Khảo sát quá trình lên men sản xuất trà kombucha dâu tằm

Kombucha là một loại đồ uống tốt cho sức khỏe, truyền thốngđược sản xuất lên men trà và đường với môi trường nuôi cấy cộngsinh của vi khuẩn và nấm men.. Một ví dụ nổi bật là trà kombucha

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC - MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌCNGÀNH: KỸ THUẬT THỰC PHẨM CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT THỰC PHẨM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC - MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC

NGÀNH: KỸ THUẬT THỰC PHẨM CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT THỰC PHẨM

Tên đề tài : KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH LÊN MEN SẢN XUẤT TRÀ

Giới thiệu tổng quát

Ý nghĩa khoa học của đề tài

Mục tiêu nghiên cứu

Đối tượng, phạm vi và giới hạn của đề tài

Chương 1: Tổng quan lý thuyết

1.1 Tổng quan về nguyên liệu trà đen

1.2 Tổng quan về kombucha

1.3 Tổng quan về dâu tằm

1.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

2.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

2.2 Đối tượng nghiên cứu

2.3 Hóa chất và thí nghiệm sử dụng

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.5 Bố trí thí nghiệm

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

Kombucha là một loại đồ uống tốt cho sức khỏe, truyền thốngđược sản xuất lên men trà và đường với môi trường nuôi cấy cộngsinh của vi khuẩn và nấm men Việc tiêu thụ đồ uống kombuchangày càng tăng và kombucha được bán trên thị trường rất phổ biến.Trên thế giới kombucha như một trong những loại đồ uống có nồng

độ cồn thấp nổi tiếng nhất Trà kombucha được khẳng định là loại đồuống có lợi cho sức khỏe con người vì chúng chứa nhiều hoạt tính

sinh học Đây cùng là lý do tôi chọn đề tài ‘‘Khảo sát quá trình lên

men sản xuất trà Kombucha dâu tằm’’

Sau thời gian thực hiện đề tài ‘‘Khảo sát quá trình lên men sản xuất trà Kombucha dâu tằm’’ dưới sự hướng dẫn tận tình của cô TS Lê

Thị Diệu Hương Lời đầu tiên tôi muốn gửi lời cảm ơn đến TS Lê Thị Diệu Hương,

người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian tiến hành nghiên cứu và hoàn

thiện đồ án tốt nghiệp Đồng thời, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS.

Trần Thị Ngọc Linh giáo viên phản biện đã dành thời gian đọc bài, chỉ ra những

thiếu sót giúp tôi hoàn thiện và củng cố đồ án tốt nghiệp một cách tốt nhất

Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô giáo trong Khoa Công nghệ Hóa học Môi trường nói chung, cũng như quý Thầy Cô giáo bộ môn trong ngành Kỹ thuậtThực phẩm nói riêng, đã truyền đạt những kiến thức quý báu để giúp tôi hoàn thiện đồ

-án tốt nghiệp của mình, và quan trọng hơn những kiến thức đó sẽ giúp tôi trong suốtquá trình làm việc sau này

Ngoài ra, tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Hoàng Phúc Sơn đã tận tình

giúp đỡ, hỗ trợ và giải quyết những khó khăn về trang thiết bị, dụng cụ, hóa chất vànhiều vấn đề trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu

Cuối cùng, tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến bố mẹ đã luôn quan tâm, độngviên tôi về vật chất và tinh thần, cung cấp tài chính để tôi có thể hoàn thành tốt nhấtbài tốt nghiệp của mình

Đà Nẵng, ngày 15 tháng 1 năm 2024

Sinh viên thực hiện

Kính gửi: Hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp Khoa Công nghệ Hóa học

– Môi trườngTrường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng

Tôi tên: Nguyễn Hồng Khánh Ly, Lớp 19HTP1 – Khoa Công nghệHóa học – Môi trường, ngành Kỹ thuật thực phẩm, trường Đại học Sưphạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng

Tôi xin cam đoan đề tài ‘‘KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH LÊN MEN

SẢN XUẤT TRÀ KOMBUCHA DÂU TẰM’’ dưới sự hướng dẫn của TS Lê

Thị Diệu Hương là công trình nghiên cứu độc lập được thực hiện bởi bản thân tôi.

Các nội dung, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hìnhthức nào trước đây Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích,nhận xét, đánh giá được thu nhập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệutham khảo

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm vềnội dung đồ án của mình

Đà Nẵng, ngày 31 tháng 1 năm 2024

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN

TÓM TẮT i

LỜI NÓI ĐẦU ii

LỜI CAM ĐOAN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

DANH MỤC BẢNG viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 3

1.1 Tổng quan về nguyên liệu trà đen 3

1.1.1 Tổng quan về trà 3

1.1.2 Tổng quan về trà đen 9

1.2 Tổng quan về Kombucha 10

1.2.1 Nguồn gốc và sự phát triển của trà Kombucha 10

1.2.2 Cơ sở khoa học của quá trình lên men Kombucha 11

1.2.3 Hệ vi sinh vật 13

1.2.4 Nuôi cấy cộng sinh vi khuẩn và nấm men (SCOBY) 15

1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến trà kombucha 17

1.2.6 Công dụng của trà kombucha 18

1.3 Tổng quan về dâu tằm 19

Công dụng của dâu tằm 19

1.4.1 Tình hình trong nước 20

1.4.2 Tình hình ngoài nước 21

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 22

2.2 Đối tượng nghiên cứu 22

2.3 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị sử dụng 22

2.3.1 Hóa chất 22

2.3.2 Dụng cụ 22

2.3.3 Thiết bị 23

2.4 Phương pháp nghiên cứu 23

2.4.1 Đo pH bằng máy đo pH 23

2.4.2 Tổng chất rắn hòa tan 24

2.4.3 Phương pháp cảm quan 24

2.4.4 Đo hàm lượng tanin 25

2.4.5 Đo hàm lượng polyphenol 26

2.5 Bố trí thí nghiệm 28

2.5.1 Khảo sát sự thay đổi tỷ lệ đường bổ sung ban đầu trong quá trình lên men trà Kombucha 28

2.5.2 Khảo sát tỉ lệ giống ban đầu trong quá trình lên men trà Kombucha với trà đen 30

2.5.3 Khảo sát thời gian lên men 30

2.5.4 Đo các chỉ số của sản phẩm 31

2.5.5 Khảo sát tỷ lệ siro dâu tằm 31

2.5.6 Sự thay đổi của pH và Bx trong thời gian bảo quản sản phẩm 31

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 33

men trà Kombucha 33

3.2 Kết quả khảo sát tỉ lệ giống ban đầu trong quá trình lên men trà Kombucha với trà đen 35

3.3 Kết quả khảo sát thời gian lên men 37

3.4 Kết quả các chỉ số của sản phẩm 38

Các chỉ số của trà Kombucha trong 7 ngày lên men: 38

3.5 Kết quả khảo sát tỷ lệ siro dâu tằm 40

3.6 Sự thay đổi của pH và Bx trong thời gian bảo quản sản phẩm trà Kombucha bổ sung dâu tằm 41

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44

4.1 Kết luận 44

4.2 Kiến nghị 45

Tài liệu tham khảo 46

Hình 1.1 Cây trà 4

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của caffeine (1,3,5-tri-methylxanthine) 6

Hình 1.3 Trà đen số 9 Hoa Trân 10

Hình 1.4 Sơ đồ phân giải đường thành rượu ở nấm men Saccharomyces 12

Hình 1.5 Nước mồi Kombucha Hình 1.6 Lớp màng Kombucha 15

Hình 1.7 Cây dâu tằm 19

Hình 2.1 Mẫu trà bổ sung indigocarmin, H2SO4 25% để chuẩn độ và sau khi chuẩn độ bằng KMnO4 0.1N 25

Hình 2.2 Đường tuyến tính của acid đối chiếu 27

Hình 2.3 Quy trình sản xuất trà Kombucha dâu tằm dự kiến 28

Hình 2.4 Trà kombucha với các tỷ lệ đường khác nhau 29

Hình 3.1 Sự thay đổi pH khi thay đổi tỷ lệ đường bổ sung ban đầu 33

Hình 3.2 Sự thay đổi của 0Bx trong trà Kombucha 34

Hình 3.3 Đánh giá cảm quan theo tỷ lệ đường ban đầu 34

Hình 3.4 Khảo sát tỷ lệ giống ban đầu ảnh hưởng tới pH trong quá trình lên men trà Kombucha với trà đen 36

Hình 3.5 Khảo sát tỷ lệ giống ban đầu ảnh hưởng tới 0Bx trong quá trình lên men trà Kombucha với trà đen 36

Hình 3.6 Ảnh hưởng của thời gian lên men đến trà Kombucha 37

Hình 3.7 Kết quả chỉ số pH và Bx sau 7 ngày lên men 38

Hình 3.8 Sơ đồ hàm lượng (%) tanin trong 7 ngày lên men 39

Hình 3.9 Mẫu chuẩn bị để đo hàm lượng polyphenol 40

Hình 3.10 Biểu đồ điểm trung bình về đánh giá cảm quan tỷ lệ siro dâu tằm 40

Hình 3.11 : Diễn biến pH và tổng chất rắn hòa tan trong 10 ngày bảo quản trà dâu tằm kombucha 41

Hình 3.12 Trà Kombucha dâu tằm 43

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của lá trà 4

Bảng 1.3 Thành phần hóa học của trà đen 9

Bảng 1.4 Đặc điểm các giống và các loài vi khuẩn và nấm men có trong hệ cộng sinh len men nước trà đường 13

Bảng 2.1 Bảng thống kê dụng cụ được sử dụng 22

Bảng 2.2 Phiếu đánh giá cảm quan 24

Bảng 2.3 Nồng độ Gallic acid (ug/mL) 27

Bảng 3.1 Hàm lượng (%) tanin trong 7 ngày lên men 38

Bảng 3.2 Độ hấp thụ của mẫu ở bước sóng 758mn 39

Bảng 3.3 Hàm lượng hợp chất polyphenol của các mẫu tính theo acid gallic (mg/g) 39 Bảng 3.4 Biến đổi cảm quan sau thời gian bảo quản trà dâu tằm kombucha 42

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Thực phẩm là một khía cạnh quan trọng trong xã hội hiện đại, bởi sự ảnh hưởngcủa sự gia tăng dân số, đô thị hóa, công nghiệp hóa và toàn cầu hóa Trong bối cảnhnày, thực phẩm lên men truyền thống đang thu hút sự chú ý của cộng đồng nghiên cứu.Các nghiên cứu khoa học đang tập trung vào việc khám phá chức năng của các loạithực phẩm lên men và xác định các hoạt chất có lợi cho sức khỏe

Một ví dụ nổi bật là trà kombucha, trà kombucha là một loại đồ uốngtốt cho sức khỏe, truyền thống được sản xuất lên men trà và đườngvới môi trường nuôi cấy cộng sinh của vi khuẩn và nấm men Việctiêu thụ đồ uống kombucha ngày càng tăng và kombucha được bántrên thị trường rất phổ biến Trên thế giới kombucha như một trongnhững loại đồ uống có nồng đồ cồn thấp nổi tiếng nhất TràKombucha được khẳng định là loại đồ uống có lợi cho sức khỏe conngười vì chúng chứa nhiều hoạt tính sinh học Đây cùng là lý do tôi

chọn đề tài ‘‘Khảo sát quá trình lên men sản xuất trà

Kombucha dâu tằm’’.

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu về quá trình lên men trà kombucha

- Khảo sát tỷ lệ đường bổ sung ban đầu trong quá trình lên men trà kombucha

- Khảo sát tỷ lệ giống ban đầu trong quá trình lên men trà kombucha với trà đen

- Khảo sát thời gian lên men

- Xác định hàm lượng tanin, polyphenol trong thời gian lên men

- Khảo sát tỷ lệ siro dâu tằm

- Xử lý số liệu thực tế

3 Mục đích nghiên cứu

4 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu xuyên suốt quá trình là trà kombucha lên men và thànhphẩm trà kombucha dâu tằm Với giống Scoby khởi động do T.S Lê Thị Diệu Hươngcung cấp, trà sử dụng là trà đen số 9 Hoa Trân, đường tinh luyện đến từ công ty BiênHòa

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp vật lý, hóa học, sinh học, phương pháp xử lý số liệu như excel…

6 Bố cục đồ án tốt nghiệp

Bố cục đồ án tốt nghiệp bao gồm các phần sau:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan lý thuyết

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

1.1 Tổng quan về nguyên liệu trà đen

1.1.1 Tổng quan về trà

Trà là đồ uống phổ biến thứ hai trên thế giới, chỉ sau nước uống Và tất cả cácloại trà trên thế giới đều được làm từ một loài thực vật, đó là cây trà, có tên khoa họcCamellia Sinensis [29] Các loại trà không làm từ cây trà như trà vằng, trà vối, tràatiso, trà hoa hồng, trà hoa cúc, trà gừng, trà quế…được gọi chung là trà thảo mộc

Mặc dù trà có lịch sử hàng nghìn năm và ghi dấu đậm chất vào các nền văn hoáchâu Á, đặc biệt là Trung Quốc Nhưng mỗi địa phương thường phổ biến một vài loạitrà nhất định, như Trung Quốc: gắn liền với cây trà, có thập đại danh trà Trung Hoa;Nhật Bản: trà bột và trà xanh; Đài Loan: trà Ô Long; Anh Quốc: trà đen; Việt Nam: tràxanh… Trà đen, trà xanh, trà ô long, trà trắng, pekoe cam và rấtnhiều loại trà khác (trừ khi chúng là trà “thảo dược”, không phải trà)

Từ cây trà, các loại trà đều xuất phát từ lá của cây trà, chỉ được chếbiến theo cách khác nhau

1.1.1.1 Điều kiện sinh thái

Trà thường được trồng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, nơi có lượng mưa tốithiểu là 127 cm (50 inches) mỗi năm Khí hậu ẩm ướt và nhiều nắng ấm là hai yếu tốchính [28]

a) Phân loại của trà

Bảng 1 1 Phân loại của trà

(-) Epigallocatechin gallate (EGCG)

(-) Epicatechin gallate (ECG)

(-) Epigallo catechin (ECG)

(-) Epicatechin (EC)

(+) Catechin (C)

(+) Gallocatechin (GC)

8-123-63-61-31-23-4

Acids hữu cơ (citric, malic, oxalic,…) 0.5-0.6

Đường (glucose, fructose, saccharose…) 4-5

Xơ (cellulose, hemicellulose, lignin) 4-7

Nước có trong nguyên liệu trà tham gia trực tiếp vào các phản ứng thủy phân,phản ứng oxi hóa khử Là môi trường xảy ra tương tác giữa các hợp chất có trongnguyên liệu trà khi đem chế biến.

- Các hợp chất phenol

Chiếm khoảng 30% hàm lượng chất khô của lá trà tươi Thành phần chínhflavonoids được tìm thấy trong lá trà tươi catechins và flavonols Flavonoids làthành phần tanin quan trọng trong trà

Tanin có đặc tính dễ bị oxi hóa dưới tác dụng của enzyme Vì vậy, trà nguyênliệu chứa càng nhiều tanin, đặc biệt là tanin hòa tan thì sản phẩm trà đen có chấtlượng càng cao

Catechins là hợp chất không màu, tan trong nước, có vị đắng, chát.Epigallocatechin gallate (EGCG) là catechin có tỉ lệ cao trong hầu hết trà xanh, tràđen và trà oolong

Flavonol aglycones được tìm thấy trong lá trà tươi, hàm lượng có trong nước tràrất thấp do đặc tính tan trong nước kém Ngoài ra, còn có các loại flavonols khácnhư: quercetin, kaempferol, myricetin,…

Trong quá trình chế biến, flavonoids dễ bị biến đổi bởi phản ứng ezyme hóa,tạo nên hương vị và màu sắc đặc trưng của mỗi loại trà

Các hợp chất phenol là thành phần đặc trưng của các chất tiện ích cho sức khỏecon người có trong trà: kháng khuẩn, chống oxy hóa, cầm máu, chống ung thư…

- Caffeine (C8H10N402)

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của caffeine (1,3,5-tri-methylxanthine)

Caffeine là dẫn xuất của purine, chiếm khoảng 3-4% chất khô trong lá trà tươi.Caffeine là alkaloid có dược tính tạo cảm giác hưng phấn, kích thích và làm tiêu tan sựmệt mỏi tinh thần cho người uống.

Caffeine tạo vị đắng và cùng với các hợp chất polyphenol tạo nên cấu trúc kem(creamy), thường kết hợp dưới dạng muối tannat caffeine Các muối này, tan trongnước nóng, không tan trong nước lạnh và tạo nên hương thơm, giảm vị đắng và nângcao chất lượng thành phẩm Trong quá trình chế biến, hàm lượng caffeine trong lákhông biến đổi hoặc chỉ thay đổi một giới hạn nhỏ

Tác dụng sinh lý của caffeine như sau: Kích thích hệ thần kinh trung ương làmcho tinh thần minh mẫn, tăng cường sự lĩnh hội của bộ óc Kích thích cơ năng và tăngcường hoạt động của tim nhờ đó giúp cho cơ thể chống mệt mỏi, tăng sức dẻo dai vàhiệu sức làm việc Kích thích hoạt động của thận và tăng cường lưu thông máu Nógiúp cho cơ thể nhanh chóng thải ra ngoài những sản phẩm dư thừa của sự trao đổichất, lợi tiểu và tăng cường sự hấp thụ O2

- Carbohydrate

Đường tự do được tìm thấy trong tôm của trà bao gồm: glucose, fructose,sucrose, raffinose, stachyose Đường tự do liên quan đến sự tổng hợp caffeine trongtôm trà Dưới tác dụng của nhiệt và các yếu tố khác, đường sẽ biến đổi tạo nên hương

vị đặc trưng cho trà thành phẩm

Polysaccharide gồm chủ yếu là : cellulose, hemicellulose, pectin (gồm có 3 loại:protopectin, pectin, acid pectic) Pectin là chất háo nước, làm cho độ ẩm trong trà khôtăng lên, gây khó khăn cho việc bảo quản trà và do đó dẫn đến việc giảm chất lượngcủa trà

- Protein và amino acid

Protein trong trà chiếm khoảng 15-17% hàm lượng chất khô, nhưng nó chủ yếu

ở dạng tan trong kiềm như glutenin và một lượng lớn tan trong nước, trong rượu hoặcacid Một phần protein này bao gồm các enzym như: polyphenol oxydase (xúc tácphản ứng oxy hóa catechin), glucosidase (xúc tác phản ứng thủy phân các hợp chấtmùi), lipoxygenase (xúc tác sự hình thành các andehyde dễ bay hơi) và một số enzymexúc tác cho sự tổng hợp methylxanthine

Trong quá trình chế biến trà xanh, protein kết hợp với một thành phần tanninlàm cho vị đắng và chát giảm đi, vì thế protein cũng có lợi cho phẩm chất trà xanh.Trong quá trình chế biến trà đen, protein có thể kết hợp trực tiếp với tannin,polyphenol, tạo ra những hợp chất không tan, làm đục nước trà đen.

Amino acid cơ bản trong lá chè : theanine, aspartic, glutamic, serine, glutamine,tyrosine, valine, phenylalanine, leucine và isoleucine Theanine chiếm 60% tổng hàmlượng amino acid Các acid amin này có thể kết hợp với đường, tanin, tạo ra các hợpchất aldehyde, alcol có mùi thơm cho trà đen, và chúng góp phần cho vị của trà xanh

- Lipid

Hàm lượng lipid hay gọi chất béo là chất có tính hấp phụ và là chất giữ mùi, bảnthân hàm lượng lipid có một số cấu tử có sẵn mùi thơm dễ chịu hoặc dưới tác dụng củanhiệt độ cao chuyển hóa thành các chất có mùi đặc trưng góp phần tham gia trực tiếpvào sự hình thành hương thơm độc đáo của sản phẩm trà

Hàm lượng chất béo trung tính, glycol và phospholipid cũng như các acid béocủa chúng thay đổi tùy vào loại trà Các thành phần acid béo chính có trong trà là:linolenic, linoleic, oleic và palmitic

Trà chứa khoảng 5% khoáng Thành phần chính là kali (50%) Một vài lá tràchứa fluorine với hàm lượng cao (0.015%-0.03%) giúp bảo vệ răng và có cả iot

- Chất màu

Anthocyanins: delphenidin và cyanidin thành phần anthocyadin chính được tìmthấy trong lá trà Trong trà xanh, sự có mặt của hợp chất này sẽ làm xấu màu nước trà,làm tăng vị đắng

Carotenoids: có 14 loại được tìm thấy trong lá trà Những thành phần chínhgồm: xathophyll, -carotene, violaxanthin và neoxanthin Hàm lượng của các loạicarotenoids trên đã giảm đáng kể trong suốt quá trình chế biến trà đen.

Chlorophylls: là thành phần quyết định màu trà xanh, bị phân hủy trong suốt quátrình lên men Chlorophyllins và pheophorbises (có màu hơi nâu) hiện diện trong lá tràlên men, và cả hai được chuyển thành pheophorbises (màu nâu đen) trong giai đoạnsấy khô

1.1.1.2 Công dụng của trà [27, 32]

Chống oxy hóa (Antioxidant): Trà chứa nhiều polyphenol, nhưcatechin và flavonoids, có khả năng chống oxy hóa, giúp ngăn chặn

sự tổn thương của tế bào do các gốc tự do

Cải thiện chức năng não (Cognitive function): Caffeine và L-theaninetrong trà có thể cải thiện tình trạng tỉnh táo và tập trung, tăng khảnăng làm việc của não bộ

Giảm nguy cơ bệnh tim (Cardiovascular health): Các hợp chất trong trà,như catechin, có thể giúp kiểm soát huyết áp và giảm nguy cơ mắccác bệnh tim mạch

Kiểm soát cân nặng (Weight management): Caffeine trong trà có thểtăng cường quá trình đốt cháy mỡ và giảm cảm giác thèm ăn

Hỗ trợ hệ tiêu hóa (Digestive support) : Các chất chống oxy hóa trongtrà có thể giúp cải thiện chức năng tiêu hóa và giảm viêm nhiễm

Điều trị ung thư (Cancer prevention): Nghiên cứu đã gợi ý rằngcác hợp chất trong trà có thể giúp ngăn chặn sự phát triển của tếbào ung thư

Hỗ trợ hệ thống miễn dịch (Immune support): Các chất chốngoxy hóa và các dạng vitamin có trong trà có thể tăng cường hệ thốngmiễn dịch của cơ thể

Giảm stress (Stress reduction): L-theanine trong trà có tácdụng giảm căng thẳng và lo lắng, tạo ra trạng thái thư giãn

Hỗ trợ điều trị tiểu đường (Diabetes management): Các nghiêncứu cho thấy rằng trà có thể giúp kiểm soát đường huyết và cải thiện

sự nhạy cảm của cơ thể đối với insulin

Bảo vệ da (Skin protection) : Các chất chống oxy hóa trong trà

có thể giúp bảo vệ làn da khỏi tác động của tia UV và ngăn chặn quátrình lão hóa da

1.1.2 Tổng quan về trà đen

Trà đen là loại trà được sản xuất theo quy trình công nghệ mà trong đó thànhphần catechin sẽ bị oxi hóa thông qua quá trình lên men Các sản phẩm oxi hóa củapolyphenol sẽ tạo thành sản phẩm cho trà có nước pha đặc trưng là màu nâu đỏ Tràđen có hàm lượng catechin thấp, vị đắng của trà đen thấp hơn trà xanh, vị của trà đen

vị đậm, vị chát dịu vì trải qua quá trình lên men

Catechins (catechins) 10-20 mg/7 oz tách

Chống oxy hóa, hỗtrợ sức khỏe timmạch

Vitamin C (vitamin C) Nhỏ lẻ Hỗ trợ hệ thống miễndịch, chống oxi hóa

Vitamin B (vitamin B) Nhỏ lẻ

Hỗ trợ chức năngthần kinh, nănglượng

Các khoáng chất Khoảng 10-20 mg/7 Bao gồm kali,

magie, và kali

1.1.2.2 Trà đen Hoa Trân số 9

Trà đen được sử dụng ở đây là trà đen hoa trân số 9 được sản xuất và đóng gói

ở Bình Dương

Hình 1.3 Trà đen số 9 Hoa Trân

Thành phần: Trà khô, không chất phụ gia

Chỉ tiêu chất lượng chủ yếu

o Độ ẩm: <10g/100g

o Hàm lượng tanin: 5-10/100g

o Khối lượng tịnh: 500g

1.2 Tổng quan về Kombucha

1.2.1 Nguồn gốc và sự phát triển của trà Kombucha

Kombucha là một loại đồ uống lên men tự nhiên có nguồn gốc từ Trung Quốc

và có từ lâu đời được biết đến như một loại thức uống có giá trị dinh dưỡng cao và cónhiều lợi ích cho sức khỏe Kombucha được tạo ra từ quá trình lên men chủ yếu bởi vikhuẩn Acetobacter và Lactobacillus, cùng với nấm men như Saccharomyces, được duytrì trong một cộng đồng sinh học gọi là SCOBY ( Symbiotic Colony of Bacteria andYeast)

Kombucha hoạt động như cả vi khuẩn và nấm men, chúng sẽ lên mencarbohydrate như đường hoặc tinh bột, để chuyển hóa thành rượu, carbon dioxide và

acid Vì thế, trà lên men kombucha thường có ga với hương thơm nhẹ, chút vị ngọt vàchua.

Hiện nay, trà Kombucha rất phổ biến ở nhiều nơi, đặc biệt là các cộng đồng ưathích lối sống lành mạnh Sự tăng trưởng của thị trường trà kombucha đã diễn ra toàncầu Một trong số khu vực đặc biệt nổi bật trong sự tiếp diễn sự phổ biến là:

- Hoạt động nhiều ở Bắc Mỹ: Trong khu vực Bắc Mỹ, đặc biệt là tạiHoa Kỳ và Canada, trà kombucha đã trở thành một đồ uống phổ biếntrong cộng đồng ưa thích lối sống lành mạnh và thực phẩm hữu cơ

- Châu Âu: Các quốc gia ở Châu Âu như Vương quốc Anh, Đức,Pháp, và Hà Lan cũng đang chứng kiến sự tăng trưởng của thị trườngtrà kombucha, đặc biệt trong các đô thị lớn và cộng đồng yêu thíchlối sống lành mạnh

- Châu Á: Trong nước nguồn gốc của trà kombucha, Trung Quốc,thị trường đang phát triển mạnh mẽ và có nhiều doanh nghiệp sảnxuất trà kombucha đa dạng Ngoài Trung Quốc, một số quốc gia ởChâu Á như Nhật Bản và Hàn Quốc cũng đang thấy sự tăng trưởngtrong việc tiêu thụ trà kombucha

- Châu Đại Dương: Úc và New Zealand cũng là những thị trường nổibật về sự phổ biến của trà kombucha, với nhiều người tiêu dùng tìmkiếm thức uống lành mạnh và có lợi ích cho sức khỏe

1.2.2 Cơ sở khoa học của quá trình lên men Kombucha [3]

Nước trà đường lên men là sản phẩm của 2 quá trình lên men đồng thời đó làlên men rượu và lên men acetic Vi sinh vật sử dụng chủ yếu cho 2 quá trình lên mennày chủ yếu là vi khuẩn acetic và nấm men

1.2.2.1 Lên men ethanol nhờ nấm men:

Trong quá trình lên men, nấm men chủ yếu là loại Saccharomyces cerevisiae đóng vai trò quan trọng bằng cách cung cấp hệ enzyme

đặc thù để tiến hành chuyển đổi đường thành ethanol và CO2 Diễnbiến của quá trình lên men:

- Đường cung cấp các chất dinh dưỡng khác của môi trườnglên men, trước tiên được hấp phụ trên bề mặt của tế bàonấm men, sau đó khuếch tán qua màng bề mặt bán thấm,vào bên trong tế bào.

- Trong khi nước được vào ra tế bào một cách tự do thì đường

và các chất dinh dưỡng khác chỉ được màng tế bào cho đivào mà không cho đi ra Vì vậy, đường bị chuyển hóa quamột chuỗi phản ứng theo con đường, đường phân để tạopyruvate, pyruvate bị decarboxyl để giải phóng CO2, cácacetaldehyde nhận H+ từ NADH tạo ethanol

-Hình 1.4 Sơ đồ phân giải đường thành rượu ở nấm men Saccharomyces

1.2.2.2 Lên men acetic nhờ vi khuẩn

Lên men acetic là quá trình chuyển hóa ethanol thành acid acetic trong điềukiện hiếu khí dưới tác dụng của enzyme oxy hóa của vi khuẩn Phương trình phản ứngtổng quát sự lên men như sau:

CH3CH2OH + O2  CH3COOH + H2O

Để chuyển hóa thành acid acetic, ethanol phải thẩm thấu qua thành tế bào vàotrong tế bào vi khuẩn và cả oxy cũng phải đi vào để oxy hóa Ở đây xảy ra quá trìnhchuyển hóa ethanol thành acid acetic Acid acetic được tạo thành sẽ được khuếch tán

ra môi trường bên ngoài

Lên men acetic là quá trình oxy hóa tuần tự ethanol chuyển thành acetaldehydedưới tác dụng của enzyme alcohol dehydrogenase, rồi acetaldehyde được chuyển

thành hydrate acetaldehyde và sau cùng hydrate acetaldehyde bị oxy hóa thành acidacetic

C2H5OH + ½ O2  CH3CHO + H2O (acetaldehyde)CH3CHO + H2O  CH3CH(OH)2 (hydrate acetaldehyde)CH3CH(OH)2 + O2  CH3COOH + H2O

(acid acetic)

1.2.3 Hệ vi sinh vật

Hệ vi sinh vật lên men nước trà đường là một tập đoàn vi vinh vật cộng sinhgồm các loài vi khuẩn thuộc giống Acetobacter và các loại nấm men khác nhau

Bảng 1 4 Đặc điểm các giống và các loài vi khuẩn và nấm men có trong hệ cộng sinh

len men nước trà đường

Giống vi sinh

Vi khuẩn

Acetobacter - Hiếu khí (aerobic)

- Sinh acid acetic, acid gluconic và váng cellulose (mushrooms)

- Luôn luôn tìm thấytrong kombucha

Acetobacter xylinum Acetobacter xylinoides Acetobacter aceti Acetobacter pasteurianum Acetobacter ketogenum

Lactobacillus - Kỵ khí chịu dưỡng

- Sinh acid lactic,chất nhớt (slime)

- Ít thấy trongkombucha

er nitrogen trong trà

sinh acid acetic vàacid gluconic và lớpváng (mushroom)

 Sinh cồn(alcohol)

 Nấm men phổbiến nhất đượctìm thấy trongKombucha

- Saccharomycesboulardi

 Hiếu khí hoặc

kỵ khí(aerobic oranaerobic)

 Sinh cồn(alcohol)

 Nấm men ítphổ biến hơntrong

kombucha

Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces boulardii

Saccharomyces bisporus

Brettanomyces -Hiếu khí hoặc kỵ

khí-Sinh cồn (alcohol)hoặc acid acetic-Thường tìm thấytrong Kombucha

Brettanomyces bruxellensis

s kombuchaensis

1.2.4 Nuôi cấy cộng sinh vi khuẩn và nấm men (SCOBY)

Trong quá trình lên men, prokaryote phong phú nhất trong bộ khởi độngkombucha là vi khuẩn và nấm men tạo nên một nền văn hóa gọi là SCOBY Các vikhuẩn và nấm men được sử dụng để lên men kombucha có thành phần vi sinh vật khácnhau tùy thuộc khu vực của đất nước, nguyên liệu thô sử dụng và điều kiện của quátrình lên men [6,21,22] Sau 14 ngày lên men, SCOBY tạo ra hai thành phần chính:Một lớp cellulose nổi được gọi là nấm trà và môi trường lỏng gọi là nước mồi

Hình 1.5 Nước mồi Kombucha Hình 1.6 Lớp màng Kombucha

1.2.4.1 Vi khuẩn acetic(AAB)

Vi khuẩn AAB, là vi khuẩn hiếu khí chiếm ưu thế được tìm thấy trong nuôi cấykombucha, có khả năng oxy hóa glucose thành acid gluconic và acid glucuronic vàcũng có thể sử dụng ethanol làm chất nền để sản xuất acid acetic [16, 23] Việc sảnxuất ethanol và acid acetic có thể ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh trong

kombucha [12] Một số vi khuẩn trội, bao gồm Acetobacter xylinum và Komagataeibacter spp., sử dụng glucose để sản xuất cellulose vi khuẩn Đồng thời,

trên bề mặt của chất lỏng lên men, vi khuẩn tạo ra một mạng lưới cellulose nổi đượcgọi là "nấm trà" Mạng lưới này là một trong những đặc điểm riêng biệt của nuôi cấyngoài việc là chất chuyển hóa thứ cấp của quá trình lên men kombucha [16] AABcũng chịu trách nhiệm sản xuất acid acetic và cellulose vi khuẩn, cũng như acidglucuronic [17,19] Acid lactic có thể sử dụng glucose thông qua con đường pentosephosphate, tạo ra acid lactic, ethanol và carbon dioxide, hoặc con đường EmbdenMeyerhof-Parnas, trong đó acid lactic là chất chuyển hóa chính [5]

1.2.4.2 Vi khuẩn lactic (LAB)

Vi khuẩn lactic (LAB) là một nhóm vi sinh vật gram dương, kỵ khí hoặc vikhuẩn hiếu khí, không tạo bào tử và được phân lập từ môi trường đa dạng như sữa, bềmặt thực vật, miệng, đường tiêu hóa, và âm đạo của cả người và động vật Thuộcngành Firmicutes, LAB được đặc trưng bởi các đặc điểm về trao đổi chất, sinh lý vàhình thái cụ thể Chúng có thể có hình que (Lactobacillus) hoặc hình cầu

(Leuconostoc, Lactococcus, Oenococcus) và phát triển tốt ở nhiệt độ từ 25 – 40°C và

pH từ 4,0–6,0

Nhờ sự đóng góp trong quá trình lên men sữa như sữa chua, kefir và phô mai,LAB đã được công nhận là an toàn (GRAS) bởi Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dượcphẩm Hoa Kỳ (FDA) Một số LAB còn được phân loại là chế phẩm sinh học do đónggóp vào việc tăng cường sức khỏe Mặc dù LAB nổi tiếng với khả năng sản xuất acidlactic, chúng cũng có khả năng tạo ra các chất chuyển hóa như ethanol, acid acetic,carbon dioxide, diacetyl và mannitol LAB có thể được phân loại thành nhiều nhómnhư lên men đồng nhất (Enterococcus, Lactobacillus, Lactococcus, Pediococcus,Streptococcus), lên men dị thể bắt buộc (Leuconostoc, Lactobacillus, Oenococcus,Weissella) và lên men dị thể tùy ý (Lactobacillus)

Trong kombucha, sự xuất hiện của LAB thường không nhất quán Thôngthường, chúng có thể hoàn toàn vắng mặt hoặc chỉ xuất hiện ở mức độ thấp Tuynhiên, trong quá trình lên men kombucha thương mại, LAB thường được phát hiện với

số lượng cao hơn, đóng góp vào sự đa dạng và ổn định của sản phẩm cuối cùng

1.2.4.3 Nấm men

Các chủng nấm men Saccharomyces (Saccharomyces cerevisiae) và không Saccharomyces (Zygosaccharomyces spp., Schizosaccharomyces spp., Dekkera spp., Brettanomyces spp.) có thể được tìm thấy trong kombucha [9] Men Saccharomyces

thường được tìm thấy trong các cơ sở công nghiệp như ethanol và sản xuất đồ uống cócồn [11,14,18] Tuy nhiên, men không Saccharomyces được sử dụng làm chất thơm

và để tăng cường sự phức tạp của sản phẩm cuối cùng [23] Sự tương tác trong quátrình lên men được bắt đầu bởi các nấm men thủy phân sucrose thành glucose vàfructose bằng hoạt động invertase và cuối cùng tạo ra ethanol thông qua glycolysis[21]

1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến trà kombucha

1.2.5.1 Hàm lượng đường [18]

Môi trường dinh dưỡng của vi sinh vật là một hệ thống phức tạp, yêu cầu cungcấp đầy đủ dưỡng chất cần thiết để đáp ứng nhu cầu đặc biệt của từng loài Yếu tố chủyếu không thể thiếu trong quá trình phát triển là nguồn carbon Trong sản xuất đồ

uống, sucrose là nguồn carbon chính Carbohydrate, đặc biệt là đường, đóng vai tròthiết yếu cung cấp dưỡng chất cho sự phát triển và quá trình trao đổi chất của vi sinhvật như nấm men Đường ảnh hưởng quyết định đến hiệu suất lên men, đường đóngvai trò là một nguồn carbon chủ yếu, góp phần vào quá trình sinh trưởng và phát triểncủa vi sinh vật.

1.2.5.2 Thời gian lên men [20]

Quá trình lên men trà kombucha kéo dài khoảng từ 7 đến 60 ngày và các hoạtđộng sinh học có thể tăng lên trong quá trình này Tuy nhiên, kết quả tốt nhất đạt đượctrong trung bình 15 ngày Trong đó, hầu hết các hoạt động chống oxy hóa thu đượcđều tăng lên theo thời gian ủ, nhưng việc lên men kéo dài không được khuyến khích

do sự tích tụ acid hữu cơ, có thể đạt đến mức gây hại khi tiêu thụ trực tiếp Hơn nữa,CO2 được tạo ra có thể bắt đầu tích tụ ở bề mặt tiếp xúc giữa màng sinh học và môitrường và có thể cản trở quá trình vận chuyển chất dinh dưỡng, tạo ra môi trường thiếuđói Việc lựa chọn thời gian của giai đoạn lên men cũng phụ thuộc vào các đặc tínhcảm quan dự kiến Đã báo cáo rằng trong vòng 6 đến 10 ngày kể từ khi lên men, người

ta đã thu được một loại đồ uống giải khát giống như trái cây, trái ngược với vị giấmthu được khi để lâu Theo Quy tắc Thực phẩm Mẫu của Cục Quản lý Thực phẩm vàDược phẩm về sản xuất bia kombucha, khuyến nghị không nên lên men quá 10 ngàynếu sản xuất cho con người Chakravorty và cộng sự [9] đã đánh giá hàm lượngpolyphenol và hoạt tính chống oxy hóa của trà kombucha trong quá trình lên men (0,

7, 14 và 21 ngày) và quan sát thấy xu hướng tăng cao đặc biệt sau ngày thứ 7, có thể là

do đạt được sự đa dạng vi sinh vật cao hơn vào thời điểm đó

đó là giá trị của đường tiêu hóa Phạm vi pH được coi là an toàn cho việc

triển của các quần thể vi sinh vật không mong muốn (mầm bệnhtiềm ẩn) và giá trị thấp hơn có tương quan với nồng độ acid aceticcao [8] Giá trị pH dưới 2.5 có nồng độ acid cao gây hại cho sức khỏengười tiêu dùng, tương tự như vậy, giá trị pH lớn hơn 4.2 gây ảnhhưởng đến độ an toàn vi sinh của đồ uống.

1.2.6 Công dụng của trà kombucha

Kombucha đã nhận được chứng nhận an toàn từ Cục Quản lý Thực phẩm vàDược phẩm Hoa Kỳ (FDA) [26] Sự phổ biến của thức uống từ kombucha đã đượcnghiên cứu đáng kể qua nhiều tài liệu trong suốt thế kỷ vừa qua Cả dạng lỏng và dạngđặc của kombucha đều đã được nghiên cứu, và các kết quả ban đầu cho thấy sự xuấthiện của các chất kháng sinh (có tác dụng diệt khuẩn và kìm hãm vi khuẩn) trong dịchtrà này Những chất này có khả năng chống lại một số vi sinh vật gây bệnh và đã được

sử dụng trong thú y và y học người Những nghiên cứu y học ở Đức trong đầu thế kỷ

XX đã chứng minh rằng kombucha có tác dụng điều tiết đường ruột và có ảnh hưởngtích cực đến chức năng tổng thể của cơ thể Nó cũng đã được chứng minh là hiệu quảtrong các trường hợp rối loạn tiêu hóa, táo bón, trỉ, sỏi thận, vấn đề túi mật, tiểuđường, cholesterol, cao huyết áp, xơ cứng động mạch, đau đầu, và mệt mỏi Theonhiều nghiên cứu trên thế giới, trà kombucha mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe vàthường được tìm mua ở các cửa hàng thực phẩm chức năng Các tác động tích cực củatrà kombucha dựa trên các thành phần như acid lactic (quan trọng cho hệ thống tiêuhóa), acid acetic (chất bảo quản chống khuẩn), acid usnic (chất kháng sinh tự nhiên),acid oxalic (bảo quản và cung cấp năng lượng), acid gluconic (lợi ích cho người mắcnhiễm nấm Candida), acid malic (giúp giải độc gan), acid butyric (bảo vệ màng tếbào), và các chất tanin (có khả năng kháng khuẩn và chống ung thư) Caffein có trongtrà kombucha có khả năng giảm mệt mỏi, căng thẳng, và cung cấp năng lượng cho cơthể Ngoài ra, trà kombucha còn được cho là có lợi cho da đầu và tóc, kích thích sựphát triển của tóc [3, 24, 25]

1.3 Tổng quan về dâu tằm [10, 30, 31]

Dâu tằm là một loại quả có nguồn gốc từ vùng Địa Trung Hải,nhưng hiện nay được trồng rộng rãi trên khắp thế giới