Đang tải... (xem toàn văn)
Bước đầu nghiên cứu sản xuất bột ca cao bằng phương pháp lên men có bổ sung vi sinh vật
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN CƠNG NGHỆ SINH HỌC ************* KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT CACAO BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CÓ BỔ SUNG VI SINH VẬT Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Niên khóa: 2001-2005 Sinh viên thực hiện: HỒNG VĂN TIẾN Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 8/2005 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ************* BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT CACAO BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CÓ BỔ SUNG VI SINH VẬT Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: PGS TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG HỒNG VĂN TIẾN Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 8/2005 LỜI CẢM TẠ Cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Nông Lâm TP.HCM tất Giảng Viên ngồi Bộ mơn Cơng Nghệ Sinh Học tận tình truyền đạt kiến thức suốt bốn năm học trường Chân thành biết ơn thầy hướng dẫn tận tình giúp đỡ tơi lúc gặp khó khăn làm luận văn PGS TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG Chân thành nhớ ơn thầy cô anh chị Bô môn Công Nghệ Sinh Học trường Đại học Bách Khoa TP.HCM nhiệt tình giúp đỡ lúc thực tập trường Do hạn chế thời gian kiến thức nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót định, tơi mong nhận góp ý chân thành q thầy bạn TP HỒ CHÍ MINH, tháng 08/2005 HỒNG VĂN TIẾN iii TĨM TẮT HỒNG VĂN TIẾN, Đại học Nơng lâm TP Hồ Chí Minh Tháng 8/2005 “BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT CA CAO BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CÓ BỔ SUNG VI SINH VẬT” Giáo viên hướng dẫn: PGS TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG Trong thành phần hạt ca cao tươi, hàm lượng pectin cellulose chiếm tỷ lệ cao (11% 16%) Hai thành phần khó phân giải làm cản trở chiết chất hòa tan bột ca cao Do đó, chúng tơi sử dụng phương pháp lên men bổ sung nấm mốc Asp niger có khả sinh pectinase cellulase cao để phân giải hai thành phần giúp làm tăng lượng chất hòa tan bột ca cao Những kết đạt được: Tuyển chọn giống Asp niger lấy từ phịng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ sinh học Đại học Bách Khoa TP.HCM có khả sinh pectinase (650 đvht/g MT) cellulase (2.3 UI/g MT) thích hợp sử dụng để lên men Chế phẩm sinh học sử dụng lên men tối ưu có tỷ lệ giống Asp niger : bột mì rang : Lượng chế phẩm sử dụng tối ưu 1% khối lượng hạt lên men, độ ẩm khối lên men 60 %, thời gian lên men 96 Độ hòa tan bột ca cao lên men có bổ sung Asp niger (4.3) cao độ hòa tan bột ca cao lên men không bổ sung vi sinh vật (2.1) iv MỤC LỤC TRANG Bìa i Trang tựa ii Lời cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục v Danh sách chữ viết tắt viii Danh sách bảng .ix Danh sách hình x PHẦN MỞ ĐẦU PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .3 2.1 GIỚI THIỆU VỀ CÂY CA CAO 2.1.1 Lịch sử .3 2.1.2 Các đặc điểm cacao 2.1.2.1 Thực vật học 2.1.2.2 Đặc điểm hình thái 2.1.2.3 Đặc điểm sinh thái 2.1.2.4 Thành phần hóa học trái ca cao 2.1.3 Tình hình trồng sản xuất ca cao Việt Nam 2.2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CA CAO .10 2.2.1 Công nghệ ca cao thô 10 2.2.1.1 Ủ hạt ca cao 10 2.2.1.2 Các phương pháp ủ hạt ca cao 12 2.2.1.3 Phơi sấy ca cao 13 2.2.2 Qui trình sản xuất bột cacao 14 2.2.2.1 2.2.2.2 2.2.2.3 2.2.2.4 2.2.2.5 2.2.2.6 2.2.2.7 2.2.2.8 2.2.2.9 2.2.2.10 Loại bỏ tạp chất 14 Xử lý nhiệt 14 Rang 14 Nghiền thô phân ly 16 Kiềm hoá 17 Sấy bột kiềm 18 Nghiền mảnh nhân 18 Ép 18 Xay bánh dầu 18 Sàng 19 2.3 GIỚI THIỆU VỀ CELLULOSE, PECTIN, CELLULASE, PECTINASE .19 2.3.1 Giới thiệu cellulose 19 2.3.2 Giới thiệu enzyme cellulase 20 2.3.3 Giới thiệu pectin 21 2.3.4 Giới thiệu enzyme pectinase 22 PHẦN 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 3.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 25 3.2 NGUYÊN LIỆU 25 3.2.1 Trái cacao 25 v 3.2.2 Giống vi sinh vật .25 3.2.3 Nguyên liệu làm môi trường 26 3.3 MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY VI SINH VẬT 26 3.3.1 Môi trường thạch malt 26 3.3.2 Môi trường nhân giống 27 3.3.3 Chế phẩm sinh học 28 3.4 DỤNG CỤ, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 29 3.4.1 Dụng cụ thiết bị 29 3.4.2 Hóa chất cho phân tích 30 3.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 3.5.1 Phương pháp thiết kế thí nghiệm 31 3.5.1.1 Tuyển chọn giống Asp niger thích hợp cho trình lên men 31 3.5.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ: giống Asp niger/bột mì rang chế phẩm lên men đến độ hòa tan cường độ màu 31 3.5.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng lượng chế phẩm enzyme sử dụng để lên men đến độ hòa tan cường độ màu 31 3.5.1.4 Nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm khối lên men đến độ hòa tan cường độ màu 32 3.5.1.5 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian lên men đến độ hòa tan cường độ màu 32 3.5.1.6 So sánh độ hòa tan cường độ màu bột ca cao từ phương pháp lên men truyền thống bột ca cao từ phương pháp lên men có bổ sung vi sinh vật 32 3.5.2 Phương pháp vi sinh vật 32 3.5.2.1 Phương pháp cấy truyền giữ giống 32 3.5.2.2 Phương pháp nhân giống .33 3.5.3 Phương pháp hóa lý .33 3.5.3.1 Xác định độ ẩm 33 3.5.3.2 Phương pháp xác định độ hòa tan cường độ màu dung dịch ca cao 33 3.5.3.3 Phương pháp xác định bước sóng mà dung dịch ca cao hấp thu mạnh 34 3.5.4 3.5.4.1 3.5.4.2 Phương pháp hóa sinh .34 Các phương pháp xác định thành phần chủ yếu hạt cacao 34 Các phương pháp xác định hoạt tính enzyme Asp niger 39 3.5.5 Qui trình sản xuất bột ca cao phịng thí nghiệm 42 PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 4.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH PHẦN CHỦ YẾU CỦA HẠT CA CAO 43 4.2 TUYỀN CHỌN GIỐNG VI SINH VẬT THÍCH HỢP CHO Q TRÌNH LÊN MEN HẠT CA CAO .44 4.3 ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ GIỮA GIỐNG VI SINH VẬT VỚI BỘT MÌ RANG ĐẾN ĐỘ HÒA TAN, CƯỜNG ĐỘ MÀU CỦA BỘT CA CAO .45 4.3.1 Ảnh hưởng đến độ hòa tan 45 4.3.2 Ảnh hưởng đến cường độ màu 46 4.4 ẢNH HƯỞNG CỦA LƯỢNG CHẾ PHẨM SINH HỌC SỬ DỤNG ĐỂ LÊN MEN ĐẾN ĐỘ HÒA TAN, CƯỜNG ĐỘ MÀU CỦA BỘT CA CAO 47 4.4.1 Ảnh hưởng đến độ hòa tan 48 4.4.2 Ảnh hưởng đến cường độ màu 49 4.5 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ ẨM KHỐI LÊN MEN ĐẾN ĐỘ HÒA TAN, CƯỜNG ĐỘ MÀU CỦA BỘT CA CAO 50 4.5.1 Ảnh hưởng đến độ hòa tan 50 4.5.2 Ảnh hưởng đến cường độ màu 51 vi 4.6 ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN LÊN MEN ĐẾN ĐỘ HÒA TAN, CƯỜNG ĐỘ MÀU CỦA BỘT CA CAO 52 4.6.1 Ảnh hưởng đến độ hòa tan 52 4.6.2 Ảnh hưởng đến cường độ màu 53 4.7 SO SÁNH ĐỘ HÒA TAN VÀ CƯỜNG ĐỘ MÀU GIỮA BỘT CA CAO ĐƯỢC LÊN MEN CĨ VÀ KHƠNG BỔ SUNG VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN 54 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐÊ NGHỊ .56 5.1 KẾT LUẬN .56 5.2 KIẾN NGHỊ .56 PHẦN TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 vii Danh sách chữ viết tắt ACDI: Agricultural Cooperative Development International VOCA: Volunteers in Overseas Cooperative Assistance USDA: United States Department of Agriculture USAID: United States Agency for International Development PSOM: Programme for Co-operation with Emerging Markets FAO: Food and Agriculture Organization viii Danh sách bảng TRANG Bảng 2.1: Sản lượng ca cao giới năm (đơn vị ngàn tấn) Bảng 2.2: Các thành phần hạt cacao tươi, tính theo % trọng lượng tươi Bảng 2.3: Các tỉnh trồng ca cao Việt Nam Bảng 4.1: Các thành phần chủ yếu có hạt ca cao tươi 43 Bảng 4.2:So sánh hoạt tính enzyme cellulase pectinase hai giống Asp niger lấy từ trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Đại Học Bách Khoa tạo 44 Bảng 4.3: Ảnh hưởng tỷ lệ giống vi sinh vật với bột mì rang đến độ hịa tan45 Bảng 4.4: Ảnh hưởng tỷ lệ giống vi sinh vật với bột mì rang đến cường độ màu 46 Bảng 4.5: Ảnh hưởng lượng chế phẩm sinh học đến độ hòa tan 48 Bảng 4.6: Ảnh hưởng lượng chế phẩm sinh học đến cường độ màu 49 Bảng 4.7: Ảnh hưởng độ ẩm khối lên men đến độ hòa tan 50 Bảng 4.8: Ảnh hưởng khối lên men đến cường độ màu 51 Bảng 4.9: Ảnh hưởng thời gian lên men đến độ hòa tan 52 Bảng 4.10: Ảnh hưởng thời gian lên men đến cường độ màu 53 Bảng 4.11: So sánh độ hòa tan cường độ màu hai mẫu ca cao có khơng bổ sung vi sinh vật trình lên men .54 ix Danh sách hình TRANG Hình 2.1: Cấu trúc cellulose 19 Hình 2.2: Sơ đồ tác động enzyme cellulase lên cellulose theo Mandels Reese .21 Hình 2.3: Cấu trúc axit polygalacturonic 22 Hình 2.4: Sơ đồ phân cắt enzym pectinesterase 22 Hình 2.5: Sơ đồ phân cắt enzym transeliminase 23 Đồ thị 4.1: Ảnh hưởng tỷ lệ giống/bột mì rang đến độ hịa tan 45 Đồ thị 4.2: Ảnh hưởng tỷ lệ giống/bột mì rang đến cường độ màu 47 Đồ thị 4.3: Ảnh hưởng lượng chế phẩm sinh học đến độ hòa tan 48 Đồ thị 4.4: Ảnh hưởng lượng chế phẩm đến cường độ màu 49 Đồ thị 4.5: Ảnh hưởng độ ẩm khối lên men đến độ hòa tan 50 Đồ thị 4.6: Ảnh hưởng độ ẩm khối lên men đến cường độ màu 51 Đồ thị 4.7: Ảnh hưởng thời gian lên men đến độ hòa tan .52 Đồ thị 4.8: Ảnh hưởng thời gian lên men đến cường độ màu 53 x 44 trúc pectin cellulose bền vững phương pháp sinh học Chúng chọn nấm mốc Aspergillus niger loại vi sinh vật có khả tạo enzyme cellulase, pectinase cao ứng dụng nhiều công nghiệp thực phẩm để bổ sung vào trình lên men 4.2 TUYỀN CHỌN GIỐNG VI SINH VẬT THÍCH HỢP CHO Q TRÌNH LÊN MEN HẠT CA CAO Chúng tiến hành so sánh dựa hai giống nấm mốc lấy từ phịng thí nghiệm vi sinh trường Đại học Khoa học tự nhiên phịng thí nghiệm cơng nghê sinh học trường Đại học Bách khoa Nuôi hai giống Asp niger điều kiện mơi trường có % cà rốt, trấu 15 %, cám 75 %, 1% (NH4)SO4, độ ẩm 64 %, thời gian 48 Thí nghiệm lập lại lần Bảng 4.2:So sánh hoạt tính enzyme cellulase pectinase hai giống Asp niger lấy từ trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Đại Học Bách Khoa tạo Giống Asp niger Bách Khoa Asp niger Tự Nhiên Hoạt tính cellulase 2.3 UI/g MT 1.9 UI/g MT Hoạt tính pectinase 650 đvht/g MT 600 đvht/g MT (nguồn từ thực nghiệm) Nhận xét Mục đích việc tuyển chọn chọn giống Asp niger có khả tạo enzyme cellulase pectinase có hoạt tính cao Từ kết thực nghiệm nhận thấy giống Asp niger lấy từ phịng thí nghiệm Công nghệ sinh học Đại học Bách Khoa cho enzyme cellulase pectinase có hoạt tính cao hẳn so với giống Asp niger lấy từ phịng thí nghiệm vi sinh trường Đai học Khoa Học Tự Nhiên Tp Hồ Chí Minh Được biết giống Asp niger phịng thí nghiệm Cơng nghệ sinh học Đại học Bách Khoa Tp.HCM giống nấm mốc tuyển chọn không sinh độc tố thích hợp cho việc sử dụng công nghệ thực phẩm Chúng 45 định chọn giống Asp niger trường Đại học Bách Khoa để lên men thí nghiệm 4.3 ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ GIỮA GIỐNG VI SINH VẬT VỚI BỘT MÌ RANG ĐẾN ĐỘ HỊA TAN, CƯỜNG ĐỘ MÀU CỦA BỘT CA CAO Chúng sử dụng giống Asp niger lấy từ Bộ môn Công nghệ sinh học Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh thí nghiệm Tiến hành lúc thí nghiệm nêu phần 3.5.1.2 4.3.1 Ảnh hưởng đến độ hòa tan Bảng 4.3: Ảnh hưởng tỷ lệ giống vi sinh vật với bột mì rang đến độ hòa tan 1:1 1:2 1:3 1:4 Độ hòa tan 2.4 2.5 2.8 2.5 Độ hòa tan Tỷ lệ giống : bột mì rang 4.5 3.5 2.5 1.5 0.5 2.4 1\1 2.5 1\2 2.8 1\3 2.5 1\4 Tỷ lệ giống/bột mì rang Đồ thị 4.1: Ảnh hưởng tỷ lệ giống/bột mì rang đến độ hịa tan 46 Nhận xét Trong trình phát triển nấm Aspergillus niger tiết enzyme cellulase, pectinase phá vỡ cấu trúc cellulose pectin hạt cacao nên chất tan có hạt cacao có khả tan vào dung dịch dễ dàng Do độ hòa tan tỷ lệ thuận với khả phân giải enzyme cellulase pectinase Một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tiết enzyme thành phần mơi trường dinh dưỡng Bột mì rang trộn chung với Asp niger có tác dụng nguồn dinh dưỡng giúp cho phát triển nấm mốc Trong bột mì có nhiều thành phần thích hợp cho sinh trưởng nấm mốc Áp lực nồng độ chất lên nấm mốc điều chỉnh lượng enzyme tiết nhiều hay Tuy nhiên, khơng phải tăng hàm lượng chất sinh tổng hợp enzyme tăng theo, mà đến ngưỡng định tổng hợp enzyme khơng thể tăng Sự tổng hợp enzyme tùy thuộc vào lực tiết đối đa loại vi sinh vật, lồi có ngưỡng định Ngồi tăng hàm lượng chất vượt giới hạn định hoạt tính enzyme giảm hai lý do, thứ chất tạo áp lực làm giảm trình sinh tổng hợp; thứ hai chất tăng lực tiết tối đa không đổi làm hoạt tính enzyme giảm Trong thí nghiệm xác định tỷ lệ giống Asp niger : bột mì rang tối ưu để tăng độ hịa tan cacao 1:3 4.3.2 Ảnh hưởng đến cường độ màu Bảng 4.4: Ảnh hưởng tỷ lệ giống vi sinh vật với bột mì rang đến cường độ màu Tỷ lệ giống : bột mì rang 1:1 1:2 1:3 1:4 Cường độ màu 1.98 2.134 2.229 2.028 47 Cường độ màu 2.5 1.98 2.056 2.229 2.028 1.5 0.5 1/2 1/3 1/4 Tỷ lệ giống/bột mì rang Đồ thị 4.2: Ảnh hưởng tỷ lệ giống/bột mì rang đến cường độ màu Nhận xét Từ khảo sát thực tế (như nêu mục 3.5.3.3) xác định dung dịch ca cao hấp thụ bước sóng 390 nm cao Trong luận văn chúng tơi sử dụng bước sóng 390 nm để xác định cường độ màu dung dịch ca cao Màu dung dịch lọc từ bột ca cao chất hòa tan tạo thành Do cường độ màu dung dịch ca cao cao độ hịa tan nhiều ngược lại Trong thí nghiệm chúng tơi xác định cường độ màu dung dịch ca cao cao tỷ lệ bột mì rang : giống Asp niger 4.4 ẢNH HƯỞNG CỦA LƯỢNG CHẾ PHẨM SINH HỌC SỬ DỤNG ĐỂ LÊN MEN ĐẾN ĐỘ HÒA TAN, CƯỜNG ĐỘ MÀU CỦA BỘT CA CAO Dựa vào kết thu từ thí nghiệm chúng tơi chọn tỷ lệ bột mì rang / giống Asp niger để tạo chế phẩm enzyme Thí nghiệm thiết kế nêu phần 3.5.1.3 48 4.4.1 Ảnh hưởng đến độ hòa tan Bảng 4.5: Ảnh hưởng lượng chế phẩm sinh học đến độ hòa tan 0.5 Độ hòa tan 3.0 3.4 3.1 2.8 Độ hòa tan Lượng chế phẩm sinh học (%) 4.5 3.5 2.5 1.5 0.5 0.5% 3.4 1% 3.1 3% 2.8 5% Lượng chế phẩm sinh học Đồ thị 4.3: Ảnh hưởng lượng chế phẩm sinh học đến độ hòa tan Nhận xét Độ hòa tan dung dịch lượng chất hòa tan có dung dịch Tỷ lệ chế phẩm cho vào nhiều khả phân giải chất phức tạp cao Khi chất hịa tan dễ chiết khỏi ca cao để hòa tan vào dung dịch Tuy nhiên nhiều chế phẩm lượng chất hịa tan tạo nhiều Vi sinh vật cần có đủ lượng chất cần thiết để phát triển Vì bổ sung lượng chế phẩm sinh học lớn nhu cầu chất nấm mốc cao Khi nấm mốc sử dụng chất hòa tan để tiếp tục phát triển, làm cho độ hòa tan giảm Trong thí nghiệm chúng tơi nhận thấy tỷ lệ 0.5% chế phẩm lượng chế phẩm cịn nên khả phân giải không cao dẫn đến tỷ lệ hòa tan thấp Ở tỷ lệ 1% chế phẩm tổng lượng ca cao lên men cho kết độ hòa tan cao Những tỷ lệ chế phẩm cao 3%, 5% cho kết độ hòa tan giảm mạnh 49 4.4.2 Ảnh hưởng đến cường độ màu Bảng 4.6: Ảnh hưởng lượng chế phẩm sinh học đến cường độ màu Lượng chế phẩm sinh học 0.5 % 1% 3% 5% Cường độ màu 2.163 2.178 2.148 2.174 Cường độ màu 2.5 2.163 2.306 2.248 2.204 1.5 0.5 0.5% 1% 3% 5% Lượng chế phẩm sinh học Đồ thị 4.4: Ảnh hưởng lượng chế phẩm đến cường độ màu Nhận xét Những chất chiết hòa tan tạo màu sắc dịch ca cao Lượng chất hòa tan dung dịch cao cường độ màu đo lớn Trong thí nghiệm chúng tơi nhận lượng chế phẩm sử dụng mức 0,5 %, khả phân giải nấm mốc không cao nên lượng chất tan sinh không nhiều, cường độ màu mức thấp Lượng chất tan thu tỷ lệ chế phẩm 1% cao 2,178 kéo theo cường độ màu đạt mức cao Ở tỷ lệ chế phẩm cao 3% 5% nhu cầu chất nấm mốc tăng cao, nấm mốc phải sử dụng chiết chất hịa tan lượng chiết chất hịa tan dung dịch giảm xuống rõ rệt cường độ màu giảm theo tỷ lệ thuận 50 4.5 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ ẨM KHỐI LÊN MEN ĐẾN ĐỘ HÒA TAN, CƯỜNG ĐỘ MÀU CỦA BỘT CA CAO Từ kết đạt thí nghiệm trước chọn giống Asp niger trường Đại học Bách Khoa, tỷ lệ giống vi sinh vật / bột mì rang 1:3 để tạo chế phẩm sinh học, lượng chế phẩm sử dụng để lên men % khối lên men để áp dụng cho thí nghiệm Thí nghiệm thiết kế đề cập mục 3.5.1.4 4.5.1 Ảnh hưởng đến độ hòa tan Bảng 4.7: Ảnh hưởng độ ẩm khối lên men đến độ hòa tan Độ ẩm khối lên men 50% Độ hòa tan 4.5 3.5 2.5 1.5 0.5 60% 65% 2.8 Độ hòa tan 55% 3.3 3.8 3.5 3.8 3.3 3.5 2.8 50% 55% 60% 65% Độ ẩm khối lên men Đồ thị 4.5: Ảnh hưởng độ ẩm khối lên men đến độ hòa tan Nhận xét Hầu trình sống nấm có liên quan đến nước độ ẩm yếu tố quan trọng môi trường Nếu độ ẩm thấp tức lượng nước môi trường thấp xảy tượng loại nước khỏi tế bào nấm mốc làm tế bào bị chết Nhưng độ ẩm q cao khơng tốt cho sinh trưởng phát triển Chỉ 51 độ ẩm định, hoạt động trao đổi chất diễn tốt sinh trưởng phát triển nấm mốc diễn tốt Sự sinh trưởng phát triển mạnh thể qua việc tiết lượng lớn enzyme ngoại bào để phân giải chất Chúng xác định độ ẩm khối lên men 60% độ hịa tan bột ca cao cao 4.5.2 Ảnh hưởng đến cường độ màu Bảng 4.8: Ảnh hưởng khối lên men đến cường độ màu Độ ẩm khối lên men 50% 55% 60% 65% Cường độ màu 2.232 2.286 2.349 2.304 2.5 Cường độ màu 2.23 2.264 2.349 2.289 1.5 0.5 50% 55% 60% 65% Độ ẩm khối lên men Đồ thị 4.6: Ảnh hưởng độ ẩm khối lên men đến cường độ màu Nhận xét Cũng trường hợp trên, nhận thấy cường độ màu dung dịch ca cao tỷ lệ với độ hòa tan Lượng chất hòa tan cao cường độ màu dung dịch cao ngược lại Trong thí nghiệm chúng tơi ghi nhận độ ẩm 50% cường độ màu 2.232, độ ẩm 55% cường độ màu 2.286, độ ẩm 60% cường độ màu 2.349 giá trị cao đạt được, độ ẩm 65% cường độ màu giảm xuống 2.304 52 4.6 ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN LÊN MEN ĐẾN ĐỘ HÒA TAN, CƯỜNG ĐỘ MÀU CỦA BỘT CA CAO Sau xác định số điều kiện tối ưu cho trình lên men giống Asp niger Bách Khoa, tỷ lệ giống / bột mì rang 1:3, độ ẩm chế phẩm 60%, lượng chế phẩm sử dụng % lượng hạt lên men Chúng tơi sử dụng kết cho thí nghiệm Thí nghiệm bố trí nêu mục 3.5.1.6 4.6.1 Ảnh hưởng đến độ hòa tan Bảng 4.9: Ảnh hưởng thời gian lên men đến độ hòa tan Thời gian lên men 72 96 120 144 168 3.8 4.2 3.9 3.6 3.3 Độ hòa tan Độ hòa tan 4.5 3.5 2.5 1.5 0.5 4.2 3.8 72 96 3.9 120 3.6 144 3.3 168 Thời gian lên men (giờ) Đồ thị 4.7: Ảnh hưởng thời gian lên men đến độ hòa tan Nhận xét Nấm mốc cấy vào mơi trường khơng có nghĩa chúng tiết enzyme Trong giai đoạn đầu, nấm mốc từ môi trường chế phẩm chuyển sang môi trường sản xuất chưa kịp thích ứng với mơi trường mới, nấm mốc phát triển chưa nhiều nên chưa sử dụng hết chất đơn giản ca cao để sinh trưởng, 53 lượng enzyme ngoại bào chế phẩm nên sử dụng chưa nhiều chất phức tạp pectin, cellulose hạt ca cao Thêm vào thời gian đầu lớp chất nhầy bao quanh hạt ca cao dầy nên enzyme chưa thể xâm nhập để phá vỡ cấu trúc cellulose, pectin bên hạt ca cao Theo quan sát hai ngày đầu lớp chất nhầy bám nhiều, đến ngày thứ lớp chất nhầy bị loại bỏ nấm mốc bắt đầu phát triển Sau lớp nhầy bị loại bỏ, nấm mốc phát triển mạnh nhu cầu nguồn chất tăng cao nấm mốc phải tiết enzyme để phân hủy chất phức tạp Khi cấu trúc phức tạp cellulose pectin bị phá hủy, chất hịa tan dễ dàng hịa tan vào mơi trường Tuy nhiên khơng phải thời gian dài độ hịa tan cao Khi nấm mốc phát triển mạnh, áp lực chất cao nấm mốc phải sử dụng ngược lại chất hòa tan làm độ tan giảm Độ hòa tan đo lấy mẫu 72 3.8 Đến 96 độ hòa tan đạt giá trị cao 4.2 sau thời điểm 120, 144, 168 độ hòa tan giảm dần 4.6.2 Ảnh hưởng đến cường độ màu Bảng 4.10: Ảnh hưởng thời gian lên men đến cường độ màu Thời gian lên men 72 96 120 144 168 Cường độ màu 2.356 2.401 2.372 2.298 2.277 Cường độ màu 2.5 2.401 2.356 2.372 2.298 2.277 1.5 0.5 72 96 120 144 168 Thời gian lên men (giờ) Đồ thị 4.8: Ảnh hưởng thời gian lên men đến cường độ màu 54 Nhận xét Cũng thí nghiệm trước, độ hòa tan dung dịch ca cao tỷ lệ với độ hòa tan Trong 72 đầu lớp nhầy bao quanh hạt nhiều lượng chất tan cường độ màu đo 2,356 Nhưng sau 96 giờ, độ hịa tan cao cường độ màu đạt giá trị cao 2,401 Ở thời điểm 120,144, 168 lượng chất hòa tan giảm dần tái sử dụng chất hịa tan, lượng chất chất giảm dần cường độ màu mà xác định tương ứng 2,372; 2,298; 2,277 4.7 SO SÁNH ĐỘ HÒA TAN VÀ CƯỜNG ĐỘ MÀU GIỮA BỘT CA CAO ĐƯỢC LÊN MEN CĨ VÀ KHƠNG BỔ SUNG VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN Ứng dụng điều kiện tối ưu xác định trình lên men hạt ca cao Hai mẫu ca cao lên men có không bổ sung vi sinh vật sản xuất tạo bột ca cao điều kiện Bảng 4.11: So sánh độ hòa tan cường độ màu hai mẫu ca cao có khơng bổ sung vi sinh vật trình lên men Mẫu ca cao Có bổ sung vi sinh vật Khơng bổ sung vi sinh vật Độ hòa tan 4.3 2.1 2.409 1.568 Cường độ màu Nhận xét Như kết luận thí nghiệm đầu tiên, hàm lượng cellulose pectin hạt ca cao tươi cao Hai thành phần lại bền vững khó phân giải tác nhân nhiệt độ, cơ, hóa học…Các thành phần cản trở chất hòa tan tế bào chiết ngồi mơi trường Do đó, mẫu lên men không bổ sung vi sinh vật chúng tơi nhận thấy độ hịa tan cường độ màu không cao mức 2.1 1.568 Ở mẫu lên men có bổ sung Asp niger trình lên men tối ưu 55 chúng tơi thu kết khả quan hai tiêu độ hòa tan cường độ màu Giá trị độ hòa tan cường độ màu đạt 4.3 2.409 Điều dễ hiểu Asp niger loại nấm mốc có khả sinh enzyme cellulase pectinase cao Do cấu trúc pectin cellulose dễ dàng bị phân hủy phương pháp sinh học 56 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐÊ NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Hàm lượng cellulose pectin chiếm tỷ lệ lớn thành phần hạt ca cao tươi Hai thành phần bền, khó phân giải cản trở chất hòa tan bột ca cao chiết mơi trường bên ngồi Chúng tơi sử dụng nấm Asp niger loại nấm mốc có khả sinh cellulase pectinase cao bổ sung vào trình lên men để tăng khả phân giải cellulose pectin Từ kết thực nghiệm xác định giống nấm mốc Asp niger lấy từ phịng thí nghiệm Cơng nghệ sinh học trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh thích hợp cho mục đích phân giải cellulose pectin để gia tăng lượng chiết chất hịa tan Chúng tơi hoàn thành mục tiêu đề xác định điều kiện tối ưu cho trình lên men có bổ sung vi sinh vật Cụ thể chế phẩm sinh học có tỷ lệ giống Asp niger : bột mì rang :3; độ ẩm tối ưu khối lên men 60 %; lượng chế phẩm sử dụng lên men chiếm % khối lượng hạt lên men; thời gian lên men kéo dài 96 Kết đem so sánh hai tiêu độ hòa tan cường độ màu bột ca cao lên men có sử dụng vi sinh vật bột ca cao lên men không sửng dụng vi sinh vật nhận thấy việc bổ sung vi sinh vật cho kết cao hẳn 5.2 KIẾN NGHỊ Đề tài dừng lại việc đánh giá độ hòa tan bột ca cao lên men bổ sung nấm mốc Asp niger Thử nghiệm số loại vi sinh vật khác để tăng hiệu việc lên men Tiến hành cảm quan chất lượng ca cao theo nhiều tiêu để có đánh giá chung chất lượng sản phẩm cuối ca cao lên men 57 PHẦN TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Trần Lam Điền, 2002 Bước đầu nghiên cứu công nghệ chế biến cacao phương pháp ủ đống Khoá luận tốt nghiệp Kỹ Sư Nông Học, Đại Học Nông Lâm TP.HCM 51 trang Vương Thị Việt Hoa, 2002 - 2003 Thực tập vi sinh vật đại cương Tủ sách trường Đại Học Nông Lâm TP HCM Nguyễn Đức Lượng Cao Cường, 2003 Thí nghiệm cơng nghệ sinh học: Thí nghiệm hóa sinh Tập NXB Đại học quốc gia Tp HCM, Tp HCM 183 trang Nguyễn Đức Lượng, 2002 Công nghệ vi sinh học, tập 1, Vi sinh vật học công nghiệp Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP HCM Nguyễn Đức Lượng, 2002 Công nghệ vi sinh học, tập 2, Vi sinh vật học công nghiệp Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP HCM Lê Hồng Phú, 2003 Nghiên cứu sinh tổng hợp enzyme pectinase cellulase từ Aspergillus niger ứng dụng để xử lý vỏ cà phê sản xuất phân hữu Luận văn thạc sĩ sinh học, Đại học Bách Khoa, Tp HCM Việt Nam Phạm Hồng Đức Phước, 2004 Kỹ thuật trồng ca cao Việt Nam Dự án Success Alliance 140 trang Phạm Trí Thơng, 1999 Bài giảng: Bảo quản – chế biến cacao Tủ sách Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, thành phố Hồ Chí Minh 49 trang Nguyễn Văn Uyển Nguyễn Tài Sum, 1996 Cây ca cao giới triển vọng Việt Nam NXB Nông Nghiệp, Tp HCM TIẾNG ANH 10 Eustace A Iyayi, 2004 Changes in the cellulose, sugar and crude protein contents of agro-industrial by-products fermented with Aspergillus niger, Aspergillus flavus and Penicillium sp African Journal of Biotechnology Vol 3, March 2004 p 186-188 58 11 F Hardy, 1960 Cacao manual.American Institute of Agricultural p.147-175 12 ITDG intermediate technology development group pratical answers to poverty, 1999) Cocoa and chocolate Technical brief, United kingdoms pages 13 Iwao Hachiya, 2003 Discourse on a history of chocolate: culture and science (part 1) Foods food ingredients J Ipn Vol 208 No.3 2003 14 Lerceteau, E.; Rogers, J.; Pétiard V and Crouzillat D, 1999 Evolution of cacao bean proteins during fermentation: a study by two-dimensional electrophoresis Journal Science Food Agriculture, vol 79.p 619-625 15 Masahiro Takagi, Tatsuya Kamiwaki, Hiroaki Ashitani, and Shunpei Sakamoto, 2003 Venezuela cacao beans and their fragrance and flavor characteristics Foods food ingredients J Jpn., Vol 208, No 12, 2003 16 Ronald P DE Vries and Jaap Visser, 2001 Aspergillus enzymes involved in degradation of plant cell wall polysaccharides Microbiology and molecular biology reviews, vol 65, No p.497–522 17 Reineccius, G A.; Andersen, D A.; Kavanagh, T E and Keeney, P G, 1972 Identification and quantification of free sugars in cocoa beans Journal Agriculture Food Chemistry, vol 20 p 199-202 18 Yoshiyama, M and Ito, Y., 1996 Decrease of astingency of cacao beans by na enzymatic treatment Nippon Shokuhin Kagaku Kaishi, vol 43 p 124-129 ... màu bột ca cao từ phương pháp lên men truyền thống bột ca cao từ phương pháp lên men có bổ sung vi sinh vật Ứng dụng kết đạt thí nghiệm vi? ??c lên men Mẫu ca cao lên men không bổ sung vi sinh vật. .. cường độ màu bột ca cao từ phương pháp lên men truyền thống bột ca cao từ phương pháp lên men có bổ sung vi sinh vật 32 3.5.2 Phương pháp vi sinh vật 32 3.5.2.1 Phương pháp cấy truyền... BỘT CA CAO BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CÓ BỔ SUNG VI SINH VẬT tiến hành Trong phạm vi đề tài này, bước đầu quan tâm đến ảnh hưởng vi? ??c bổ sung vi sinh vật trình lên men đến khả chiết chất hịa tan bột
