm thị phần trên 60% tổng giá trị xuất khẩu hạt điều toàn cầu, xếp trên cả Ấn Độ và Brasil. Sản lượng chế biến đạt 1,65 triệu tấn hạt điều thô; xuất khẩu 391.000 tấn nhân điều, đạt kim ngạch xuất khẩu 3,52 tỷ USD, tăng 7,8% về lượng so với năm 2017. Với năng lực chế biến lớn nước ta phải nhập khẩu điều thô từ các nước châu Phi, Campuchia… Trong đó các quốc gia thuộc khu vực châu Phi sản lượng điều chế biến rất ít, hơn 90% lượng điều thô của các 6 quốc gia thuộc khu vực này đều được xuất khẩu sang Việt Nam, Ấn Độ, Brasil. Hiện nay các quốc gia châu Phi đang có nhiều nỗ lực nhằm gia tăng năng lực chế biến hạt điều.

Theo số liệu của INC Global Statistics Review, nhu cầu về hạt điều nhân trên thế giới giai đoạn 2009-2016 khá cao khoảng 6,1%, trong khi sản lượng điều nhân thế giới giai đoạn 2005-2006 chỉ đáp ứng được khoảng ½ nhu cầu. Nhu cầu tiêu thụ hạt điều chế biến qua nhiều thập niên ngày một gia tăng do ở hạt điều mang lại hàm lượng dinh dưỡng và năng lượng cao. Cụ thể, các quốc gia có mức tăng trưởng tiêu thụ nhanh nhất gồm: Liên Bang Nga, các nước Trung Đông và Canada với lượng tiêu thụ điều nhân lần lượt là 15,6%, 8,7% và 5,6%.3: Đóng góp của các nước đối với sản lượng điều thế giới năm 2015-2016 (nguồn: Various trade and government, 2016). + Ở Việt Nam Hình 1.4: Thị trường xuất khẩu hạt điều của Việt Nam (nguồn Bộ NN&PTNT, 2017).

7 Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tổng diện tích trồng điều ở nước ta khoảng 337 nghìn hecta. Trong đó tỉnh Bình Phước có hơn 134 nghìn hecta đang được sử dụng canh tác điều, chiếm khoảng 40% diện tích trồng điều cả nước, cùng với đó là khoảng hơn 200 doanh nghiệp và 400 hộ kinh doanh tham gia vào khâu chế biến và xuất khẩu hạt điều. Điều đó làm cho tỉnh này trở thành “thủ phủ” điều của cả nước [8]. Theo Tổng Cục Hải Quan Việt Nam, kết quả thống kê giá trị xuất khẩu hạt điều của Việt Nam tăng qua các năm.

Cụ thể, giá trị xuất khẩu năm 2007 đạt 654 triệu USD, năm 2008 đạt 920 triệu. Đến năm 2010, nước ta xuất khẩu 80.000 tấn hạt điều, đạt 1.136 triệu USD tăng đến 26% giá trị và 6% số lượng so các năm trước. Thống kê của FAO năm 2017, cả nước chế biến hơn 1,6 triệu tấn nguyên liệu nhưng nguồn cung trong nước chỉ đáp ứng được 220 nghìn tấn, phần còn lại phải nhập khẩu và doanh thu vượt mốc 3,5 tỷ USD/năm, lần đầu tiên vươn lên là nước xuất khẩu hạt điều lớn nhất thế giới. Trong các năm gần đây Mỹ trở thành thị trường xuất khẩu lớn nhất chiếm 34% lượng điều xuất khẩu, theo sau là Trung Quốc (14%), Hà Lan (13%), Úc, Anh, Canada và một số nước khác (hình 1.

Theo Hiệp Hội Điều Việt Nam, nước ta được dự đoán sẽ có doanh thu xuất khẩu điều liên tục tăng trong những năm tới đây [2]. QUẢ ĐIỀU Ở cây điều sau khi hoa được thụ phấn thành công thì quả thật (hạt điều) sẽ phát triển kích thước rất nhanh trong vòng 1,5 tháng đạt kích thước tối đa. Từ đó quả ngừng phát triển chuyển sang phình to phần cuống quả tạo thành quả giả, ở quả điều thường có hai phần là quả giả và quả thật (hình 1. Quả thật (gọi là hạt điều) thường chỉ chiếm 10-15% khối lượng quả.

Hạt điều thường có dạng hình hạt đậu lớn, lớp vỏ ngoài thường có màu xám xanh khi còn tươi và sau quá trình phơi khô sẽ chuyển sang màu nâu. Hạt điều thường nhẵn có trọng lượng từ 3-5 g, để lấy được nhân hạt điều cần loại bỏ lớp vỏ hạt (lớp vỏ hạt này thường chiếm tới 70% khối lượng hạt và có vỏ dày đến 2,5-3 mm), vỏ hạt cũng được chia làm 4 phần để bao bọc lấy nhân. Ngoài cùng là vỏ ngoài rất dai và cứng, tiếp đến là vỏ giữa khá xốp, vỏ giữa thường chiếm 30% trọng lượng vỏ, đây là phần chứa dầu của hạt điều. Để lấy được nhân điều chúng 8 ta cần loại bỏ lớp vỏ này nhưng nó có chứa chất urushion rất độc với da người.

Cuối cùng là vỏ trong rất cứng sau đó mới đến lớp vỏ lụa mỏng bên ngoài bao bọc lấy phần nhân màu trắng. Nhân điều có chứa nhiều dầu, chất béo, có hương vị thơm ngon, vị bùi béo nên được sử dụng nhiều trong việc chế biến các loại thực phẩm giàu dinh dưỡng [9]. Quả giả (thường gọi là quả điều) chiếm trọng lượng rất lớn từ 85-90% khối lượng toàn quả, có dạng hình quả lê, khi chín thường có màu hồng hoặc màu vàng, chiều dài khoảng 3-20 cm, chiều rộng từ 3-12 cm trọng lượng thường từ 30-50 g.