Tài liệu Nghiên cứu quy trình sản xuất rượu vang trái cây từ nước dừa cocos nucifera tại phú yên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG LÊ THỊ THÚY HẰNG NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TRÁI CÂY TỪ NƯỚC DỪA Cocos nucifera TẠI PHÚ YÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHÁNH HÒA – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG LÊ THỊ THÚY HẰNG NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TRÁI CÂY TỪ NƯỚC DỪA Cocos nucifera TẠI PHÚ YÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngành : Công nghệ thực phẩm Mã số: 60540101 Quyết định giao đề tài: 1031/QĐ-ĐHNT ngày 23/10/2017 Quyết định thành lập HĐ: Ngày bảo vệ: 27/10/2018 Người hướng dẫn khoa học: TS. THÁI VĂN ĐỨC Chủ tịch hội đồng: PGS. TS. VŨ NGỌC BỘI Phòng Đào tạo Sau đại học: KHÁNH HÒA - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài: “Nghiên cứu quy trình sản xuất rượu vang trái cây từ nước dừa Cocos nucifera tại Phú Yên” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình khoa học nào khác cho tới thời điểm này. Khánh Hòa, ngày 05 tháng 09 năm 2018 Tác giả luận văn Lê Thị Thúy Hằng iii LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của quý phòng ban trường Đại học Nha Trang, trường Cao đẳng nghề Phú Yên đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi được hoàn thành đề tài. Đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của TS. Thái Văn Đức và TS. Lê Xuân Sơn đã giúp tôi hoàn thành tốt đề tài. Tiếp theo, tôi xin được dành lời cảm ơn đến Quí thầy cô Khoa CNTP – Hóa dầu đã tạo điều kiện cho tôi về hóa chất và trang thiết bị thí nghiệm trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Và cuối cùng, tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình và tất cả bạn bè, đồng nghiệp vì những tình cảm của họ là nguồn động viên tinh thần lớn lao đối với tôi, luôn ủng hộ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Khánh Hòa , ngày 05 tháng 09 năm 2018 Tác giả luận văn Lê Thị Thúy Hằng iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.......................................................................................................... iii LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................iv MỤC LỤC .......................................................................................................................v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................... viii DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................ix DANH MỤC CÁC HÌNH ...............................................................................................x TRÍCH YẾU CỦA LUẬN VĂN.................................................................................. xii MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................3 1.1. TỔNG QUAN VỀ DỪA ..........................................................................................3 1.1.1. Nguồn gốc và thành phần của quả dừa..................................................................3 1.1.2. Sản lượng dừa trong nước và trên thế giới ............................................................8 1.1.3. Các nghiên cứu bảo quản nước dừa ....................................................................10 1.2. TỔNG QUAN VỀ NẤM MEN..............................................................................11 1.2.1. Đặc điểm hình thái nấm men...............................................................................11 1.2.2. Giới thiệu về chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae)...........12 1.3. QÚA TRÌNH LÊN MEN RƯỢU ETHANOL VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG.... 15 1.3.1. Quá trình lên men rượu ethanol...........................................................................15 1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men ......................................................22 1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC THUỘC LĨNH VỰC SẢN XUẤT RƯỢU VANG TRÁI CÂY ......................................................................25 1.4.1. Các nghiên cứu trong nước..................................................................................25 1.4.2. Các nghiên cứu ngoài nước .................................................................................27 CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .........29 2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU ............................................................................................29 2.1.1. Nguyên liệu chính................................................................................................29 2.1.2. Nguyên liệu phụ ..................................................................................................29 v 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..........................................................................30 2.2.1. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát.................................................................................30 2.2.2. Bố trí thí nghiệm kháo sát điều kiện bảo quản nước dừa....................................33 2.2.3. Bố trí thí nghiệm nhân giống nấm men...............................................................35 2.2.4. Bố trí thí nghiệm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men............35 2.2.5. Tối ưu hóa công đoạn lên men theo mô hình Box-Wilson ................................40 2.2.6. Nghiên cứu bảo quản sản phẩm rượu vang từ nước dừa.....................................42 2.3. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH..............................................................................43 2.3.1. Thu và xử lý mẫu.................................................................................................43 2.3.2. Phương pháp đánh giá chất lượng cảm quan ......................................................43 2.3.3. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa học .......................................................44 2.3.4. Phương pháp phân tích vi sinh vật ......................................................................44 2.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ......................................................................44 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................................45 3.1. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CHỦ YẾU CỦA NƯỚC DỪA PHÚ YÊN ...............................................................................................45 3.2. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐIỀU KIỆN BẢO QUẢN NƯỚC DỪA ....................46 3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng nước dừa sau thời gian bảo quản 24 giờ..... 46 3.2.2. Ảnh hưởng của pH đến chất lượng nước dừa sau thời gian bảo quản 24 giờ.....47 3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến chất lượng nước dừa ............................48 3.3. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG SINH TRƯỞNG CỦA SACCHAROMYCES CEREVISIAE TRÊN MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY NƯỚC DỪA ..............................48 3.4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN .....................................................................................................................50 3.4.1. Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô hòa tan đến chất lượng rượu vang trái cây từ nước dừa....................................................................................................................50 3.4.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến chất lượng rượu vang trái cây từ nước dừa.......53 3.4.3. Ảnh hưởng của pH dịch lên men đến chất lượng rượu vang trái cây từ nước dừa.....55 3.4.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men đến chất lượng rượu vang trái cây từ nước dừa ....57 vi 3.4.5. Ảnh hưởng của thời gian lên men đến chất lượng rượu vang trái cây từ nước dừa....... 59 3.5. TỐI ƯU HÓA CÔNG ĐOẠN LÊN MEN .............................................................65 3.6. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BẢO QUẢN SẢN PHẨM RƯỢU VANG TRÁI CÂY TỪ NƯỚC DỪA ...........................................................................................................70 3.6.1. Kết quả đánh giá các chỉ tiêu hóa lí và vi sinh của sản phẩm sau thời gian bảo quản ...............................................................................................................................70 3.6.2. Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm sau thời gian bảo quản ............................72 3.7. ĐỀ XUẤT QUI TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG TRÁI CÂY TỪ NƯỚC DỪA..74 3.7.1. Qui trình...............................................................................................................74 3.7.2. Thuyết minh quy trình .........................................................................................75 3.8. TÍNH TOÁN SƠ BỘ CHI PHÍ GIÁ THÀNH SẢN PHẨM TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM .......................................................................................................................76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................78 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................80 PHỤ LỤC vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT S. cerevisiae Saccharomyces cerevisiae ANOVA Analysis Of Variance: Phân tích phương sai TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 0 Bx Độ Brix TB Tế bào QCVN Qui chuẩn Việt Nam viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần khoáng của nước dừa trưởng.......................................................6 Bảng 1.2. Bảng so sánh thành phần hóa học của nước dừa già và nước dừa non ...............7 Bảng 1.3. Diện tích trồng dừa và sản lượng thu được của các tỉnh đến năm 2014.........8 Bảng 1.4. Diện tích trồng và sản lượng dừa thu được của tỉnh Phú Yên năm 2014 .......9 Bảng 1.5. Bảng Diện tích, sản lượng dừa các nước .....................................................10 Bảng 2.1. Miền thí nghiệm của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men ..............41 Bảng 2.2. Điều kiện thí nghiệm.....................................................................................41 Bảng 2.3. Ma trận quy hoạch thực nghiệm và số lượng thí nghiệm .............................41 Bảng 2.4. Địa điểm và thời gian thu mẫu để nghiên cứu ..............................................43 Bảng 3.1. Hàm lượng một số thành phần hóa học chủ yếu trong nước dừa .................45 Bảng 3.2. Hàm lượng chất khô còn lại sau thời gian lên men 12 ngày.........................51 Bảng 3.3. Nồng độ Ethanol tại các điều kiện khác nhau...............................................66 Bảng 3.4. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến nồng độ Ethanol.................................67 Bảng 3.5. Kết quả phân tích phương sai ANOVA nồng độ cồn (Ethanol) ...................68 Bảng 3.6. Kết quả thực nghiệm kiểm tra kết quả tối ưu................................................70 Bảng 3.7. Kết quả các chỉ tiêu sau thời gian bảo quản..................................................71 Bảng 3.8. Bảng điểm đánh giá cảm quan của sản phẩm A và sản phẩm B...................73 Bảng 3.9. Hoạch toán chi phí thành phẩm.....................................................................76 ix DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Hình ảnh cây dừa.............................................................................................3 Hình 1.2. Cấu tạo quả dừa...............................................................................................4 Hình 1.3. Sự phát triển của quả dừa ...............................................................................5 Hình 1.4. Quả dừa già khi thu hoạch...............................................................................9 Hình 1.5. Hình dạng tế bào nấm men............................................................................13 Hình 1.6. Tế bào nấm men nẩy chồi để lại sẹo lồi ........................................................13 Hình 2.1. Quả và nước dừa già 12 tháng tuổi ...............................................................29 Hình 2.2. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát...........................................................................31 Hình 2.3. Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ....................................................33 Hình 2.4. Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của pH ............................................................34 Hình 2.5. Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian bảo quản ...................................34 Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm nuôi tăng sinh khối nấm men ..................................35 Hình 2.7. Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất khô hòa tan ....................36 Hình 2.8. Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men ...........................................37 Hình 2.9. Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của pH ............................................................38 Hình 2.10. Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ..................................................38 Hình 2.11. Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian lên men hiếu khí..........................39 Hình 2.12. Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian lên men kỵ khí..........................40 Hình 2.13. Sơ đồ nghiên cứu bảo quản sản phẩm.........................................................43 Hình 3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến chất lượng của nước dừa .................46 Hình 3.2. Ảnh hưởng của pH đến chất lượng cảm quan nước dừa...............................47 Hình 3.3. Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến chất lượng nước dừa ......................48 Hình 3.4. Đường cong sinh trưởng của S. cerevisiae trên môi trường nước dừa .........49 Hình 3.5. Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô đến quá trình lên men .........................51 Hình 3.6. Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô đến giá trị cảm quan sản phẩm ...........52 Hình 3.7. Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến hàm lượng chất khô ...............................53 Hình 3.8. Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến độ cồn thu được .....................................53 Hình 3.9. Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến giá trị cảm quan sản phẩm .....................54 x Hình 3.10. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng chất khô...............................................55 Hình 3.11. Ảnh hưởng của pH đến độ cồn thu được.....................................................55 Hình 3.12. Ảnh hưởng của pH đến giá trị cảm quan sản phẩm ....................................57 Hình 3.13. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng chất khô.......................................58 Hình 3.14. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ cồn thu được.............................................58 Hình 3.15. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến giá trị cảm quan sản phẩm ............................59 Hình 3.16. Ảnh hưởng của thời gian lên men hiếu khí đến hàm lượng chất khô còn lại .......................................................................................................................................60 Hình 3.17. Ảnh hưởng của thời gian lên men hiếu khí đến quá trình lên men .............61 Hình 3.18. Ảnh hưởng của thời gian lên men đến hàm lượng chất khô còn lại............63 Hình 3.19. Ảnh hưởng của thời gian lên men kỵ khí đến hàm lượng acid tổng số.......63 Hình 3.20. Ảnh hưởng của thời gian lên men kỵ khí đến độ cồn sinh ra......................64 Hình 3.21. Mặt đáp tối ưu thực nghiệm của các yếu tố đến nồng độ cồn .....................69 Hình 3.22. Sản phẩm đánh giá cảm quan ......................................................................73 Hình 3.23. Kết quả đánh giá cảm quan của 2 sản phẩm rượu vang ..............................73 Hình 3.24. Qui trình sản xuất rượu vang từ nước dừa...................................................74 xi TRÍCH YẾU CỦA LUẬN VĂN Tên luận văn: “Nghiên cứu quy trình sản xuất rượu vang trái cây từ nước dừa Cocos nucifera tại Phú Yên” Mục tiêu đạt được là: Xây dựng quy trình sản xuất rượu vang trái cây từ nước dừa Phú Yên nhằm sản xuất sản phẩm đồ uống có lợi cho sức khỏe và đa dạng hóa các sản phẩm từ dừa. Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm được sử dụng bao gồm các phương pháp đánh giá chất lượng cảm quan, phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa học (protein, tro, lipit, aldehyt, methanol, độ cồn, acid tổng số, diaxetyl, SO2 tổng,…) và phương pháp phân tích vi sinh vật. Các phương pháp xử lý số liệu và đánh giá kết quả đảm bảo yêu cầu khách quan về độ chính xác cho phép với sự hỗ trợ của phần mềm Ms. Excel 2010 và SPSS 16.0. Kết quả phân tích một số thành phần hóa học chủ yếu của nước dừa 12 tháng tuổi Cocos nucifera thu mẫu ở Huyện Sông cầu tỉnh Phú Yên cho thấy hàm lượng chất khô hòa tan 4,10 ± 0,000Bx; pH 5,43 ± 0,06; hàm lượng đường khử 0,34 ± 0,05%; hàm lượng đường tổng 2,13 ± 0,06%; hàm lượng protein 0,77 ± 0,03%; hàm lượng tro 0,41 ± 0,05%; hàm lượng lipit 0,15 ± 0,04%. Luận văn đã nghiên cứu điều kiện tối ưu cho quá trình bảo quản nước dừa nguyên liệu theo phương pháp cảm quan. Kết quả cho thấy ở điều kiện nhiệt độ 100C và pH 5, thời gian bảo quản có thể kéo dài đến 18 ngày. Nghiên cứu điều kiện tối ưu cho quá trình lên men rượu vang trái cây từ nước dừa với: Hàm lượng chất khô 22%, thời gian lên men 10 ngày, tỉ lệ nấm men 6,5% so với dịch lên men, pH dịch lên men 4,6, nhiệt độ lên men 310C thu được rượu vang trái cây có độ cồn 9,67%. Luận văn đã xây dựng qui trình sản xuất sản phẩm rượu vang trái cây từ nước dừa Cocos nucifera Phú Yên và sản phẩm rượu vang trái cây từ nước dừa sản xuất theo quy trình đạt tiêu chuẩn an toàn thực phẩm về hóa học và vi sinh vật, với chi phí nguyên vật liệu là 49.000 đồng /500ml sản phẩm. Từ khóa: Phú Yên, nước dừa, lên men, rượu vang, nấm men Saccharomyces cerevisiae. xii MỞ ĐẦU Rượu vang trái cây đã được con người biết đến và sử dụng cách đây vài thế kỷ. Dần dần sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, đặc biệt khi ngành công nghệ thực phẩm và công nghệ vi sinh ngày càng phát triển thì các sản phẩm về rượu vang được cải tiến không ngừng về chất lượng và cả về chủng loại nhằm đáp ứng thị hiếu người tiêu dùng. Hơn nữa, con người ngày càng hiểu rõ hơn giá trị dinh dưỡng và hiệu quả kinh tế của các sản phẩm về rượu vang trái cây mà giờ đây chúng có mặt hầu hết các nước trên thế giới. Việt Nam là một nước nằm trong khu vực có khí hậu nhiệt đới ẩm với đa dạng các loại cây trái: nho, xoài, dứa, mít,... rất thích hợp cho sản xuất rượu vang trái cây, trong đó quả dừa cũng không ngoại lệ. Dừa phát triển tốt trên đất pha cát và có khả năng chống chịu mặn tốt cũng như ưa thích các nơi sinh sống có nhiều nắng và lượng mưa trung bình (750 ÷ 2.000 mm) hàng năm, điều này giúp nó trở thành loại cây định cư bên các bờ biển nhiệt đới một cách tương đối dễ dàng [63]. Ở Phú Yên, dừa được trồng nhiều trên khắp miền quê từ miền núi đến đồng bằng đặc biệt là những vùng ven biển như: Sông Cầu, Tuy An,… Thành phần của nước dừa bao gồm các hợp chất carbohydrate (glucose, fructose, sucrose và sorbitol), các acid amin thiết yếu (lysine, histidine, tyrosine và tryptophan) và một phần nhỏ các acid hữu cơ (acid tartaric, citric và malic), protein, các loại vitamin, khoáng chất,... thích hợp cho quá trình lên men [37], [48], [53], [64]. Tuy nhiên, hiện tại, đa số các nhà máy chế biến các sản phẩn từ trái dừa như cơm dừa sấy, dầu dừa,... nước dừa chưa được tận dụng mà phải đổ thải, gây lãng phí, gây ô nhiễm môi trường. Nhằm tận dụng nước dừa để tạo ra loại rượu vang mang đậm hương vị Việt, có lợi cho sức khỏe, làm tăng giá trị từ trái dừa, đồng thời giải quyết đề ô nhiễm môi trường, việc “Nghiên cứu quy trình sản xuất rượu vang trái cây từ nước dừa Cocos nucifera tại Phú Yên” là cần thiết. Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng quy trình sản xuất rượu vang trái cây từ nước dừa Phú Yên nhằm sản xuất sản phẩm đồ uống có lợi cho sức khỏe và đa dạng hóa các sản phẩm từ dừa. 1 Nội dung nghiên cứu - Đánh giá hàm lượng một số thành phần hóa học chủ yếu trong nước dừa Phú Yên. - Nghiên cứu điều kiện bảo quản nước dừa nguyên liệu. - Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men. - Tối ưu hóa điều kiện lên men rượu. - Sản xuất thử nghiệm và đánh giá chất lượng sản phẩm đồ uống lên men từ nước dừa theo thời gian bảo quản. - Sơ bộ tính giá chi phí nguyên vật liệu. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài. Đề tài rượu vang trái cây sản xuất từ nước dừa Phú Yên là ý tưởng mới, chưa ai thực hiện và có tính khả thi cao. Kết quả nghiên cứu của đề tài có ý nghĩa khoa học và là nguồn tài liệu tham khảo phục vụ cho nghiên cứu và giảng dạy về kỹ thuật lên men rượu vang nói chung và lên men rượu vang trái cây từ nước dừa nói riêng. Kết quả của đề tài là cơ sở để các doanh nghiệp nghiên cứu ứng dụng trong sản xuất rượu vang trái cây từ nước dừa, góp phần làm tăng thu nhập của người dân, phát triển kinh tế địa phương vùng trồng dừa. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Nước dừa từ các quả dừa có độ chín khoảng 12 tháng tuổi của giống dừa ta Cocos nucifera được trồng tại các vùng ven biển thuộc huyện Sông Cầu của tỉnh Phú Yên. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. TỔNG QUAN VỀ DỪA 1.1.1. Nguồn gốc và thành phần của quả dừa 1.1.1.1. Nguồn gốc Dừa có tên khoa học là Cocos nucifera L. Đây là cây thuộc ngành Hiển hoa bí tử, lớp đơn tử diệp, bộ spacidiflorale, họ Palmae, chi Cocos, loài Nucifera [4]. Hình 1.1. Hình ảnh cây dừa Dừa được tìm thấy trên khắp các vùng có khí hậu nhiệt đới, đặc biệt là các vùng có vị trí thấp. Nó đã được biết đến từ hàng ngàn năm và không ai biết “quê hương” của nó, có lẽ những nơi có khả năng nhất là Malaysia hay Indonesia, nhưng một điều chắc chắn, nó đã được lan truyền thông qua các vùng nhiệt đới bởi con người và đã trở thành một tính năng tiêu biểu [49]. Cây dừa di thực đến Việt Nam từ thế kỷ XIX, được phổ biến vào đầu thế kỷ XX chủ yếu ở các tỉnh Trung bộ và Nam bộ đặc biệt là Bến Tre, do sự du nhập giống dừa từ các thương thuyền của những doanh nhân từ Malaysia, Philippin ra vào các cảng biển Việt Nam thời đó [65]. Ngày nay, Việt Nam là một trong những quốc gia có diện tích trồng dừa cao trong khu vực. Dừa được trồng nhiều ở các tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long như Bến Tre đang dẫn đầu cả nước về diện tích trồng dừa với 45.000ha trong tổng số 150.000ha của cả nước [65]. Ở một số tỉnh ven biển miền trung như Bình Định là tỉnh có diện tích trồng dừa lớn thứ hai cả nước sau Bến Tre với gần 13.000ha. Ở miền Bắc vùng trồng dừa nhiều nhất là Thanh Hóa với sản lượng hàng năm khoảng 40 triệu trái, chiếm đến 2/3 tổng sản lượng dừa quả ở miền Bắc [2]. 3 Cây dừa là cây trồng lâu năm quanh năm. Thông thường nó ra hoa mỗi tháng. Cây có thể tồn tại hơn 70 năm và cho ra dừa đến 13 lần một năm [36]. Trong bối cảnh kinh tế phát triển theo hướng kỹ thuật cao ngày nay, cây dừa không chỉ đơn thuần có giá trị thương mại mà còn có giá trị xã hội. Người ta ước tính có khoảng 100 sản phẩm được làm trực tiếp từ dừa, chẳng hạn: nhiều sản phẩm thực phẩm như kẹo dừa, thạch dừa, cơm dừa sấy, sữa bột dừa, dầu; các sản phẩm mỹ nghệ như: vỏ dừa cắt, thảm xơ dừa…. hoặc phân bón từ mụn dừa [2], [65]. 1.1.1.2. Thành phần sinh hóa của quả dừa Trái dừa thuộc loại quả hạch, nhân cứng. Trái gồm có ba phần là ngoại quả bì (phần vỏ bên ngoài được phủ cutin), trung quả bì (xơ dừa) và nội quả bì bao gồm gáo, nước và cơm dừa. Hình 1.2. Cấu tạo quả dừa Quả dừa phải mất từ 11 đến 12 tháng mới trưởng thành đầy đủ. Sau 5 tháng, quả bắt đầu hình thành một lớp mỏng thạch xung quanh bên trong của vỏ nâu cứng. Nước dừa là chất lỏng bên trong trái dừa non (quả của cây dừa). Khi quả chín, nước dừa đang dần thay thế bằng cơm dừa và không khí (hình 1.3). Từng ngày, cơm dừa phát triển và thay thế nước bằng tế bào lưu trữ chất béo [33]. Khi trưởng thành đầy đủ (12 tháng), nước dừa chiếm khoảng 15% đến 30% trọng lượng của quả. Lượng nước dừa có thể được thu hoạch từ mỗi quả là khoảng 300 ml, nhưng phụ thuộc rất lớn vào giai đoạn trưởng thành và sự đa dạng của dừa. 4 Hình 1.3. Sự phát triển của quả dừa [20] 1.1.1.3. Thành phần dinh dưỡng của nước dừa Nước dừa nằm trong khoang bên trong quả là vô trùng và có chứa các thành phần như đường hòa tan, protein, các chất chống oxi hóa, các vitamin, khoáng chất và một lượng rất nhỏ chất béo, chúng là nguồn cung cấp và tạo ra cân bằng điện giải đẳng trương tốt cũng như là nguồn thực phẩm bổ dưỡng. Trung bình một trái dừa có chứa 300ml nước, chiếm khoảng 22% trọng lượng trái dừa [20]. Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để hiểu những thay đổi về hàm lượng dinh dưỡng của trái dừa trong giai đoạn trưởng thành của chúng. Chất béo và hàm lượng đạm đã được tìm thấy tăng từ tháng sáu cho đến khoảng chín tháng, điều này được cho là do sự phát triển nội nhũ [36]. Đường là phần chính của chất rắn hòa tan trong nước dừa [40], [45]. Trong nước dừa non ban đầu chủ yếu đường tồn tại ở dạng glucose và fructose. Trong những tháng đầu của quá trình trưởng thành, lượng đường sẽ tăng từ 1,5% lên khoảng 5,0 ÷ 5,5%. Các loại đường chính trong nước dừa trưởng thành là sucrose, sorbitol, glucose và fructose [27], [44], tiếp theo là các loại đường nhỏ bao gồm galactose, xylose và mannose. Theo thời gian trưởng thành của quả dừa, đường sucrose tăng và hàm lượng đường glucose và fructose giảm dần trong nước dừa [36], [59]. Trong nước dừa già có chứa các loại đường khử (glucose và fructose) và đường không khử (saccharose), trong đó đường saccharose chiếm khoảng 90% tổng hàm lượng đường. Hàm lượng đường tổng trong nước dừa già (12 tháng tuổi) đạt 3,42g/100g [35], [48], thích hợp làm nguồn cung cấp carbon trong quá trình lên men. Thành phần thứ hai về số lượng là khoáng, chiếm 0,4% đến 1% khối lượng chất lỏng, nhưng có hầu hết các chất khoáng cần thiết cho cơ thể như canxi, sắt, magiê, phốt pho, kali và natri [20], đặc biệt kali là nguyên tố khoáng chính trong nước dừa [45]. 5 Bảng 1.1. Thành phần khoáng của nước dừa trưởng thành, theo các tác giả khác nhau thể hiện trong danh sách tài liệu tham khảo K Cl S Ca Na Mg P Mn Al Zn mg/100ml Fe Cu Nguồn µg/100ml Pue 356 - - 46,0 31,0 14,0 - - - 0,03 - - A.G và cộng sự (1992) [45] Santoso U. 255 - 4 31,3 15,9 9,3 12,6 0,08 0,06 0,02 16 29,3 và cộng sự (1996) [45] Thampan 247 108 80 40,0 48,0 15,0 6,3 - - - 79 P.K. và cộng sự 26,0 (2004) [52] Richter 164 131 - 18,2 4,1 7,8 21,0 - - - - E.M. và cộng sự (2005) [46] Uphade 273 - - 47,7 45,4 11,7 9,2 - - - 112 B.K. và cộng sự 28,7 (2008) [55] Thành phần vitamin C trong nước dừa thay đổi từ 20 ÷ 40mg/l. Đây không phải là cao so với các loại trái cây khác như cam hoặc sơ ri, nhưng nó đủ để ngăn chặn quá trình oxi hóa trong một thời gian [29]. Các vitamin nhóm B có mặt trong nước dừa như: B1, B2, B3, B5, B6, B7 và B9 [50] với 0,64 mg/ml acid nicotic và 0,52 mg/ml acid panthotenic [52]. Trong nước dừa, protein chiếm khoảng 0,1%, có chứa acid amin alanine, arginine, cysteine và serine với hàm lượng nhỏ, không cân đối nên không đủ nguồn nitơ cho nấm men sử dụng [50]. Do đó, trong quá trình lên men phải cung cấp thêm nguồn nitơ cho nấm men [20]. 6 Bảng 1.2. Bảng so sánh thành phần hóa học của nước dừa già và nước dừa non [48] Loại dừa STT 1 Thành phần hóa học Non (6 tháng) Trưởng thành (12 tháng) Trung bình trọng lượng của 565 393 dừa (g) 2 Nước (g/100g) 94,18 94,45 3 Chất khô (g/100g) 5,82 5,55 4 Protein (g/100g) 0,12 0,52 5 Tổng số lipid (chất béo) (g/100g) 0,07 0,15 6 Tro (g/100g) 0,87 0,47 7 Carbohydrate (g/100g) 4,76 4,41 Đường tổng (g/100g) 5,22 3,42 Sucrose (g/100g) 0,06 0,51 Glucose (g/100g) 2,61 1,48 Fructose (g/100g) 2,55 1,43 Ca 27,35 31,64 Fe 0,02 0,02 Mg 6,4 9,44 P 4,66 12,77 K 203,7 257,52 Na 1,75 16,10 Zn 0,07 0,02 Cu 0,01 0,03 Mn 0,12 0,08 S 0,58 Al 0,07 0,06 0,05 0,08 C 7,41 7,08 B1 7,41 7,08 B2 Dấu vết 0,01 B3 0,01 0,01 B5 Không phát hiện Không phát hiện 8 Ion vô cơ (mg/100g) 9 Boron (B) 3 Vitamins (mg/100dm ) 10 7 Ngoài đường, khoáng chất, protein, vitamin, một phần nhỏ bao gồm các hợp chất thơm. Nước dừa có một hương vị đặc trưng nhờ vào các acid hữu cơ malic, succinic, citric, tartaric và acid axetic [48], [54]. Các hợp chất chính của nước dừa trưởng thành là nonanal (14,2%), nonanol (11,2%), heptanal (8,2%), octanoate ethyl (6,2%), heptanol (5,3%) và 2-nonanol (5,1%), octalactone (12,6%), ethyl octanoate (9,6%), nonanal (8,4%), acid nonanoic (7,2%), decanol (6,8%), decanal (6,2%) và nonanol (6,1%). Rượu, xeton, thiol, acid cacboxylic, phenol và este với chuỗi carbon ngắn cũng được phát hiện trong tinh dầu của nước dừa [25]. Độ pH của nước dừa dao động từ gần 4,5 lên đến gần 6 [22], [26], [31], [36], [43]. Nước dừa cũng có chứa các enzym gây ra màu nâu trong cả nước và thịt dừa, trong đó có một enzym là phenoloxidase (PPO) [41]. Vì sự thay đổi theo thời gian và sự hiện diện của enzym, nên khi sản xuất, nước dừa phải chọn đúng tháng tuổi để thu hoạch dừa và thường cho phép bảo quản không quá một tuần ở nhiệt độ làm lạnh nếu nước dừa chưa được chế biến hoặc xử lý [36], [57]. 1.1.2. Sản lượng dừa trong nước và trên thế giới Tại Việt Nam, theo Niên giám thống kê các tỉnh Khánh Hòa, Bình Định, Bạc Liêu, Tiền Giang, Bến Tre, diện tích trồng dừa và sản lượng thu hoạch dừa được thể hiện tại bảng 1.3 [61]. Bảng 1.3. Diện tích trồng dừa và sản lượng thu được của các tỉnh đến năm 2014 STT Tỉnh Diện tích trồng (ha) Diện tích thu hoạch (ha) Sản lượng (tấn/triệu trái) 1 Khánh Hòa 1.805 1.717 8.108 2 Bình Định 9.339 9.184 100.092 3 Bạc Liêu 4.580 4.580 19.032 4 Tiền Giang 14.988 13.414 106.185 5 Bến Tre 67.382 56.537 525.813 6 Phú Yên 1.467 1.401 19.795 8