Nghiên cứu các điều kiện lên men một số loại cà phê (Coffea L.) phổ biến ở Việt Nam bằng chế phẩm biocoffee - 1 nhằm thu được chất hòa tan cao

MỤC LỤC PHẦN TRANG Trang bìa Lời cảm ơn i Tóm tắt iii Abstract iv Mục lục v Danh sách các chữ viết tắt xii Danh sách các hình xiii Danh sách các sơ đồ, đồ thị xv Danh sách các bảng xvii PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1. Tìm hiểu cây cà phê ở trong nước và trên thế giới 4 2.1.1. Lịch sử cây cà phê 4 2.1.2. Tình hình sản xuất, tiêu thụ 5  Tình hình sản xuất cà phê trên thế giới 5  Sự phát triển của ngành cà phê Việt Nam 6 2.1.3. Tiêu chuẩn cho cà phê Việt Nam 9 2.1.4. Một số tiến bộ kỹ thuật mới trong nghề trồng và sử dụng cà phê trên thế giới 10 2.1.5. Mô tả cây cà phê 11 2.1.6. Phân loại 12 2.1.6.1. Cà phê chè (Coffea arabica L.) 12 2.1.6.2. Cà phê vối (Coffea canephora pierre) 12 2.1.6.3. Cà phê mít (Coffea excelsa Chev) 13 2.1.6.4. Cà phê mít dâu da (Coffea liberia Bull. In Hirn) 13 2.2. Thành phần của cà phê nhân 14 2.2.1. Cấu tạo hạt cà phê 14 2.2.2. Thành phần hóa học trong hạt cà phê 14 2.2.3. Công dụng của cà phê 16 2.2.4. Dược tính của cà phê 16  Tác dụng dược lý của caffeine 17 2.3. Các phương pháp xử lý cà phê hiện nay 18 2.3.1. Phương pháp chế biến khô 19 2.3.2. Phương pháp chế biến ướt 20 2.3.2.1. Thu nhận 20 2.3.2.2. Xát vỏ 20 2.3.2.3. Tách lớp nhầy (lên men) 21 a. Lên men tự nhiên 22 b. Biện pháp sinh hóa 22 c. Biện pháp hóa học 22 d. Nước ấm 22 e. Ma sát 23 2.3.2.4. Rửa 23 2.3.2.5. Phơi / Sấy 23 a. Sấy tự nhiên 23 b. Sấy nhân tạo 23 c. Sấy kết hợp 24 2.3.2.6. Tách vỏ 24 2.3.2.7. Các công đoạn khác 24 2.3.3. Bảo quản và vận chuyển cà phê nhân 24 2.4. Pectin 26 2.4.1. Định nghĩa 26 2.4.2. Cấu trúc 27 2.4.3. Phân loại 27 2.5. Cellulose 27 2.5.1. Định nghĩa 28 2.5.2. Cấu trúc 28 2.5.3. Tính chất 28 2.5.4. Vị trí 29 2.6. Enzyme 30 2.7. Pectinase 32 2.7.1. Định nghĩa 32 2.7.2. Ứng dụng 32 2.7.3. Phân loại 32 2.7.4. Chức năng 33 2.7.5. Các vi sinh vật tổng hợp pectinase 33 2.8. Cellulase 34 2.8.1. Định nghĩa 34 2.8.2. Tính chất 34 2.8.3. Ứng dụng 34 2.8.4. Phân loại 35 2.8.5. Chức năng 35 2.8.6. Hệ vi sinh vật có khả năng tổng hợp enzyme cellulase 36 2.9. Nấm sợi (nấm mốc) 39 2.10. Aspergillus niger 42 2.11. Trichoderma reesei 43 PHẦN 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45 3.1. Thời gian và địa điểm 46 3.1.1. Thời gian 46 3.1.2. Địa điểm 46 3.2. Vật liệu 46 3.2.1. Cà phê nhân 46 3.2.1.1. Giống 46 3.2.1.2. Nguồn gốc 46 3.2.2. Nấm sợi 46 3.2.3. Cơ chất 46 3.2.4. Môi trường sử dụng 47 3.2.4.1. Môi trường nuôi cấy nấm mốc 47 3.2.4.2. Môi trường nhân giống 47 3.2.4.3. Môi trường giữ giống 47 3.2.5. Hóa chất 47 3.2.5.1. Hóa chất sử dụng cho môi trường 47 3.2.5.2. Hóa chất sử dụng cho phương pháp xác định hoạt tính 47 3.2.5.3. Hóa chất sử dụng cho các phương pháp xác định thành phần 47 3.2.6. Thiết bị – dụng cụ 48  Thiết bị 48  Dụng cụ 49 3.3. Phương pháp nghiên cứu 49 3.3.1. Phương pháp vi sinh vật 49 3.3.1.1. Phương pháp cấy chuyền và giữ giống 49 a. Phương pháp cấy chuyền 49 b. Phương pháp giữ giống 49 3.3.1.2. Phương pháp nhân giống 50 3.3.1.3. Phương pháp cấy giống từ môi trường nhân giống sang môi trường chế phẩm 50 3.3.1.4. Phương pháp lên men 50 3.3.2. Phương pháp hóa lý 50 3.3.2.1. Phương pháp xác định độ ẩm 50 3.3.2.2. Phương pháp trích chất hòa tan 52 3.3.2.3. Phương pháp đo kích thước 52 3.3.2.4. Phương pháp nghiền 53 3.3.2.5. Phương pháp ray 53 3.3.2.6. Phương pháp đếm 53 3.3.2.7. Phương pháp ngâm 53 3.3.3. Phương pháp hóa sinh 53 3.3.3.1. Các phương pháp xác định hoạt tính enzyme 53 a. Xác định hoạt tính cellulase 53 b. Xác định hoạt tính pectinase 57 3.3.3.2. Các phương pháp xác định thành phần chủ yếu trong cà phê 58 a. Xác định hàm lượng cellulose 58 b. Xác định hàm lượng pectin 60 c. Xác định hàm lượng đường tổng số hòa tan 61 d. Xác định hàm lượng đường khử 64 e. Xác định hàm lượng tinh bột 65 f. Xác định hàm lượng nitơ tổng và protein thô 66 g. Xác định hàm lượng tro và tổng hữu cơ 68 3.3.4. Phương pháp ly trích enzyme 69 3.3.5. Phương pháp thiết kế thí nghiệm 69 3.3.5.1. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ cơ chất (bột mì và bột sắn) đến quá trình sinh tổng hợp pectinase và cellulase 69 a. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ trộn đến sinh tổng hợp pectinase 70 b. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ trộn đến sinh tổng hợp cellulase 70 3.3.5.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nuôi nấm sợi trong môi trường chế phẩm đến quá trình sinh tổng hợp pectinase và cellulase 70 a. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nuôi đến sinh tổng hợp pectinase 71 b. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nuôi đến sinh tổng hợp cellulase 71 3.3.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men 71 a. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ đến khả năng trích ly cà phê 72 b. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ đến độ hòa tan của cà phê lên men 72 c. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ đến độ pH của dung dịch chất tan trích từ cà phê lên men 72 3.3.5.4. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm 72 a. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm đến khả năng trích ly 72 b. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm đến khả năng tăng độ hòa tan chất trích cà phê 73 c. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm đến độ pH của dung dịch chất tan trích từ cà phê lên men 73 3.3.5.5. Khảo sát ảnh hưởng độ ẩm hạt cà phê trước khi lên men lên khả năng trích ly chất hòa tan 73 3.3.5.6. Khảo sát sự thay đổi trọng lượng khối cà phê trước và sau lên men 73 3.3.5.7. Khảo sát nhiệt độ khối ủ theo thời gian lên men 73 3.3.6. Phương pháp xử lý số liệu 73 PHẦN 4 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 74 4.1. Kết quả khảo sát một số đặc điểm của ba loại cà phê 75 4.1.1. Hình dạng hạt 75 4.1.2. Số hạt cà phê trong 100 g 75 4.1.3. Số hạt đen, hỏng trong 100 g 75 4.1.4. Kích thước trung bình hạt 75 4.1.4.1. Chiều ngang trung bình 75 4.1.4.2. Chiều dài trung bình 75 4.1.4.3. Bề dày trung bình 75 4.2. Xác định các thành phần chủ yếu trong cà phê nhân 77 4.3. Xác định môi trường chế phẩm tối ưu cho sinh tổng hợp pectinase và cellulase 78 4.3.1. Xác định ảnh hưởng của tỉ lệ cơ chất (bột mì và bột sắn) đến quá trình sinh tổng hợp pectinase và cellulase 78 4.3.1.1. Xác định ảnh hưởng của tỉ lệ trộn đến sinh tổng hợp pectinase 78 4.3.1.2. Xác định ảnh hưởng của tỉ lệ trộn đến sinh tổng hợp cellulase 79 4.3.2. Xác định ảnh hưởng của thời gian nuôi nấm sợi trong môi trường chế phẩm đến quá trình sinh tổng hợp pectinase và cellulase 80 4.3.2.1. Xác định ảnh hưởng của thời gian nuôi đến sinh tổng hợp pectinase 81 4.3.2.2. Xác định ảnh hưởng của thời gian nuôi đến sinh tổng hợp cellulase 82 4.4. Xác định ảnh hưởng của thời gian lên men 85 4.4.1. Xác định ảnh hưởng của thời gian ủ đến khả năng trích ly cà phê 85 4.4.2. Xác định ảnh hưởng của thời gian ủ đến độ hòa tan 87 4.4.3. Xác định ảnh hưởng của thời gian ủ đến độ pH của dung dịch chất tan trích từ cà phê lên men 90 4.5. Xác định ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm 92 4.5.1. Xác định ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm đến khả năng trích ly 93 4.5.2. Xác định ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm đến độ hòa tan 95 4.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm đến độ pH của dung dịch chất tan trích từ cà phê lên men 97 4.6. Xác định ảnh hưởng độ ẩm hạt cà phê trước khi lên men lên khả năng trích ly chất hòa tan 100 4.6.1. Xác định ảnh hưởng độ ẩm hạt lên khả năng trích ly 101 4.6.2. Xác định ảnh hưởng độ ẩm hạt lên độ hòa tan 102 4.6.3. Xác định ảnh hưởng độ ẩm hạt lên pH của dung dịch chất tan 103 4.7. Xác định sự thay đổi trọng lượng khối cà phê trước và sau khi lên men 104 4.7.1. Xác định sự thay đổi trọng lượng khối cà phê theo thời gian lên men 104 4.7.2. Xác định sự thay đổi trọng lượng khối ủ theo hàm lượng chế phẩm 107 4.8. Xác định nhiệt độ khối ủ theo thời gian lên men 109 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 111 PHẦN 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 PHẦN 7: PHỤ LỤC 116 Phụ lục 1: Thành phần môi trường sử dụng 117 Phụ lục 1.1: Môi trường thạch malt (nuôi cấy nấm mốc) 117 Phụ lục 1.2: Môi trường PGA (giữ giống) 117 Phụ lục 1.3: Môi trường cám gạo (nhân giống) 117 Phụ lục 2: Các đường chuẩn 117 Phụ lục 2.1: Đường chuẩn glucose trong xác định hoạt tính cellulase 117 Phụ lục 2.2: Đường chuẩn glucose trong xác định đường tổng số của cà phê 118 Phụ lục 2.3: Đường chuẩn glucose trong xác định đường khử của cà phê 120 Phụ lục 3: Các số liệu từ thực nghiệm 121 Phụ lục 3.1: Các số liệu trong xác định hàm lượng cellulose 121 Phụ lục 3.2: Các số liệu trong xác định hàm lượng pectin 121 Phụ lục 3.3: Các số liệu trong xác định hàm lượng đường tổng số 121 Phụ lục 3.4: Các số liệu trong xác định hàm lượng đường khử 122 Phụ lục 3.5: Các số liệu trong xác định hàm lượng tro 122 Phụ lục 3.6: Độ ẩm của nguyên liệu cà phê 122 Phụ lục 3.7: Độ ẩm của vật liệu 123 Phụ lục 4: Độ ẩm yêu cầu cho sự phát triển tối ưu của nấm mốc 123 Phụ lục 5: Thành phần chế phẩm khi khảo sát tỉ lệ tinh bột tối ưu 123 NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN LÊN MEN MỘT SỐ LOẠI CÀ PHÊ (Coffea L.) PHỔ BIẾN Ở VIỆT NAM BẰNG CHẾ PHẨM BIOCOFFEE-1 NHẰM THU ĐƯỢC CHẤT HÒA TAN CAO

doc18 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 25/01/2013 | Lượt xem: 650 | Lượt tải: 9download
Tóm tắt tài liệu Nghiên cứu các điều kiện lên men một số loại cà phê (Coffea L.) phổ biến ở Việt Nam bằng chế phẩm biocoffee - 1 nhằm thu được chất hòa tan cao, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
PAGE  PAGE xi LỜI CẢM ƠN Để có được thành quả ngày hôm nay, trước tiên, con xin cảm ơn bố mẹ và gia đình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để con có thể yên tâm học tập, nghiên cứu và hoàn thành tốt luận văn này. Xin gởi món quà này đến vong linh em song sinh Đỗ Nguyên Minh. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, Ban chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ sinh học, các thầy cô của Bộ môn cùng tất cả quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt bốn năm Đại học vừa qua. Đặc biệt, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Đức Lượng và thầy Lê Hồng Phú đã đưa tôi đến với đề tài, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện. Để có thể hoàn thành khóa luận này, tôi trân trọng cảm ơn Ban Chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ sinh học cùng cô Lê Thị Thủy Tiên, cô Huỳnh Ngọc Oanh, chị Võ Nguyễn Lam Uyên, chị Bùi Thanh Huyền và anh Nguyễn Quang Sơn – Phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh đã hết lòng giúp đỡ và chỉ dẫn cho tôi những kinh nghiệm quý báu. Xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Tiến Thắng, cô Đỗ Thị Tuyến, anh Trần Thạnh Phong, chị Diệp Quỳnh Như, chị Nguyễn Thị Phương Thảo – Viện sinh học nhiệt đới thành phố Hồ Chí Minh. Thầy Trần Cát Đông, cô Nguyễn Đinh Nga, cô Lê Thị Ngọc Huệ – Bộ môn Vi sinh – Kí sinh thuộc khoa Dược trường Đại học Y Dược thành phố Hồ Chí Minh. Anh Ngô Đại Nghiệp – Bộ môn Sinh hóa trường Đại học Khoa học Tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh. Cô Nguyễn Thị Nguyên – Bộ môn Công nghệ thực phẩm trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh. Các thầy cô, anh chị của Thư viện trường Đại học Khoa học Tự nhiên và Thư viện trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh đã hết lòng giúp đỡ tôi vượt qua những bước đầu khó khăn trong quá trình nghiên cứu tài liệu. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn chị Trương Phước Thiên Hoàng – Trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh và chị Trần Phương Ngọc – Văn phòng đại diện Nông trường sông Hậu đã hỗ trợ tôi rất nhiều trong giai đoạn tìm nguyên vật liệu. Xin gởi lời cảm ơn đến các bạn lớp Công nghệ sinh học 27 đã quan tâm và chia sẻ cùng tôi quãng đời sinh viên nhiều kỷ niệm. Xin gởi lời cảm ơn đến bạn Nguyễn Thị Minh Trinh – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, và các bạn cùng phòng thí nghiệm đã đồng hành với tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận. Tôi xin cảm ơn bạn Trác Ngọc Lâm, người đã luôn động viên và chia sẻ những buồn vui cùng tôi trong suốt thời gian qua. Một lần nữa, xin gởi đến tất cả các thầy cô, các anh chị, các bạn và tất cả những người thân yêu đã luôn bên cạnh và giúp đỡ tôi lòng biết ơn chân thành nhất. TÓM TẮT ĐỖ ĐẠI NGHĨA, Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh. Thời gian thực hiện: từ 1 – 3 đến 1 – 8 năm 2005. Phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh. “NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN LÊN MEN MỘT SỐ LOẠI CÀ PHÊ (Coffea L.) PHỔ BIẾN Ở VIỆT NAM BẰNG CHẾ PHẨM BIOCOFFEE-1 NHẰM THU ĐƯỢC CHẤT HÒA TAN CAO ” Hội đồng hướng dẫn: PGS.TS. NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG Th.S. LÊ HỒNG PHÚ Cà phê là một loại cây công nghiệp có giá trị kinh tế cao và sản phẩm là một loại thức uống quen thuộc mỗi ngày của hàng trăm triệu người trên thế giới. Sự có mặt của pectin và cellulose trong cà phê gây cản trở khả năng trích ly tối đa các thành phần hòa tan trong hạt. Từ thực tiễn này, chúng tôi đặt ra vấn đề sử dụng pectinase và cellulase trong lên men một số loại cà phê phổ biến nhằm thu được chất hòa tan cao. Trước tiên, chúng tôi xác định các thành phần chủ yếu có trong cà phê nhân. Sau đó tạo chế phẩm sinh học Biocoffee-1 có hoạt tính pectinase, cellulase cao nhất và ứng dụng chế phẩm này trong lên men cà phê nhân. Bước tiếp theo, chúng tôi khảo sát và xác định một số điều kiện lên men tối ưu để thu được chất hòa tan cao nhất. Chúng tôi nghiên cứu độ ẩm hạt trước khi lên men, thời gian lên men, tỉ lệ chế phẩm dựa trên hai yếu tố là hàm lượng chất tan và độ hòa tan của cà phê. Những kết quả đạt được Các thành phần chủ yếu trong cà phê nhân Tỉ lệ cơ chất tối ưu cho Biocoffee-1 để hoạt tính pectinase và cellulase cao nhất Thời gian ủ chế phẩm để tối ưu quá trình sinh tổng hợp pectinase và cellulase Thời gian lên men tối ưu cho hiệu suất trích ly của cà phê Tỉ lệ chế phẩm sử dụng để thu được chất hòa tan cao nhất Độ ẩm thích hợp cho hạt cà phê trước khi lên men Ngoài ra chúng tôi còn khảo sát sự thay đổi trọng lượng khối lên men, nhiệt độ của khối ủ và pH của dịch trích chất tan. ABSTRACT ĐỖ ĐẠI NGHĨA, Nông Lâm University, Hồ Chí Minh City. Time: from 1st March to 1st August – 2005. The Biotechnology laboratory of Technical University, Hồ Chí Minh City. “RESEARCHING THE FERMENTED CONDITIONS OF SOME KINDS OF POPULAR COFFEE (Coffea L.) IN VIET NAM BY BIOCOFFE-1 (BIOPRODUCT) FOR HIGHLY DISSOLVED SUBSTANCES” Board of scientific instruction: Prof.Dr. NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG MSc. LÊ HỒNG PHÚ Coffee is a kind of industrial trees, which is worth in economy. Every day, there are many people all over the world use its products as habitual drinks. Pectin and cellulose in coffee bean obstruct the ability of maximum extraction. From this reality, we study on using enzyme pectinase and cellulase from bioproduct to make an effect in fermented process in order to obtain the best extraction. Firstly, we determine the crucial ingredients in coffee bean. Then, we make Biocoffee-1 bioproduct which is the strongest activity of pectinase, cellulase and it is used for coffee bean fermentation. We research and specify some best conditions for fermented process to approach the maximum extraction. Our experiments base on the humidity of pre-fermented coffee bean, the time for process and the ratio of bioproduct. The results The crucial ingredients in coffee bean The best ratio of starch in bioproduct for the strongest pectinase and cellulase Time of incubating for the best biosynthesis of both enzymes pectinase and cellulase Time of fermented process for the best extraction The ratio of using Biocoffee-1 bioproduct for the maximum extraction The best humidity for coffee bean before fermentation process In addition, we also research the change of fermented mass (in weight, in temperature) and survey the pH of extracted liquids. MỤC LỤC PHẦN TRANG Trang bìa Lời cảm ơn i Tóm tắt iii Abstract iv Mục lục v Danh sách các chữ viết tắt xii Danh sách các hình xiii Danh sách các sơ đồ, đồ thị xv Danh sách các bảng xvii PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 Tìm hiểu cây cà phê ở trong nước và trên thế giới 4 Lịch sử cây cà phê 4 Tình hình sản xuất, tiêu thụ 5  Tình hình sản xuất cà phê trên thế giới 5  Sự phát triển của ngành cà phê Việt Nam 6 Tiêu chuẩn cho cà phê Việt Nam 9 Một số tiến bộ kỹ thuật mới trong nghề trồng và sử dụng cà phê trên thế giới 10 Mô tả cây cà phê 11 Phân loại 12 Cà phê chè (Coffea arabica L.) 12 Cà phê vối (Coffea canephora pierre) 12 Cà phê mít (Coffea excelsa Chev) 13 Cà phê mít dâu da (Coffea liberia Bull. In Hirn) 13 Thành phần của cà phê nhân 14 Cấu tạo hạt cà phê 14 Thành phần hóa học trong hạt cà phê 14 Công dụng của cà phê 16 Dược tính của cà phê 16  Tác dụng dược lý của caffeine 17 Các phương pháp xử lý cà phê hiện nay 18 Phương pháp chế biến khô 19 Phương pháp chế biến ướt 20 Thu nhận 20 Xát vỏ 20 Tách lớp nhầy (lên men) 21 Lên men tự nhiên 22 Biện pháp sinh hóa 22 Biện pháp hóa học 22 Nước ấm 22 Ma sát 23 Rửa 23 Phơi / Sấy 23 Sấy tự nhiên 23 Sấy nhân tạo 23 Sấy kết hợp 24 Tách vỏ 24 Các công đoạn khác 24 Bảo quản và vận chuyển cà phê nhân 24 Pectin 26 Định nghĩa 26 Cấu trúc 27 Phân loại 27 Cellulose 27 Định nghĩa 28 Cấu trúc 28 Tính chất 28 Vị trí 29 Enzyme 30 Pectinase 32 Định nghĩa 32 Ứng dụng 32 Phân loại 32 Chức năng 33 Các vi sinh vật tổng hợp pectinase 33 Cellulase 34 Định nghĩa 34 Tính chất 34 Ứng dụng 34 Phân loại 35 Chức năng 35 Hệ vi sinh vật có khả năng tổng hợp enzyme cellulase 36 Nấm sợi (nấm mốc) 39 Aspergillus niger 42 Trichoderma reesei 43 PHẦN 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45 Thời gian và địa điểm 46 Thời gian 46 Địa điểm 46 Vật liệu 46 Cà phê nhân 46 Giống 46 Nguồn gốc 46 Nấm sợi 46 Cơ chất 46 Môi trường sử dụng 47 Môi trường nuôi cấy nấm mốc 47 Môi trường nhân giống 47 Môi trường giữ giống 47 Hóa chất 47 Hóa chất sử dụng cho môi trường 47 Hóa chất sử dụng cho phương pháp xác định hoạt tính 47 Hóa chất sử dụng cho các phương pháp xác định thành phần 47 Thiết bị – dụng cụ 48  Thiết bị 48  Dụng cụ 49 Phương pháp nghiên cứu 49 Phương pháp vi sinh vật 49 Phương pháp cấy chuyền và giữ giống 49 Phương pháp cấy chuyền 49 Phương pháp giữ giống 49 Phương pháp nhân giống 50 Phương pháp cấy giống từ môi trường nhân giống sang môi trường chế phẩm 50 Phương pháp lên men 50 Phương pháp hóa lý 50 Phương pháp xác định độ ẩm 50 Phương pháp trích chất hòa tan 52 Phương pháp đo kích thước 52 Phương pháp nghiền 53 Phương pháp ray 53 Phương pháp đếm 53 Phương pháp ngâm 53 Phương pháp hóa sinh 53 Các phương pháp xác định hoạt tính enzyme 53 Xác định hoạt tính cellulase 53 Xác định hoạt tính pectinase 57 Các phương pháp xác định thành phần chủ yếu trong cà phê 58 Xác định hàm lượng cellulose 58 Xác định hàm lượng pectin 60 Xác định hàm lượng đường tổng số hòa tan 61 Xác định hàm lượng đường khử 64 Xác định hàm lượng tinh bột 65 Xác định hàm lượng nitơ tổng và protein thô 66 Xác định hàm lượng tro và tổng hữu cơ 68 Phương pháp ly trích enzyme 69 Phương pháp thiết kế thí nghiệm 69 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ cơ chất (bột mì và bột sắn) đến quá trình sinh tổng hợp pectinase và cellulase 69 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ trộn đến sinh tổng hợp pectinase 70 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ trộn đến sinh tổng hợp cellulase 70 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nuôi nấm sợi trong môi trường chế phẩm đến quá trình sinh tổng hợp pectinase và cellulase 70 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nuôi đến sinh tổng hợp pectinase 71 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nuôi đến sinh tổng hợp cellulase 71 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men 71 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ đến khả năng trích ly cà phê 72 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ đến độ hòa tan của cà phê lên men 72 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ đến độ pH của dung dịch chất tan trích từ cà phê lên men 72 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm 72 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm đến khả năng trích ly 72 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm đến khả năng tăng độ hòa tan chất trích cà phê 73 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm đến độ pH của dung dịch chất tan trích từ cà phê lên men 73 Khảo sát ảnh hưởng độ ẩm hạt cà phê trước khi lên men lên khả năng trích ly chất hòa tan 73 Khảo sát sự thay đổi trọng lượng khối cà phê trước và sau lên men 73 Khảo sát nhiệt độ khối ủ theo thời gian lên men 73 Phương pháp xử lý số liệu 73 PHẦN 4 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 74 Kết quả khảo sát một số đặc điểm của ba loại cà phê 75 Hình dạng hạt 75 Số hạt cà phê trong 100 g 75 Số hạt đen, hỏng trong 100 g 75 Kích thước trung bình hạt 75 Chiều ngang trung bình 75 Chiều dài trung bình 75 Bề dày trung bình 75 Xác định các thành phần chủ yếu trong cà phê nhân 77 Xác định môi trường chế phẩm tối ưu cho sinh tổng hợp pectinase và cellulase 78 Xác định ảnh hưởng của tỉ lệ cơ chất (bột mì và bột sắn) đến quá trình sinh tổng hợp pectinase và cellulase 78 Xác định ảnh hưởng của tỉ lệ trộn đến sinh tổng hợp pectinase 78 Xác định ảnh hưởng của tỉ lệ trộn đến sinh tổng hợp cellulase 79 Xác định ảnh hưởng của thời gian nuôi nấm sợi trong môi trường chế phẩm đến quá trình sinh tổng hợp pectinase và cellulase 80 Xác định ảnh hưởng của thời gian nuôi đến sinh tổng hợp pectinase 81 Xác định ảnh hưởng của thời gian nuôi đến sinh tổng hợp cellulase 82 Xác định ảnh hưởng của thời gian lên men 85 Xác định ảnh hưởng của thời gian ủ đến khả năng trích ly cà phê 85 Xác định ảnh hưởng của thời gian ủ đến độ hòa tan 87 Xác định ảnh hưởng của thời gian ủ đến độ pH của dung dịch chất tan trích từ cà phê lên men 90 Xác định ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm 92 Xác định ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm đến khả năng trích ly 93 Xác định ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm đến độ hòa tan 95 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm đến độ pH của dung dịch chất tan trích từ cà phê lên men 97 Xác định ảnh hưởng độ ẩm hạt cà phê trước khi lên men lên khả năng trích ly chất hòa tan 100 Xác định ảnh hưởng độ ẩm hạt lên khả năng trích ly 101 Xác định ảnh hưởng độ ẩm hạt lên độ hòa tan 102 Xác định ảnh hưởng độ ẩm hạt lên pH của dung dịch chất tan 103 Xác định sự thay đổi trọng lượng khối cà phê trước và sau khi lên men 104 Xác định sự thay đổi trọng lượng khối cà phê theo thời gian lên men 104 Xác định sự thay đổi trọng lượng khối ủ theo hàm lượng chế phẩm 107 Xác định nhiệt độ khối ủ theo thời gian lên men 109 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 111 PHẦN 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 PHẦN 7: PHỤ LỤC 116 Phụ lục 1: Thành phần môi trường sử dụng 117 Phụ lục 1.1: Môi trường thạch malt (nuôi cấy nấm mốc) 117 Phụ lục 1.2: Môi trường PGA (giữ giống) 117 Phụ lục 1.3: Môi trường cám gạo (nhân giống) 117 Phụ lục 2: Các đường chuẩn 117 Phụ lục 2.1: Đường chuẩn glucose trong xác định hoạt tính cellulase 117 Phụ lục 2.2: Đường chuẩn glucose trong xác định đường tổng số của cà phê 118 Phụ lục 2.3: Đường chuẩn glucose trong xác định đường khử của cà phê 120 Phụ lục 3: Các số liệu từ thực nghiệm 121 Phụ lục 3.1: Các số liệu trong xác định hàm lượng cellulose 121 Phụ lục 3.2: Các số liệu trong xác định hàm lượng pectin 121 Phụ lục 3.3: Các số liệu trong xác định hàm lượng đường tổng số 121 Phụ lục 3.4: Các số liệu trong xác định hàm lượng đường khử 122 Phụ lục 3.5: Các số liệu trong xác định hàm lượng tro 122 Phụ lục 3.6: Độ ẩm của nguyên liệu cà phê 122 Phụ lục 3.7: Độ ẩm của vật liệu 123 Phụ lục 4: Độ ẩm yêu cầu cho sự phát triển tối ưu của nấm mốc 123 Phụ lục 5: Thành phần chế phẩm khi khảo sát tỉ lệ tinh bột tối ưu 123 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT CMC Sodium carboxymethyl cellulose CMCase Sodium carboxymethyl cellulase Da Dalton – Đơn vị khối lượng nguyên tử DNS 3,5-dinitrosalicylic acid ĐC Đối chứng m khối lượng OD Optical density – Mật độ quang PGA Potato glucose agar TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam UI/g CT Hoạt tính chuẩn quốc tế trên 1 gram canh trường W% Phần trăm độ ẩm ∆OD Mật độ quang đã trừ đối chứng DANH SÁCH CÁC HÌNH TRANG Hình 2.1: Qui trình của cà phê từ khi nở hoa cho đến thành phẩm cuối cùng 3 Hình 2.2: Quả cà phê 11 Hình 2.3: Hoa cà phê 11 Hình 2.4: Cấu tạo hạt cà phê 14 Hình 2.5: Cấu trúc thành tế bào thực vật 26 Hình 2.6: Mô hình cấu trúc pectin trong thành tế bào thực vật 26 Hình 2.7: Cấu trúc hóa học của phân tử pectin 27 Hình 2.8: Cấu trúc cellulose trong tế bào thực vật 28 Hình 2.9: Hoạt động của pectinase 33 Hình 2.10: Hoạt động của cellulase 37 Hình 2.11: Mô hình sự phân hủy cellulose tinh thể 38 Hình 2.12: Aspergillus niger dưới kính hiển vi 42 Hình 2.13: Trichoderma reesei dưới kính hiển vi 43 Hình 3.1: Cà phê Bi mua từ thị trường 45 Hình 3.2: Cà phê Sẻ mua từ thị trường 45 Hình 3.3: Cà phê Mokka mua từ thị trường 45 Hình 4.1 và 4.2: Cà phê đang được lên men 74 Hình 4.3: Cà phê lên men đã được rang 74 Hình 4.4: Thành phẩm cà phê lên men đã được rang và xay thành bột 74 Hình 4.5: Đo chiều dài hạt cà phê Bi 76 Hình 4.6: Đo chiều ngang hạt cà phê Sẻ 76 Hình 4.7: Đo bề dày hạt cà phê Mokka 76 Hình 4.8: Mẫu chế phẩm tối ưu về tỉ lệ với 2 phần bột mì : 1 phần bột sắn 84 Hình 4.9: Mẫu chế phẩm tối ưu về tỉ lệ và tối ưu về thời gian nuôi cấy 84 Hình 4.10: Đo nhiệt độ khối cà phê lên men theo thời gian 109 Hình 4.11: Nhiệt độ khối cà phê lên men sau 2 giờ 109 Hình 7.1: Nấm mốc trong môi trường thạch malt 116 Hình 7.2: Nấm mốc trong môi trường giữ giống PGA 116 Hình 7.3: Nấm mốc được nuôi trong môi trường nhân giống 116 Hình 7.4: Kết quả phản ứng màu với antron khi dựng đường chuẩn glucose trong xác định đường tổng số 118 DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ TRANG Sơ đồ 2.1: Sơ đồ chế biến cà phê nhân 25 Sơ đồ 2.2: Quá trình thủy phân cellulose 37 Đồ thị 4.1: Hoạt tính pectinase theo tỉ lệ bột mì : bột sắn 78 Đồ thị 4.2: Hoạt tính cellulase theo tỉ lệ bột mì : bột sắn 80 Đồ thị 4.3: Hoạt tính pectinase theo thời gian nuôi cấy 81 Đồ thị 4.4: Hoạt tính cellulase theo thời gian nuôi cấy 83 Đồ thị 4.5: Khối lượng chất tan của cà phê Bi theo thời gian lên men 85 Đồ thị 4.6: Khối lượng chất tan của cà phê Sẻ theo thời gian lên men 86 Đồ thị 4.7: Khối lượng chất tan của cà phê Mokka theo thời gian lên men 86 Đồ thị 4.8: Khối lượng chất tan 3 loại cà phê theo thời gian lên men 87 Đồ thị 4.9: Độ hòa tan của cà phê Bi theo thời gian lên men 88 Đồ thị 4.10: Độ hòa tan của cà phê Sẻ theo thời gian lên men 88 Đồ thị 4.11: Độ hòa tan của cà phê Mokka theo thời gian lên men 89 Đồ thị 4.12: Độ hòa tan của 3 loại cà phê theo thời gian lên men 89 Đồ thị 4.13: pH dung dịch chất tan trích từ cà phê Bi theo thời gian lên men 90 Đồ thị 4.14: pH dung dịch chất tan trích từ cà phê Sẻ theo thời gian lên men 91 Đồ thị 4.15: pH dịch chất tan trích từ cà phê Mokka theo thời gian lên men 91 Đồ thị 4.16: pH dung dịch chất tan trích từ 3 loại cà phê theo thời gian 92 Đồ thị 4.17: Khối lượng chất tan của cà phê Bi theo hàm lượng chế phẩm 93 Đồ thị 4.18: Khối lượng chất tan của cà phê Sẻ theo hàm lượng chế phẩm 93 Đồ thị 4.19: Khối lượng chất tan của cà phê Mokka theo hàm lượng chế phẩm 94 Đồ thị 4.20: Khối lượng chất tan của 3 loại cà phê theo hàm lượng chế phẩm 94 Đồ thị 4.21: Độ hòa tan của cà phê Bi theo hàm lượng chế phẩm 95 Đồ thị 4.22: Độ hòa tan của cà phê Sẻ theo hàm lượng chế phẩm 96 Đồ thị 4.23: Độ hòa tan của Mokka theo hàm lượng chế phẩm 96 Đồ thị 4.24: Độ hòa tan của 3 loại cà phê theo hàm lượng chế phẩm 97 Đồ thị 4.25: pH dịch chất tan trích từ cà phê Bi theo hàm lượng chế phẩm 98 Đồ thị 4.26: pH dịch chất tan trích từ cà phê Sẻ theo hàm lượng chế phẩm 98 Đồ thị 4.27: pH dung dịch chất tan trích từ Mokka theo hàm lượng chế phẩm 99 Đồ thị 4.28: pH dịch chất tan trích từ 3 loại cà phê theo hàm lượng chế phẩm 99 Đồ thị 4.29: Độ ẩm hạt theo thời gian ngâm nước 100 Đồ thị 4.30: Khối lượng chất tan 3 loại cà phê theo thời gian ngâm nước 101 Đồ thị 4.31: Độ hòa tan 3 loại cà phê theo thời gian ngâm nước 102 Đồ thị 4.32: pH dịch trích chất tan của 3 loại cà phê theo thời gian ngâm nước 103 Đồ thị 4.33: Sự thay đổi trọng lượng cà phê Bi theo thời gian lên men 104 Đồ thị 4.34: Sự thay đổi trọng lượng cà phê Sẻ theo thời gian lên men 105 Đồ thị 4.35: Sự thay đổi trọng lượng cà phê Mokka theo thời gian lên men 105 Đồ thị 4.36: Sự thay đổi trọng lượng 3 loại cà phê theo thời gian lên men 106 Đồ thị 4.37: Sự thay đổi trọng lượng của cà phê Bi theo hàm lượng chế phẩm 107 Đồ thị 4.38: Sự thay đổi trọng lượng của cà phê Sẻ theo hàm lượng chế phẩm 107 Đồ thị 4.39: Sự thay đổi trọng lượng cà phê Mokka theo hàm lượng chế phẩm 108 Đồ thị 4.40: Sự thay đổi trọng lượng 3 loại cà phê theo hàm lượng chế phẩm 108 Đồ thị 4.41: Nhiệt độ khối ủ theo thời gian lên men 110 Đồ thị 7.1: Đường chuẩn glucose trong xác định hoạt tính cellulase 118 Đồ thị 7.2: Đường chuẩn glucose trong xác định đường tổng số 119 Đồ thị 7.3: Đường chuẩn glucose trong xác định đường khử 120 DANH SÁCH CÁC BẢNG TRANG Bảng 2.1: Xuất khẩu cà phê của Việt Nam qua các vụ từ 1994 – 2002 7 Bảng 2.2: Kết quả xuất khẩu cà phê nhân sống của Việt Nam năm 2004 7 Bảng 2.3: 10 nước nhập khẩu cà phê hàng đầu của Việt Nam 8 Bảng 2.4: Diễn biến diện tích và sản lượng cà phê Việt Nam trong 9 niên vụ từ 1992 đến 2001 9 Bảng 2.5: 5 tiêu chuẩn về cà phê do Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường ban hành ngày 05/11/2001 10 Bảng 2.6: Thành phần hóa học hạt cà phê 15 Bảng 2.7: Phân bố hàm lượng caffeine trên cây 2 tuổi theo tỉ lệ (%) 16 Bảng 2.8: Thành phần hóa học của lớp nhầy cà phê 21 Bảng 3.1: Dựng đường chuẩn glucose 55 Bảng 3.2: Bảng thực hiện phản ứng màu với antron 63 Bảng 3.3: Nghiệm thức tỉ lệ cơ chất trong chế phẩm 70 Bảng 3.4: Nghiệm thức thời gian nuôi nấm mốc tạo chế phẩm 71 Bảng 3.5: Nghiệm thức thời gian lên men cà phê 71 Bảng 3.6: Nghiệm thức hàm lượng chế phẩm sử dụng lên men cà phê 72 Bảng 4.1: Các thành phần chủ yếu có trong cà phê nhân 77 Bảng 4.2: Mối tương quan giữa tỉ lệ bột mì : bột sắn và hoạt tính pectinase 78 Bảng 4.3: Mối tương quan giữa tỉ lệ bột mì : bột sắn và hoạt tính cellulase 79 Bảng 4.4: Mối tương quan giữa thời gian và hoạt tính pectinase 81 Bảng 4.5: Mối tương quan giữa thời gian và hoạt tính cellulase 82 Bảng 4.6: Mối tương quan giữa thời gian lên men và khối lượng chất tan 85 Bảng 4.7: Mối tương quan giữa thời gian ủ và độ hòa tan 87 Bảng 4.8: Mối tương quan giữa thời gian lên men và pH dung dịch chất tan 90 Bảng 4.9: Mối tương quan giữa hàm lượng chế phẩm và khối lượng chất tan 93 Bảng 4.10: Mối tương quan giữa hàm lượng chế phẩm và độ hòa tan 95 Bảng 4.11: Mối tương quan giữa hàm lượng chế phẩm và pH dịch chất tan 97 Bảng 4.12: Mối tương quan giữa thời gian ngâm nước và độ ẩm hạt cà phê 100 Bảng 4.13: Mối tương quan giữa thời gian ngâm nước và khối lượng chất tan 101 Bảng 4.14: Mối tương quan giữa thời gian ngâm nước và độ hòa tan 102 Bảng 4.15: Mối tương quan giữa thời gian ngâm và pH dịch trích chất tan 103 Bảng 4.16: Mối tương quan giữa thời gian lên men và trọng lượng khối cà phê lên men 104 Bảng 4.17: Mối tương quan giữa hàm lượng chế phẩm và trọng lượng khối ủ 107 Bảng 4.18: Mối tương quan giữa thời gian lên men và nhiệt độ khối ủ 109 Bảng 7.1: Mối tương quan giữa nồng độ glucose và mật độ quang trong xác định hoạt tính cellulase 117 Bảng 7.2: Mối tương quan giữa nồng độ glucose và mật độ quang trong xác định đường tổng số 119 Bảng 7.3: Mối tương quan giữa nồng độ glucose và mật độ quang trong xác định đường khử 120 Bảng 7.4: Các số liệu trong xác định hàm lượng cellulose 121 Bảng 7.5: Các số liệu trong xác định hàm lượng pectin 121 Bảng 7.6: Các số liệu mật độ quang trong xác định hàm lượng đường tổng số 121 Bảng 7.7: Các số liệu tính toán trong xác định hàm lượng đường tổng số 121 Bảng 7.8: Các số liệu mật độ quang trong xác định hàm lượng đường khử 122 Bảng 7.9: Các số liệu tính toán trong xác định hàm lượng đường khử 122 Bảng 7.10: Các số liệu trong xác định hàm lượng tro 122 Bảng 7.11: Các số liệu khi xác định độ ẩm của nguyên liệu cà phê 122 Bảng 7.12: Các số liệu khi xác định độ ẩm của các vật liệu 123 Bảng 7.13: Độ ẩm yêu cầu cho sự phát triển tối ưu của nấm mốc 123 Bảng 7.14: Thành phần chế phẩm khi khảo sát tỉ lệ tinh bột tối ưu 123

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docTOAN BO KHOA LUAN 1.doc
  • docbia khoa luan.doc
  • pdfTOAN BO KHOA LUAN 2.pdf