Nghiên cứu vai trò vi khuẩn lactic trong quá trình lên men tạo hương cà phê hạt tươi

- 1 - BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ----
---- HỒNG THỊ HỒNG ÁNH NGHIÊN CỨU VAI TRỊ VI KHUẨN LACTIC TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN TẠO HƯƠNG CÀ PHÊ HẠT TƯƠI Chuyên ngành: CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM VÀ ĐỒ UỐNG Mã số: 60.54.02 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng, năm 2010 - 2 - MỞ ĐẦU 1. Lý do lựa chọn đề tài. Hiện nay, “cà phê chồn” là loại cà phê đắt giá và được ưa chuộng nhất trên thế giới về hương vị. Tuy nhiên, loại cà phê này khá hiếm, người ta chỉ thu được khoảng 224kg trong một năm. Vậy điều gì đã khiến cho loại cà phê chồn này cĩ giá trị sử dụng cao như vậy? Chính hệ vi sinh vật yếm khí trong đường ruột của con chồn đã tạo ra hương vị đặc biệt của cà phê. Quả cà phê tươi sau khi thu hoạch cĩ vị ngọt dịu và màu đỏ ở phần vỏ ngồi, hồn tồn khơng cĩ hương thơm. Hương và màu sắc của hạt cà phê chúng ta cảm nhận được chỉ hình thành sau khi “ủ”. Ủ là quá trình lên men yếm khí nhờ hệ vi sinh vật tự nhiên bao gồm: nấm men, nấm mốc và vi khuẩn. Trong đĩ, nấm men và vi khuẩn lactic là hai tác nhân vi sinh vật cĩ vai trị quan trọng quyết định đến chỉ tiêu chất lượng về hương vị của hạt cà phê sau lên men. Nhiều nghiên cứu khẳng định sự cĩ mặt của nấm mốc, nấm men, vi khuẩn (lactic, axetic, coliform) và một số vi khuẩn gram âm. Trong đĩ, nhiều chủng vi khuẩn lactic trong khối hạt ủ được phân lập và định tên. Xuất phát từ bản chất của quá trình lên men yếm khí quả cà phê tươi xảy ra trong hệ thống tiêu hĩa của con chồn, chúng tơi chọn vi khuẩn lactic làm đối tượng nghiên cứu quá trình lên men trên quả cà phê tươi sau thu hoạch, nhằm gĩp phần “cơng nghiệp hĩa” giai đoạn lên men, cải thiện chất lượng về hương vị thay vì chỉ lên men cà phê thĩc như hiện nay. Vì mục đích đĩ, chúng tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu vai trị của vi khuẩn lactic trong quá trình lên men tạo hương cà phê hạt tươi”. - 3 - 2. Mục đích nghiên cứu. - Nghiên cứu vai trị của vi khuẩn lactic tham gia vào quá trình tạo hương dựa trên khả năng chuyển hố đường tạo thành các axit hữu cơ. Sản phẩm axit hữu cơ tham gia phản ứng este với rượu – sản phẩm tạo hương chính cho cà phê nhân. - Lựa chọn các chủng vi khuẩn lactic cĩ khả năng chuyển hĩa đường mạnh để ứng dụng cho quá trình lên men cà phê hạt tươi. - Từ kết quả ứng dụng, đề xuất quy trình lên men mới thay thế quy trình lên men thĩc như hiện nay và ứng dụng vào giai đoạn lên men tại huyện EaH’leo – Daklak. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. - Quả cà phê Robusta thu hái tại huyện EaH’leo, tỉnh Daklak. - Các vi khuẩn lactic được tuyển chọn trong quá trình lên men tự nhiên cà phê. - Nấm men rượu vang từ bộ sưu tập giống của viện Cơng nghệ sinh học Việt Nam. 4. Phương pháp nghiên cứu. - Phương pháp vi sinh vật. - Phương pháp hĩa lý. - Phương pháp hĩa học. - Phương pháp xử lý số liệu. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. 5.1. Ý nghĩa khoa học. - Phân lập và tuyển chọn được các chủng vi khuẩn lactic sinh axit lactic cao. - Xác định vai trị tạo hương cho hạt cà phê của các vi khuẩn lactic thực nghiệm trên chỉ tiêu xác định. - 4 - 5.2. Ý nghĩa thực tiễn. - Ứng dụng vi khuẩn lactic lên men cà phê quả tươi tận dụng được nguồn dinh dưỡng cĩ trong vỏ quả chuyển hĩa thành các chất tạo hương nhằm chủ động nâng cao chất lượng về hương của cà phê. - Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào giai đoạn ủ cà phê tươi ở huyện EaH’leo, Daklak. 6. Cấu trúc luận văn. Luận văn gồm các phần: Mở đầu. Chương 1: Tổng quan tài liệu. Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu. Chương 3: Kết quả và thảo luận Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục. - 5 - Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về cây cà phê. 1.1.1. Nguồn gốc. 1.1.2. Các giống cà phê 1.1.2.1. Cà phê chè (coffea Arabica L). 1.1.2.2. Cà phê vối (Coffea Robusta). 1.1.2.3. Cà phê mít (Coffea Excelsa Chev). 1.1.3. Cấu tạo, thành phần hĩa học của cà phê nhân. 1.1.3.1. Cấu tạo hạt cà phê. 1.1.3.2. Thành phần hĩa học của hạt cà phê. 1.2. Hệ vi sinh vật tham gia quá trình lên men hạt cà phê . 1.2.1. Nấm men. 1.2.1.1. Sự tạo thành rượu etylic trong mơi trường axit (pH = 4,5) và trong điều kiện yếm khí. 1.2.1.2. Sự tạo thành glycerin trong mơi trường kiềm. 1.2.1.3. Sự tạo thành rượu cao trong điều kiện thành phần dinh dưỡng của mơi trường lên men cĩ chứa nhiều axit amin khác nhau. 1.2.2. Vi khuẩn lactic. 1.2.2.1. Đặc điểm vi khuẩn lactic. 1.2.2.2. Mơi trường sống. 1.2.2.3. Các quá trình trao đổi chất của vi khuẩn lactic. 1.3. Mơi trường dinh dưỡng và mơi trường thực nghiệm nuơi cấy chủng giống. 1.3.1. Mơi trường dinh dưỡng cơ bản. 1.3.2. Mơi trường thực nghiệm nuơi cấy chủng giống. 1.4. Nuơi cấy thuần chủng và hỗn hợp giống. 1.4.1. Nuơi cấy thuần chủng giống. - 6 - 1.4.2. Nuơi cấy hỗn hợp chủng giống. 1.5. Sinh tổng hợp hương cà phê. 1.5.1. Khả năng tạo hương của vi khuẩn lactic. 1.5.2. Một số hợp chất tạo hương trong cà phê. 1.6. Quy trình lên men cà phê thĩc. 1.7. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước thuộc lĩnh vực của đề tài. 1.7.1. Những nghiên cứu ngồi nước. 1.7.2. Những nghiên cứu trong nước. - 7 - Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu. 2.1.1. Nguyên liệu và hệ vi sinh vật. Quả cà phê chín được thu hái tại các vườn cà phê thuộc huyện EaH’leo, tỉnh Daklak, chủ yếu là giống Robusta. - Vi khuẩn lactic được phân lập và tuyển chọn từ khối cà phê lên men tự nhiên. - Nấm men rượu được sử dụng từ bộ sưu tập viện Cơng nghệ sinh học Quốc gia. 2.1.2. Các mơi trường phân lập, nhân giống vi khuẩn. 2.1.3. Hĩa chất thí nghiệm. 2.1.4. Phương tiện thí nghiệm: 2.2. Phương pháp nghiên cứu. 2.2.1. Chuẩn bị mơi trường. 2.2.2. Phân lập và thuần chủng các chủng lactic. 2.2.3. Phương pháp quan sát hình thái khuẩn lạc và tế bào vi khuẩn. 2.2.4. Đặc tính sinh lý, sinh hĩa. 2.2.5. Phương pháp xác định khả năng sinh trưởng, phát triển của vi khuẩn lactic. 2.2.6. Phương pháp xác định số lượng tế bào sống/1ml canh trường. 2.2.7. Phương pháp xác định chỉ số este. 2.2.8. Phương pháp phân tích phương sai. - 8 - Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả lựa chọn mơi trường. Phương pháp thực hiện theo mục…, tất cả các khuẩn lạc nghi ngờ là vi khuẩn lactic như hình dáng khuẩn lạc trịn, nhỏ, màu trắng hay vàng ngà mọc trên đĩa petri cĩ chứa mơi trường MRS II, MRS III, MRS IV, MRS V được phân lập và thuần chủng. Các chủng được đem nuơi cấy trong mơi trường MRS lỏng cĩ bổ sung nước vắt và tiến hành đo OD sau 48h. Ký hiệu các khuẩn lạc là C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13. Kết quả trình bày ở bảng 3.1. Bảng 3.1: Ảnh hưởng mơi trường nuơi cấy đến sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Stt Chủng MRS I MRS II MRS III MRS VI MRS V 1 C1 314 290 301 287 282 2 C2 299 276 287 272 266 3 C3 311 284 260 244 215 4 C4 314 274 282 259 223 5 C5 373 273 284 246 236 6 C6 287 263 283 239 233 7 C7 321 291 310 287 270 8 C8 310 289 300 276 270 9 C9 293 261 254 233 231 10 C10 303 280 291 289 277 11 C11 288 270 275 261 254 12 C12 305 289 295 269 260 - 9 - 13 C13 320 295 308 289 251 Đánh giá kết quả phát triển của các chủng vi sinh vật trên 5 mơi trường cho thấy: tại mơi trường dinh dưỡng MRS I khơng bổ sung thêm nước vắt cà phê tất cả 7 chủng phát triển mạnh nhất. Tiếp đĩ là mơi trường MRS III; MRS II; MRS VI; MRS V. Do đĩ, chúng tơi chọn mơi trường III làm mơi trường giữ giống và nuơi vi khuẩn cho quá trình nghiên cứu. Các chủng nghi ngờ là vi khuẩn lactic trên tiếp tục được giữ giống và nuơi cấy trên mơi trường MRS III để tiến hành xác định hình thái và định tính. 3.2. Kết quả xác định hình thái của vi khuẩn. Các chủng C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13 được thử catalase, nhuộm màu Gram và quan sát hình dạng tế bào theo phương pháp ở mục 2.2.3 chương 2. Kết quả được trình bày ở bảng sau: Bảng 3.2: Đặc điểm hình thái các chủng vi khuẩn phân lập từ cà phê lên men Chủng Hình thái khuẩn lạc Hình dạng tế bào Nhuộm Gram Catalase C1 Màu trắng sữa, trịn, lồi, mép phẳng. Hình oval + + C2 Màu trắng trong, trịn, dẹt, nhỏ. Hình que dài + + C3 Trắng trong, mép phẳng, khuẩn lạc to. Hình que ngắn + - C4 Trắng sữa, dẹt, cấu trúc Hình cầu + - - 10 - đồng nhất. C5 Trắng sữa, trịn, mép phẳng. Hình que ngắn + - C6 Trịn, bề mặt trơn, mép răng cưa. Hình que ngắn + - C7 Trắng trong, mép nhẵn, bề mặt lồi Hình chuỗi - + C8 Trắng sữa, bề mặt xù xì, mép lượn sĩng. Hình chuỗi + + C9 Trắng sữa, nhân hơi vàng, cấu trúc đồng nhất Que ngắn, mảnh + - C10 Trắng đục, đều, khơng lồi. Hình que + + C11 Trắng đục, đều, hơi lồi Hình oval + + C12 Vàng nhạt, trịn đều, lồi Hình que ngắn + - C13 Trắng đục, mép răng cưa Hình que ngắn + - Kết quả ở bảng (3.2) cho thấy cĩ 7 chủng cĩ thể là vi khuẩn lactic, C3, C4, C5, C6, C9, C12, C13 (Catalase ( - ); gram (+)). Các chủng này được thử khả năng chuyển hĩa đường thành axit lactic, từ đĩ lựa chọn các chủng cĩ khả năng chuyển hĩa đường cao. 3.3. Khả năng chuyển hĩa đường thành axit lactic và khảo sát động thái sinh trưởng của các chủng vi khuẩn . 3.3.1. Kết quả định tính khả năng sinh axit lactic. - 11 - Kết quả cho thấy tất cả 7 chủng phân lập C3, C4, C5, C6, C9, C12, C13 cĩ khả năng tạo axit lactic (làm chuyển màu tím của dung dịch thuốc thử sang màu vàng chanh như mẫu đối chứng). Xin xem kết quả ở bảng 3.3. Bảng 3.3. Định tính khả năng sinh axit lactic của các chủng vi khuẩn. Chủng khảo sát Kết quả C3 + C4 + C5 + C6 + C9 + C12 + C13 + Ghi chú +: Sinh axit lactic. 3.3.2. Kết quả định lượng axit lactic của các chủng vi khuẩn. Bảng3.4 : Lượng axit lactic tạo thành của các chủng vi khuẩn Lượng axit tạo thành (mg/l) Stt Tên Chủng 24h 48h 72h 96h 1 C3 34,78 88,39 82,80 64,42 2 C4 89,47 120,63 115,80 114,87 3 C5 112,72 142,74 158,80 146,86 4 C6 63,57 117,31 111,70 105,91 5 C9 101,62 155,72 148,10 151,04 6 C12 117,99 162,88 165,10 144,17 7 C13 55,99 120,90 120,30 118,88 - 12 - Từ bảng kết quả thực nghiệm, chúng tơi nhận thấy các chủng C5, C12 cĩ khả năng sinh axit lactic cao nhất, vì vậy, chúng tơi chọn 2 chủng đĩ để tiếp tục khảo sát động thái sinh trưởng. 3.3.3. Khảo sát động thái sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn lựa chọn. Hình 3.3. Động thái sinh trưởng của 2 chủng C5 và C12 Trong khoảng thời gian từ 0 – 36h mật độ tế bào tăng lên rõ rệt bởi đây là giai đoạn các chủng vi khuẩn lactic trong giai đoạn thích ứng và sinh trưởng, phát triển về sinh khối, nên giá trị OD620nm đo được cũng là giá trị sinh khối tích lũy được trong thời gian 36h nuơi cấy. Khoảng thời gian từ 48 – 72h, giá trị sinh khối của hai chủng C5, C12 cĩ tăng nhưng khơng đáng kể, điều đĩ thể hiện các chủng vi khuẩn lactic bước qua giai đoạn phát triển cân bằng và chuyển dần qua giai đoạn suy vong. 0 50 100 150 200 250 300 350 400 O D 3 8 6 n m C5 11 172 276 310 320 332 337 C12 8 165 293 325 336 343 345 0h 12h 24h 36h 48h 60h 72h - 13 - Dựa vào kết quả đo được, chúng tơi khẳng định 36h là mốc thời gian hai chủng C5 và C12 phát triển mạnh nhất và tại thời điểm đĩ, chúng tơi xác định lượng tế bào sống/ml canh trường theo phương pháp 2.4, phụ lục 2. Kết quả trình bày ở bảng 3.5. Bảng 3.5 : Số tế bào sống/ml canh trường (CFU/ml) tương ứng với độ pha lỗng thập phân Chủng vi khuẩn C 5 C12 Độ pha lỗng 10-6 10-7 10-7 10-8 Số lượng khuẩn lạc trên đĩa 11 18 3 7 31 42 16 23 Số vi khuẩn/1ml canh trường (CFU/ml) 18 x 107 51 x 108 Vậy, sau 36h nuơi cấy trên mơi trường MRS III, sinh khối vi sinh vật đạt giá trị cao nhất và tại thời điểm đĩ, chủng C5 tương ứng số tế bào là 18x107 và C12 là 51x108. Chúng tơi chọn thời điểm này bổ sung vào khối lên men cà phê hạt. 3.4. Nghiên cứu khả năng tạo este của các chủng giống. 3.4.1. Nuơi cấy thuần chủng. 3.4.1.1. Bố trí thí nghiệm. - Mẫu M1, M2 là các mẫu cà phê cĩ bổ sung vi khuẩn tương ứng là C5, C12. Mẫu đối chứng là mẫu khơng bổ sung vi khuẩn. 3.4.1.2. Kết quả. - 14 - Hình 3.5. Khả năng lên men tạo este của các chủng vi khuẩn So sánh chỉ số este hai mẫu cĩ bổ sung vi khuẩn với mẫu đối chứng (ĐC) cho thấy, chỉ số este trong hai mẫu cao hơn so với mẫu đối chứng. Qua bảng biểu cũng cho thấy mẫu bổ sung chủng C5 cĩ chỉ số este cao hơn hai mẫu cịn lại. Nhằm thử khả năng lên men chuyển hĩa đường của hai chủng C5 và C12 khi nuơi cấy hỗn hợp như thế nào, chúng tơi đã tiến hành lên men hỗn hợp hai chủng này và so sánh với mẫu đối chứng là mẫu khơng bổ sung vi khuẩn. 3.4.2. Nuơi cấy hỗn hợp chủng vi khuẩn C5, C12. 3.4.2.1. Bố trí thí nghiệm. M1: mẫu bổ sung hỗn hợp vi khuẩn C5 : C12 (1:1). M2: Mẫu đối chứng là mẫu khơng bổ sung vi khuẩn. 3.4.2.2. Kết quả 229.75a 222.08b 212.38c 200 205 210 215 220 225 230 C h ỉ s ố e s t e M1 M2 MĐC Mẫu lên men - 15 - Hình 3.7. Khả năng tạo este của hỗn hợp chủng vi khuẩn C5 và C12 Dựa vào bảng kết quả chúng ta thấy, khi bổ sung hỗn hợp hai chủng giống C5 và C12 vào khối lên men, chỉ số este (239,86) cao hơn so với mẫu đối chứng (208,15) và mẫu chỉ bổ sung giống thuần chủng(229,75). Như đã biết, vi khuẩn lactic lên men dị hình sản phẩm chủ yếu tạo ra là axit lactic. Theo lý thuyết, phản ứng este chỉ xảy ra khi cĩ mặt của axit và rượu. Do đĩ, để cĩ được lượng rượu cao phân tử cao trong quá trình lên men cĩ định hướng, chúng tơi sử dụng phương án sử dụng hỗn hợp hai chủng vi khuẩn C5 và C12 cùng với nấm men rượu vang (từ bộ sưu tập giống của viện Cơng nghệ sinh học quốc gia) để đánh giá khả năng tạo este. Quá trình thực nghiệm và kết quả được trình bày ở hình 3.8 và 3.9. 3.4.3. Nuơi cấy hỗn hợp chủng vi khuẩn C5, C12 với nấm men. 3.4.3.1. Bố trí thí nghiệm. 239.86 208.15 190 200 210 220 230 240 C h ỉ s ố e s t e M3 MĐC - 16 - Trong đĩ: M1: mẫu bổ sung hỗn hợp vi khuẩn C5 + C12 (mẫu đối chứng). M2: mẫu bổ sung hỗn hợp vi khuẩn C5 + C12 và nấm men 3.4.3.2. Kết quả. Hìn Hình 3.9: Khả năng tạo este của hỗn hợp vi khuẩn và nấm men Kết quả cho thấy, mẫu bổ sung nấm men cĩ chỉ số este cao hơn mẫu khơng bổ sung (380,11>243,56). Chúng tơi chọn mơ hình này để nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến chỉ số este. 3.5. Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến chỉ số este. 3.5.1. Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ hỗn hợp vi khuẩn bổ sung lên men đến chỉ số este. Để xác định tỷ lệ vi khuẩn thích hợp cho hạt cà phê sau lên men cĩ hàm lượng este cao, chúng tơi tiến hành bổ sung hỗn hợp vi khuẩn/khối lượng cà phê hạt tươi lên men ứng với các tỷ lệ 2%, 4%, 6%, 8%. 3.5.1.1. Bố trí thí nghiệm. 243.56 380.11 0 50 100 150 200 250 300 350 400 C h ỉ s ố e s t e M4 M5 Mẫu lên men - 17 - Để xác định tỷ lệ vi khuẩn thích hợp cho hạt cà phê sau lên men cĩ hàm lượng este cao, chúng tơi tiến hành bổ sung hỗn hợp vi khuẩn/khối lượng cà phê hạt tươi lên men ứng với các tỷ lệ 2%, 4%, 6%, 8%. 3.5.1.2. Kết quả. Hình 3.11. Ảnh hưởng tỷ lệ vi khuẩn bổ sung đến chỉ số este Kết quả thể hiện ở hình 3.11 cho thấy khi bổ sung 6% tỷ lệ hỗn hợp vi khuẩn thì chỉ số este cao nhất là 369,72; và thấp nhất khi bổ sung tỷ lệ 2% là 311,05. Chúng tơi lựa chọn tỷ lệ bổ sung vi khuẩn/khối lượng hạt cà phê tươi thích hợp nhất là 6% (v/w) để tiến hành nghiên cứu tiếp theo. 3.5.2. Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ nấm men bổ sung đến chỉ số este. 3.5.2.1. Chuẩn bị mẫu. Để xác định tỷ lệ nấm men thích hợp bổ sung vào khối lên men cà phê kết hợp với hỗn hợp vi khuẩn lactic cho hạt cà phê cĩ hàm 311,05d 356,38b 369,72a 340,47c 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 C h ỉ s ố e s t e 2 4 6 8 Tỷ lệ vi khuẩn (%) - 18 - lượng este cao, chúng tơi tiến hành bổ sung nấm men/ khối lượng hạt cà phê ứng với các tỷ lệ 2%, 4%, 6%(v/w). 3.5.2.2. Kết quả. Mẫu hạt cà phê sau khi lên men được đem phân tích, kết quả trình bày ở hình 3.13. Hình 3.13. Ảnh hưởng tỷ lệ nấm men bổ sung và hỗn hợp vi khuẩn đến chỉ số este Qua biểu đồ, ta cĩ thể nhận thấy, khi tăng tỷ lệ nấm men bổ sung, chỉ số este càng giảm. Dựa vào kết quả thực nghiệm, chúng tơi chọn tỷ lệ bổ sung nấm men là 2%, khi đĩ chỉ số este đạt giá trị cao nhất (528,12) để tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng thời gian lên men đến chỉ số este. 3.5.3. Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian lên men đến chỉ số este trong hạt cà phê sau lên men. 3.5.3.1. Bố trí thí nghiệm. 528,12a 453,52b 418,26c 371,22d 0 100 200 300 400 500 600 C h ỉ s ố e s t e 2 4 6 8 Tỷ lệ nấm men bổ sung (%) - 19 - Để khảo sát ảnh hưởng thời gian lên men đến chỉ số este chúng tơi tiến hành lấy mẫu phân tích sau 3, 4 và 5 ngày lên men. Kết quả phân tích được thể hiện ở hình 3.15. 3.5.3.2. Kết quả. Hình 3.15. Ảnh hưởng thời gian lên men đến chỉ số este Từ kết quả thu được chúng tơi nhận thấy, sau 4 ngày lên men chỉ số este đạt cao nhất (531,23) trong 3 khoảng thời gian khảo sát. Sau 5 ngày, chỉ số este cĩ giá trị thấp nhất (489,17). Chính vì vậy, chúng tơi chọn thời điểm dừng quá trình lên men là sau 4 ngày. 3.6. So sánh hiệu quả lên men tạo hương cà phê hạt tươi với cà phê thĩc. 3.6.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm. Để so sánh hiệu quả tạo hương của hai phương pháp lên men cà phê hạt tươi và cà phê thĩc, chúng tơi tiến hành lên men hai mẫu song song. Trong đĩ: M1 : mẫu lên men cà phê thĩc. 501,11b 531,23a 489,17c 460 470 480 490 500 510 520 530 540 C h ỉ s ố e s t e 3 4 5 Thời gian lên men (ngày) - 20 - M2: mẫu lên men cà phê hạt tươi cĩ bổ sung hỗn hợp vi khuẩn và nấm men 3.6.2. Kết quả. Sau 4 ngày lên men, lấy mẫu hạt đem rửa sạch và tiến hành phân tích chỉ số este. Kết quả thể hiện ở hình 3.17. Hình 3.17. Chỉ số este theo hai phương pháp lên men. Kết quả ở bảng biểu thể hiện chỉ số este của phương pháp lên men cà phê thĩc thấp hơn rất nhiều so với lên men cà phê hạt tươi (211,15 <565,11) Bằng việc phân lập, lựa chọn nguồn vi khuẩn lactic cĩ sẵn trong mơi trường lên men cà phê tự nhiên và ứng dụng trở lại để chủ động cho quá trình lên men tạo hương, sau khi khảo sát thực nghiệm, chúng tơi nhận thấy rằng việc lên men cả vỏ cĩ bổ sung nguồn vi khuẩn kết hợp với nấm men thì chỉ số este của hạt cà phê nhân sau 211,15 565,11 0 100 200 300 400 500 600 C h ỉ s ố e s t e M17 M18 Mẫu lên men - 21 - giai đoạn lên men cao hơn rất nhiều so với phương pháp lên men hạt cà phê thĩc như quy trình chế biến hiện nay (63%). Từ kết quả thu được, chúng tơi đề xuất quy trình lên men cà phê hạt tươi nhằm cải thiện quá trình tạo hương vị cho cà phê. 3.7. Đề xuất quy trình lên men hạt cà phê tươi. • Quy trình lên men: Quả cà phê sau khi thu hái được phân loại theo phương pháp trọng lượng và màu sắc nhằm đảm bảo độ đồng đều về chất lượng đầu vào. Cà phê trước khi lên men được tác động cơ học để phá vỡ cấu trúc vỏ bên ngồi và tiến hành lên men yếm khí trong các vể xi măng, thùng nhựa, thùng gỗ hay các tank, bổ sung hỗn hợp vi khuẩn, nấm men và lên men sau thời gian 4 ngày. Khi quá trình lên men kết thúc, cào đảo để rửa nhân cà phê và để nhân cà phê được tách ra khỏi lớp vỏ ngồi. Ngâm rửa nhân cà phê để loại bỏ hết nhớt và đưa phơi sấy. Cĩ thể phơi bằng năng lượng mặt trời (vào mùa khơ) hay sấy băng tải (mùa mưa) để đưa cà phê thĩc về độ ẩm an tồn (< 15%). - 22 - • Sơ đồ quy trình. Hình 3.18. Quy trình lên men cà phê hạt tươi bằng hỗn hợp vi khuẩn – nấm men Quả cà phê Tác động cơ học Lên men Tách vỏ Ngâm rửa Làm ráo nước Phơi sấy Cà phê thĩc khơ Phân loại Chuẩn bị hỗn hợp vi khuẩn – nấm men - 23 - 3.8. Ứng dụng lên men cà phê hạt tươi tại huyện EaH’leo - Daklak Từ quy trình đề xuất, chúng tơi ứng dụng lên men cà phê hạt tươi tại huyện EaH’leo – Daklak theo quy mơ pilot và so sánh với quy trình lên men hiện nay trên chỉ tiêu este. Hình 3.20. Chỉ số este theo hai quy trình lên men Dựa vào kết quả và bảng biểu chúng ta nhận thấy, ở mẫu M1 là mẫu lên men hạt cà phê sau khi đã xát vỏ ( như quy trình sản xuất hiện nay) cĩ chỉ số este thấp hơn nhiều so với mẫu lên men quả cà phê tươi bổ sung hỗn hợp vi khuẩn và nấm men (quy trình đề xuất). Điều đĩ cĩ thể giải thích được là do trong mẫu M2, chúng tơi đem lên men cả quả cà phê cĩ bổ sung hỗn hợp vi khuẩn và nấm men, nên tồn bộ chất dinh dưỡng trong vỏ quả được chúng sử dụng cho quá trình sinh tổng hợp và chuyển hĩa thành những sản phẩm trao đổi chất là axit và rượu, hai thành phần này tạo nên phản ứng este hĩa và thấm vào nhân. Do đĩ, chỉ số este đo được cao hơn so với mẫu M1 208,26b 516,71a 0 100 200 300 400 500 600 C h ỉ s ố e s t e M1 M2 Mẫu lên men - 24 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận. Từ những kết quả thực nghiệm trong thời gian nghiên cứu, chúng tơi cĩ một số kết luận sau: 1. Lựa chọn được mơi trường thực nghiệm tối ưu (MRSIII- mơi trường dinh dưỡng MRS cơ bản bổ sung 10ml nước vắt cà phê) nhằm nuơi sinh khối các chủng vi khuẩn lactic phân lập từ cà phê hạt tươi lên men tự nhiên, giúp chúng cĩ khả năng thích ứng tốt với mơi trường lên men từ cà phê hạt tươi. 2. Phân lập được 7 giống vi khuẩn lactic cĩ khả năng chuyển hĩa đường thành axit lactic. Từ 7 chủng đã tuyển chọn được 2 chủng C5 và C12 cĩ khả năng chuyển hĩa đường thành axit lactic cao (158,8 và 165,1 mg/l). 3. Bổ sung hỗn hợp hai vi khuẩn C5, C12 với nấm men để lên men cà phê hạt tươi cho hạt cà phê nhân cĩ chỉ số este (380,11) cao hơn khi chỉ bổ sung vi khuẩn ở dạng đơn (222,08 và 229,75) là 40 – 42%, và dạng hỗn hợp hai vi khuẩn (239,86) là 37%. 4. Tỷ lệ giữa vi khuẩn lactic và nấm men rượu vang sử dụng trong nghiên cứu là 6 : 2 (theo v/w) để lên men tạo hương đạt chỉ số este cao nhất (528,12) ứng với thời gian sau 4 ngày lên men. 5. Phương pháp lên men cà phê hạt tươi được bổ sung bằng hỗn hợp vi khuẩn với nấm men thì chỉ số este của cà phê nhân tăng 63% so với phương pháp lên men hạt cà phê xát vỏ. 6. Đề xuất quy trình lên men cà phê hạt tươi cĩ bổ sung hỗn hợp vi khuẩn lactic với nấm men và ứng dụng tại huyện EaH’leo - - 25 - Daklak cho cà phê nhân cĩ chỉ số este tăng 60% so với quy trình lên men cà phê hiện tại. Kiến nghị. Hệ vi sinh vật tham gia vào quá trình lên men tạo hương cà phê là một lĩnh vực rộng, và hương cà phê được cấu thành từ rất nhiều cấu tử khác nhau. Do đĩ, nghiên cứu vai trị của các vi sinh vật tạo hương chỉ cĩ thể “phân đoạn” trong một chừng mực cĩ thể. Vì vậy, đề tài chưa thể hồn thiện và cịn nhiều vấn đề cần đề cập đến. Do đĩ, chúng tơi cĩ một số kiến nghị sau: 1. Cần định tên hai giống vi khuẩn sử dụng trong thực nghiệm (C5 và C12) để viết sắc sảo hơn phần bình luận kết quả và cũng là thơng số cần thiết để hồn chỉnh phần lựa chọn chủng giống sau phân lập cũng như ứng dụng. 2. Để so sánh về hương của hạt cà phê lên men, chúng tơi chỉ kiểm tra ở một chỉ tiêu là chỉ số este - chỉ số quan trọng trong việc đánh giá hương cà phê. Tuy nhiên, một sản phẩm thực phẩm được cho là giá trị sử dụng tốt khơng thể bỏ qua phương pháp đánh giá cảm quan. Do đĩ, nghiên cứu cần hồn thiện khi ứng dụng phương pháp này để đánh giá khách quan mẫu thực nghiệm. 3. Lấy chất lượng cà phê phân chồn làm tiêu chí phấn đấu cải tiến cơng nghệ nâng cao chất lượng cà phê nhân sẽ tiến hành nghiên cứu hệ vi sinh vật yếm khí trong hệ tiêu hĩa của con chồn – tác nhân tạo hương thơm cho cà phê nhân. 4. Ngồi chỉ tiêu tạo este, vai trị của vi khuẩn và nấm men thực nghiệm cịn tạo ra những sản phẩm gì gĩp phần tạo hương cà phê nhân cũng rất cần được xác định.