Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men thạch dừa trên môi trường nước dừa già

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thò Kim Ngọc 1 LỜI MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Mỗi vùng miền thì lại có một loại đặc sản khác nhau nhưng mỗi khi nhắc dừa thì ai ai cũng nghĩ đến “ xứ dừa ở Bến Tre”. Có lẽ là vì khó có loại cây nào có giá trị sử dụng như cây dừa. Cây dừa có rất nhiều cơng dụng và rất hữu ích. Lá dừa dùng để lợp nhà, xơ dừa dùng làm chất đốt, dừa dùng để lấy nước, vỏ dừa dùng làm đồ mỹ nghệ… Và dừa có tác dụng nhiều mặt trong cuộc sống hằng ngày, dừa còn được đơng y dùng làm thuốc phòng và trị bệnh.Ngồi ra dừa còn được dùng trong cơng nghệ sản xuất thực phẩm như kẹo dừa, bánh phồng dừa,… Lượng nước dừa hàng năm dùng để giải khác cũng tương đối, lượng còn lại thải ra ngồi mơi trường nhất là các xí nghiệp nạo sấy cơm dừa. đó cũng là ngun nhân gây ơ nhiễm mơi trường trầm trọng. Do đó, việc tận dụng nước dừa già vào sản xuất là nhu cầu cấp thiết để giải quyết vấn đề mơi trường và làm tăng giá trị sử dụng của cây dừa. Và đó cũng là ngun nhân khiến em chọn đề tài này. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu quy trình sản xuất thạch dừa để giải quyết về vấn đề ơ nhiễm trường và tạo thêm thu nhập cho nơng dân. Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thò Kim Ngọc 2 Hình 1. Cùi dừa và nước dừa 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Thu thập nước dừa già là phế phẩm của các xí nghiệp nạo xấy cơm dừa, cơ sở sản xuất kẹo dừa, dầu dừa,… - Nghiên cứu bổ sung các chất thêm vào mơi trường nhằm tạo ra mơi trường tối ưu để vi khuẩn Acetobacter xylinum có thể lên men tạo thạch dừa tốt nhất. 4. Tình hình nghiên cứu - Qua q trình nghiên cứu các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu và tìm ra được cách để giải quyết vấn đề trên là sử dụng vi khẩn Acetobacter xylinum để lên men nước dừa già tạo ra một món ăn đó là thạch dừa. Vì vậy sản xuất thạch dừa đã giải quyết được các vấn đề đặc ra là tận dụng nước dừa già để giải quyết vấn đề ơ nhiễm mơi trường và tăng giá trị sử dụng của cây dừa. Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thò Kim Ngọc 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Sơ lƣợc về cấu trúc và cơng dụng của thạch dừa 1.1.1. Cấu trúc của thạch dừa Thạch dừa được tạo thành bởi sự lên men của vi khuẩn Axetobacter xylinum trong mơi trường nước dừa già và nước cốt dừa. Thạch dừa là sản phẩm trắng trong như thạch agar, hơi dai, có bản chất hóa học là Polysaccharide nên khơng có giá trị dinh dưỡng cao nhưng kích thích nhu động ruột làm cho việc điều hòa bài tiết được tốt hơn. Chế phẩm từ dừa này còn có tác dụng phòng ngừa ung thư, giảm cân… Cấu trúc của thạch dừa: Bản chất của thạch dừa là một màng nhày có cấu trúc là hemicellulose. Do thạch dừa có bản chất là polysaccharide ngoại bào nên có khả năng ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Cho đến nay, việc ứng dụng thạch dừa mới chỉ dừng lại ở những nghiên cứu chế biến thành những sản phẩm kẹo, jelly, các sản phẩm giải khát. Cấu trúc mạng polysaccharide của thạch dừa: Thạch dừa có cấu trúc mạng là các polysaccharide, chúng sắp xếp khơng theo trật tự, khơng theo quy luật, chúng đan xen vào nhau rất chằng chịt theo mọi phía. Do trong q trình lên men, các vi khuẩn Acetobacter xylinum đã chuyển động hỗn loạn khơng theo quy luật. Đó là ngun nhân tạo nên tính dai và chắc về mọi phía của miếng thạch. Bên cạnh đó, mạng ln ln ngậm một lượng nước đáng kể (99%). Thành phần monosaccharide chính của thạch dừa là socboza nằm ở dạng L-sorbose, thường chứa trong vi khuẩn lên men dịch trái cây. Cơng thức cấu tạo của L-socboza là : CH 2 OH-CO-HOCH-HCOH-HOCH-CH 2 OH. Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thò Kim Ngọc 4 1.1.2. Cơng dụng của thạch dừa Thạch dừa là một loại thức ăn khá phổ biến, nó được dùng làm món tráng miệng dai, trong suốt và rất ngon. Thạch dừa có bản chất hóa học là polysaccharide nên khơng có giá trị dinh dưỡng cao nhưng có đặc tính giúp nhu động ruột tốt, ngồi ra còn giúp ngừa bệnh ung thư và làm đẹp da và giảm nguy cơ bệnh béo phì. 1.2. Vi sinh vật sử dụng trong sản xuất thạch dừa 1.2.1. Đặc điểm của giống vi khuẩn Acetobacter Giống vi khuẩn Acetobacter thuộc họ Pseudomonadieae, phân bố rộng rãi trong tự nhiên và có thể phân lập được các vi khuẩn này từ khơng khí, đất, nước, lương thực thực phẩm, dấm, rượu, bia, hoa quả… Có khoảng 20 lồi thuộc giống Acetobacter đã được phân lập và mơ tả, trong đó có nhiều lồi có ý nghĩa kinh tế. Vi khuẩn Acetobacter: Dạng hình que, tuỳ điều kiện ni cấy (nhiệt độ, thành phần mơi trường ni cấy) mà các vi khuẩn Acetobacter có thể sinh ra các tế bào có hình thái khác biệt dạng kéo dài hoặc phình to ra.  Kích thước thay đổi tuỳ lồi (0,3 - 0,6 x 1,0 - 8,0μm).  Có thể di động (có tiên mao đơn hoặc chu mao), hoặc khơng di động (khơng có tiên mao).  Khơng sinh bào tử.  Hiếu khí bắt buộc.  Chịu được độ acid cao.  Vi khuẩn Acetobacter có khả năng đồng hố nhiều nguồn thức ăn cacbon khác nhau nhưng khơng sử dụng được tinh bột.  Tế bào đứng riêng lẽ hoặc kết thành từng chuỗi.  Có khả năng tạo thành váng trên mơi trường lỏng, khả năng tạo thành váng thay đổi tuỳ loại: o Acetobacter xylinum: tạo thành váng cellulose khá dày và chắc. Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thò Kim Ngọc 5 o Acetobacter orleanoe: tạo thành váng mỏng nhưng chắc. o Acetobacter pasteurianum: tạo thành váng khơ và nhăn nheo. o Acetobacter suboxydans: tạo thành váng mỏng dễ tan rã. o Acetobacter curvum: sinh acid acetic với nồng độ cao nhưng tạo thành váng khơng chắc chắn.  Acetobacter có khả năng đồng hố muối (NH 4 ) + và phân giải pepton. Một số lồi đòi hỏi một số acid amin nhất định như acid pantothenic và các chất khống K, Mg, Ca, Fe, P, S … ở dạng muối vơ cơ, hữu cơ hoặc hợp chất hữu cơ. Do đó bia, dịch tự phân nấm men, nước mạch nha, nước trái cây… là nguồn dinh dưỡng rất tốt cho sự phát triển của vi khuẩn actobacter… Ngồi khả năng oxy hố ethanol thành acid acetic, một số lồi Acetobacter còn tổng hợp được vitamin B 1 , vitamin B 2 , oxy hố sorbit thành đường sorbose (dùng trong cơng nghiệp sản xuất vitamin C)… 1.2.2. Phân loại vi khuẩn Acetobacter Một số lồi quan trọng nhất trong bảng phân loại Acetobacter của J-Frateur (năm 1950). Hình 1.1. Vi khuẩn Acetobacter Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thò Kim Ngọc 6 Acetobacter aceti: trực khuẩn ngắn, khơng chuyển động và chúng có thể liên kết với nhau thành chuỗi dài.Chúng bắt màu vàng với iod, có thể sống ở nồng độ cồn khá cao (11%) và có khả năng oxy hố cồn tạo thành 6% acid acetic. Nhiệt độ phát triển tối ưu của chúng là 34 o C. Nếu nhiệt độ cao q 40 o C sẽ gây ra hiện tượng co tế bào và tạo thành hình quả lê. Thường thấy chúng phát triển trong bia. Hình: 1.2. Vi khuẩn Acetobacter aceti Acetobacter schutzenbachii: trực khuẩn khá dài, tạo thành ván dày, và khơng bền vững, có khả năng tích luỹ trong mơi trường đến 11,5% acid acetic do đó thường được sử dụng để làm giấm theo phương pháp nhanh (phương pháp của Đức). Hình 1.3. Vi khuẩn Acetobacter schutzenbachii Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thò Kim Ngọc 7 Acetobacter suboxydans: tạo thành váng mỏng, dễ vỡ ra, có khả năng chuyển hố glucose thành acid gluconic hay sorbic thành sorbose. Loại vi khuẩn này muốn phát triển bình thường cần được cung cấp một số chất sinh trưởng như acid para aminopenzoic, acid anthoteric, acid nicotinic. Hình 1.4. Vi khuẩn Acetobacter suboxydans Acetobacter orleansen: trực khuẩn dài trung bình khơng di động. Gặp điều kiện nhiệt độ cao có thể sinh ra các tế bào dị hình kéo dài hoặc phình to ra. Tạo ra váng rất dày trên mơi trường dịch thể. Có thể phát triển được có nồng độ rượu cao (10% - 12%) và làm tích luỹ đến 9,5% acid acetic. Thường được dùng trong cơng nghiệp chuyển rượu vang thành giấm (phương pháp của Pháp). Phát triển thích hợp ở nhiệt độ 25 - 30 o C. Hình: 1.5. vi khuẩn Acetobacter orleansen Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thò Kim Ngọc 8 Acetobater xylinum: trực khuẩn khơng di động, tạo thành váng nhăn và khá dày. Váng có chứa hemicellulose nên khi gặp H 2 SO 4 và thuốc nhuộm Iod sẽ bắt màu xanh.Có thể tích luỹ 4,5% acid acetic trong mơi trường. Thường gặp lồi vi khuẩn này cùng với nấm men trong “nấm chè”, còn gọi là “thuỷ hồi sâm”, một loại sản phẩm giải khát bổ dưỡng theo cách làm của nghười Trung Hoa. Đó là một loại nước chua có vị thơm dùng để pha nuớc giải khát trong các gia đình người Trung Hoa, trên mặt nước có một váng vi sinh vật dày được ni sống bằng nước chè và đường. Hình 1.6. Vi khuẩn Acetobacter xylinum. Acetobacter pasteurianum: trực khuẩn ngắn, váng vi khuẩn có dạng khơ và nhăn nheo, váng bắt màu xanh khi nhuộm với thuốc Iod. Có khả năng oxy hố và tạo 6,2% acid acetic. 1.2.3. Phân lập vi khuẩn Acetobacter Vi khuẩn Acetobacter có thể được phân lập từ giấm, rượu, bia, hoa quả, chuối chín, váng giấm Ví dụ: muốn phân lập vi khuẩn acetobacter từ khơng khí, người ta pha rượu thành dung dịch 5 - 6% (hoặc theo kinh nghiệm dân gian, chỉ cần lấy một phần rượu hồ với 7 phần nước lã, đựng trong cốc Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thò Kim Ngọc 9 miệng rộng, giữ ở tủ ấm 30 o C trong 2 - 3 ngày. Rượu sẽ đục và trên bề mặt xuất hiện một váng mỏng. Lấy váng mỏng này pha lỗng ra, và phân lập trên mơi trường thạch dĩa. Để ức chế sự phát triển của các loại nấm men Mycoderma (thường phát triển đồng thời với sự phát triển của vi khuẩn Acetobacter), người ta bổ sung vào mơi trường phân lập 1 – 1,5% acid acetic. Do những ưu điểm vượt trội của chủng Acetobacter xylinum đã được nêu ở trên nên Acetobacter xylinum đựoc ứng dụng trong sản xuất thạch dừa. 1.2.4. Sơ lƣợc về vi khuẩn Acetobacter xylinum Hình 1.7. Vi khuẩn Acetobacter xylinum dưới kính hiển vi. Đặc điểm: Chủng Acetobacter xylinum này có nguồn từ Philippin. Acetobacter xylinum thuộc nhóm vi khuẩn acetic. Theo hệ thống phân loại của nhà khoa học BergeyAcetobacter xylinum thuộc: lớp Schizommycetes, bộ Pseudomonadales  Acetobater xylinum là loại vi khuẩn hình que dài khoảng 2μm, gram âm, đứng riêng lẽ hoặc xếp thành chuỗi, có khả năng di động nhờ tiên mao. Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thò Kim Ngọc 10  Có khả năng tạo váng hemicellulose khá dày, bắt màu với thuốc nhuộm Iod và H 2 SO 4 .  Acetobacter xylinum sinh trưởng ở điều kiện pH < 5,0 nhiệt độ khoảng 28 - 32 o C và có thể tích luỹ 4,5% acid acetic.  Acid acetic là sản phẩm sinh ra trong q trình hoạt động của vi khuẩn, nhưng khi chúng vượt q mức cho phép, chúng sẽ quay ngược trở lại làm ức chế hoạt động của vi khuẩn. Sinh lý, sinh hố:  Acetobacter xylinum hấp thụ đường glucose từ mơi trường ni cấy. Trong tế bào vi khuẩn, glucose này sẽ kết hợp với acid béo tạo thành một tiền chất nằm trên màng tế bào. Kế đó nó được thốt ra ngồi tế bào cùng với một enzyme. Enzyme này có thể polyme hố glucose thành cellulose.  Acetobacter xylinum tạo nên lớp cellulose dày là do mơi trường ni cấy nước dừa có bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết. Cellulose là những polysaccharide khơng tan trong nước mà tan trong mơi trường kiềm. Đó cũng là thành phần chính của màng tế bào thực vật. Polysaccharide của vi sinh vật thường được tích tụ đáng kể trong các mơi trường lỏng. Vi sinh vật có khả năng tổng hợp các oligo và polysaccharide. Lượng các oligo và các polysaccharide nội bào có thể đạt tới 60% trọng lượng khơ của tế bào. Người ta cho rằng thứ tự các gốc đường và tính đặc trưng tham gia của chúng vào chuỗi polysaccharide phụ thuộc vào các enzyme transferase. Acetobacter xylinum sống thích hợp ở nhiệt độ 28 - 32 o C. Ở nhiệt độ này q trình hình thành các sản phẩm trong đó có thạch dừa là tốt nhất. [...]... VÀ PHƢƠNG PHÁP 2.1 Vật liệu Ngun liệu sản xuất thạch dừa Nước dừa Mơi trường sản xuất Chủng vi sinh vật Hình 2.1 Ngun liệu sản xuất thạch dừa Nguồn ngun liệu chính để sản xuất thạch dừa là nước dừa già (lấy từ quả dừa khơ) vào khoảng từ 10 - 12 tháng tuổi Nước dừa: trung bình một trái dừa có chứa 300ml nước, chiếm 25% trọng lượng trái dừa Nước dừa là loại nước giải khát phổ biến vì chứa nhiều chất dinh... vi sinh vật Ở những vùng có nhiều dừa thì sản xuất thạch dừa từ nguồn ngun liệu nước dừa già có hiệu quả kinh tế rất cao bởi nó vừa rất tốt cho q trình lên men lại vừa giải quyết được vấn đề mơi trường (nước dừa già là phế thải từ các nhà máy sản xuất cơm dừa nạo sấy) Tuy nhiên, ở một số vùng khơng có dừa thì vấn đề ngun liệu lại là một trong những điểm hạn chế dẫn đến khó ứng dụng sản xuất ở quy mơ... mơi trường Sau đó làm nguội  Dùng acid acetic 40% chỉnh về pH = 3 - 3,5; chỉnh nhiệt độ đến 2832 C (pH, nhiệt độ thích hợp cho q trình lên men) 2.1.2 Mơi trƣờng ni cấy - Mơi trường 1: Mơi trường nước dừa già Bảng 2.1 Mơi trường nước dừa già Thành phần Hàm lƣợng Acid acetic 5 ml (NH4)2SO4 – SA 8g (NH4)2PO4 2g Sucrose 20g Nước dừa già 1000 ml 33 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thò Kim Ngọc - Mơi trường. .. SVTH: Trần Thò Kim Ngọc - Mơi trường 2: Mơi trường nước cốt dừa Bảng 2.2 Mơi trường nước cốt dừa Tỉ lệ cơm dừa/ nƣớc 1/10 (g/ml) SA (%) 0,6 DAP 0,6 Sucrose (%) 6 - Mơi trường 3: Mơi trường nước ép dứa 1 Bảng 2.3 Mơi trường nước ép dứa 1 Tỉ lệ dứa/nƣớc (g/ml) 1/10 SA (%) 0,8 DAP (%) 0,6 Sucrose (%) 2 - Mơi trường 4: Mơi trường nước ép dứa 2 Bảng 2.4 Mơi trường nước ép dứa 2 Tỉ lệ dứa/nƣớc (g/ml) 1/30 SA... bệnh nấm, nẻ da… Hình 1.8 Nước dừa già 12 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thò Kim Ngọc 1.3.4 Các giống dừa ở Việt Nam 1.3.4.1 Các giống dừa uống nƣớc Dừa uống nước thuộc nhóm dừa lùn, cho trái sớm, năng suất cao, số trái trên qy nhiều, nước có vị ngọt thanh Dừa xiêm xanh: Cho trái rất sai, khi trổ buồng chuỗi bơng có màu hơi vàng, kết trái từ 20 trái trở lên trên 1 buồng Nước uống có độ ngọt thanh,... thức với tỉ lệ là 10%, pH = 5,0, hấp khử trùng ở 121 oC, 1 atm, trong 15 phút 2.2.2 Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ sucrose bổ sung vào mơi trƣờng nƣớc dừa già đến trạng thái cấu trúc của thạch dừa Bảng 2.6 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ sucrose bổ sung vào mơi trường nước dừa già đến trạng thái cấu trúc của thạch dừa NT S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 Nồng độ Sucrose (%) 0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 36 ... to và cơm dừa dày Thân cây cao, gốc to và tuổi thọ cao, phù hợp cho việc chế biến các sản phẩm có giá trị kinh tế cao như kẹo dừa, cơm dừa nạo sấy, sữa dừa, bột sữa dừa Hình 1.13 Dừa ta xanh và ta vàng 16 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thò Kim Ngọc 1.3.4.3 Các giống dừa có giá trị kinh tế cao Dừa dứa: Đặc điểm nổi bật của giống Dừa dứa là khơng chỉ nước dừa mà các thành phần khác của cây dừa như lá,... của các loại đƣờng bổ sung vào mơi trƣờng nƣớc dừa đến sự hình thành thạch dừa Bảng 2.5 Khảo sát ảnh hưởng của các loại đường bổ sung vào mơi trường lên men Nghiệm thức (nt) Gl S L M D Ga ĐC Loại đƣờng Glucose Sucrose Lactose Maltose Dextrin Galatose Khơng bổ sung đường Nồng độ (%) 10 10 10 10 10 10 0 Mơi trường nước dừa già có bổ sung một trong các loại đường (Glucose, sucrose, lactose, maltose, dextrin,... bệnh sau đây:  Uống nước dừa hàng ngày có tác dụng điều trị chứng viêm nhiệt, háo khát, mồ hơi ra nhiều, nước tiểu ít và đỏ 11 Khóa luận tốt nghiệp  SVTH: Trần Thò Kim Ngọc Trị bệnh mẩn ngứa, nấm da: Dập vỏ quả dừa, sắc lấy nước để rửa ngồi vết thương, có tác dụng thanh nhiệt, giải độc, sát trùng, chữa bệnh mẩn ngứa, nấm da  Dừa già người ta lấy cơm dừa dùng để làm dầu dừa Dầu dừa dùng bơi ngồi ra... điểm của giống dừa Sáp là cơ mềm sền sệt, dầy, mùi thơm đặc trưng, nước ít hoặc khơng có nước Dừa sáp dùng để ăn tươi, làm kem hay bánh kẹo vì cơm dừa rất béo Trọng lượng trái dừa khơ trung bình từ 1,2 - 1,5 kg, năng suất từ 40 - 80 trái/cây/năm, mỗi buồng chỉ cho khoảng 1 - 2 trái sáp Giá một trái dừa sáp hiện nay cao gấp 20 lần so với giá trái dừa bình thường Dừa sáp được xem là giống dừa có giá trị . Acetobacter xylinum có thể lên men tạo thạch dừa tốt nhất. 4. Tình hình nghiên cứu - Qua q trình nghiên cứu các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu và tìm ra được cách để giải quyết vấn đề trên là sử dụng vi. xylinum để lên men nước dừa già tạo ra một món ăn đó là thạch dừa. Vì vậy sản xuất thạch dừa đã giải quyết được các vấn đề đặc ra là tận dụng nước dừa già để giải quyết vấn đề ơ nhiễm mơi trường. - Thu thập nước dừa già là phế phẩm của các xí nghiệp nạo xấy cơm dừa, cơ sở sản xuất kẹo dừa, dầu dừa, … - Nghiên cứu bổ sung các chất thêm vào mơi trường nhằm tạo ra mơi trường tối ưu để vi