ĐỀ TÀI: Giới thiệu về nấm Kompucha

LỜI MỞ ĐẦU Cùng với xu hướng tiêu dùng mới, khi vấn đề sức khỏe người tiêu dùng được đặt lên hàng đầu, thì các loại thực phẩm gần gũi với thiên nhiên ngày càng được ưa chuộng. Thị trường đồ uống không ngừng gia tăng sản lượng và đa dạng hóa sản phẩm. Trong đó dòng sản phẩm lên men đang dần chiếm ưu thế. Đối với người Việt Nam, trà đã trở nên khá quen thuộc và gần gũi. Uống trà không những là thói quen trong đời sống, mà đã trở thành một nhã thú hưởng thụ tinh thần. Uống trà không chỉ để giải khát mà còn có khả năng phòng trị bệnh tật, nâng cao sức khoẻ, kéo dài tuổi thọ cho con người. Trên thị trường đã có nhiều loại thức uống được chế biến từ trà nhưng sản phẩm trà lên men thì hầu như còn rất mới mẻ đối với thị trường tiêu dùng Việt Nam. Trà lên men Kombucha là loại đồ uống thông dụng và phổ biến ở các nước Đông Âu và các nước khác, nó được biết đến như một loại thực phẩm có lợi cho sức khỏe. Ở nước ta, loại trà lên men này đã được sản xuất nhỏ lẻ trong một số hộ gia đình, nhưng chưa có nghiên cứu nào sản xuất trên quy mô công nghiệp. Sản phẩm trà lên men Kombucha được sử dụng ngay sau khi lên men, hoặc bảo quản lạnh trước khi dùng. Điều này gây hạn chế thời gian, điều kiện bảo quản và khả năng tiêu thụ sản phẩm. 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về nấm Kombucha 1.1.1 Nguồn gốc Kombucha đã được sử dụng phổ biến qua hơn 200 năm ở vùng Viễn Đông và khoảng hơn 100 năm ở Đông Âu. Tài liệu ghi chép có một số cư dân sống tại vùng đồi núi Caucase đã thọ trên trăm tuổi. Những người sống trường thọ như vậy cũng còn tìm thấy tại một số làng mạc ở Yakutia thuộc Tây Bá Lợi Á, Poltaya ở Ukraine, Tây Tạng và Tây Ban Nha. Ở Nga, Tây Tạng và Tây Ban Nha thường có những người sống trên trăm tuổi. Những người trường thọ ở Nga cho biết họ sống lâu như vậy nhờ từ hàng trăm năm nay họ còn có thói quen dùng loại trà lên men Kombucha. Thời xưa người Kargasoks tin tưởng rằng trà nấm này có tác dụng giúp họ được sống khỏe và kéo dài tuổi xuân. Cho nên khi một nữ du khách quí tộc người Nhật đến thăm thắng cảnh ở làng Kargasok, trông thấy những người già ở đây khoẻ mạnh lạ thường, gương mặt họ không có nếp nhăn và ít lộ vẻ già nua. Bà lấy làm ngạc nhiên và hỏi rõ thì được biết dân chúng ở đây có thói quen uống trà Kombucha hằng ngày. Bà đã xin một ít nấm để làm giống và mang về Nhật rồi sau đó chia với bạn bè cùng sử dụng. Sau nhiều tuần lễ, các bạn của bà đều vô cùng khen ngợi về sự hữu hiệu của loại nấm này. Có người bảo rằng họ đã hết bệnh cao máu, vết nhăn trên da đã nhạt mờ, tóc bạc trở lại đen từ từ. Do đó trà nấm này được truyền bá khắp cả Nhật Bản. 1.1.2 Đặc điểm cấu tạo Kombucha là môi trường cộng sinh của vi khuẩn và nấm men. Hệ vi sinh vật trong Kombucha rất phong phú, chủ yếu là các chủng Acetobacter như: Acetobacter xylinum, Acetobacter xylinoides, Acetobacter Ketogenum… và nấm men: Saccharomycodes ludwigii, Saccharomycodes apiculatus, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe… Ngoài ra còn có thể có các chủng Lactobacillus, Brettanomyces, Pediococcus, Bacterium gluconicum… 2 Hình 1.1: Acetobacter Hình 1.2: Saccharomyces Hình 1.3: Lactobacillus Chính sự có mặt của các chủng Acetobacter (đặc biệt là Acetobacter xylinum) đã hình thành nên cấu trúc của Kombucha. Acetobacter xylinum có khả năng tạo màng hemicellulose khá dày và chắc, tạo màu xanh với thuốc nhuộm Iod và H 2 SO 4 . Nên Kombucha trông giống một cái bánh dẹp, thường được gọi là nấm trà hay SCOBY ("Symbiotic Colony of Bacteria and Yeast"). 3 Hình 1.4: Nấm Kombucha Kombucha sinh trưởng tốt trong môi trường nước trà đường. Thường được sử dụng để lên men dung dịch trà đường, nên gọi là nấm trà. Trong quá trình lên men, Kombucha sẽ tạo ra một lớp màng mỏng trên bề mặt dịch trà, và dần dần tăng bề dày, hình thành nên một Kombucha thứ hai (thường gọi là Kombucha con), tách biệt với Kombucha ban đầu. Hình dạng và kích thước của Kombucha phụ thuộc vào hình dạng tiết diện của bình chứa. Hình 1.5: Kombucha vuông Cả trà xanh và trà đen đều có thể được sử dụng để lên men, tạo ra mùi vị khác nhau. Tuy nhiên, trong môi trường nước trà xanh, Kombucha tạo thành mỏng hơn, nhưng tốc độ tăng trưởng nhanh hơn trong dịch trà đen. 1.1.3 Hệ vi sinh vật trong Kombucha 1.1.3.1 Giống Acetobacter 4 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 không khí, đất, nước, lương thực thực phẩm, dấm, rượu, bia, hoa quả… Có khoảng 20 loài thuộc giống Acetobacter đã được phân lập và mô tả, trong đó có nhiều loài có ý nghĩa kinh tế. • Đặc điểm chung của chủng Acetobacter - Dạng hình que, tùy điều kiện nuôi cấy (t 0 , thành phần môi trường nuôi 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 tùy loài (0.3-0.6 x 1.0-8.0μm). - Có thể di động (có tiên mao đơn hoặc chu mao), hoặc không di động (không có tiên mao). - Không sinh nha bào tử. - Hiếu khí bắt buộc. - Chịu được độ acid cao. - Vi khuẩn Acetobacter có khả năng đồng hoá nhiều nguồn thức ăn cacbon khác nhau nhưng không sử dụng được tinh bột. - Tế bào đứng riêng lẽ hoặc kết thành từng chuỗi. - Có khả năng tạo thành váng trên môi trường lỏng, khả năng tạo thành váng thay đổi tùy loại: Acetobacter xylinum: tạo thành váng cellulose khá dày và chắc. Acetobacter orleanoe: tạo thành váng mỏng nhưng chắc. Acetobacter pasteurianum: tạo thành váng khô và nhăn nheo. Acetobacter suboxydans: tạo thành váng mỏng dễ tan rã. Acetobacter curvum: sinh acid acetic với nồng độ cao nhưng tạo thành váng không chắc chắn. Acetobacter có khả năng đồng hoá muối (NH 4 ) + và phân giải pepton. Một số loài đòi hỏi một số acid amin nhất định như acid pantothenic và các chất khoáng K, Mg, Ca, Fe, P, S …ở dạng muối vô cơ, hữu cơ hoặc hợp chất hữu cơ. Do đó bia, 5 dịch tự phân nấm men, nước mạch nha, nước trái cây…là nguồn dinh dưỡng rất tốt cho sự phát triển của vi khuẩn Acetobacter Ngoài khả năng oxy hoá ethanol thành acid acetic, một số loài Acetobacter còn tổng hợp được vitamin B 1 , vitamin B 2 , oxy hoá sorbit thành đường sorbose (dùng trong công nghiệp sản xuất vitamin C)… 1.1.3.2 Nấm men • Hình thái và cấu tạo tế bào Tế bào nấm men thường có dạng hình cầu, ovan, elip, hình trụ…, thường có kích thước rất lớn gấp từ 5 – 10 lần tế bào vi khuẩn. Kích thước trung bình: Chiều dài: 9 – 10 µ m, chiều rộng: 2 – 7 µ m Hình dạng và kích thước tế bào thay đổi, không đồng đều ở các loài khác nhau, ở các lứa tuổi khác nhau và điều kiện nuôi cấy khác nhau. Nấm men là sinh vật đơn bào, tế bào nấm men cũng như nhiều loại tế bào khác được cấu tạo chủ yếu từ các phần cơ bản như sau: - Thành tế bào: cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau. Trong đó chủ yếu là: glucan, manan, protein, lipid và một số thành phần nhỏ khác như kitin, volutin, … - Màng nguyên sinh chất: gồm các hợp chất phức tạp như protein, phospholipit enzyme permeaza… - Chất nguyên sinh: thành phần cấu tạo chủ yếu là nước, protit, gluxit, lipit và các muối khoáng, enzyme và có các cơ quan trong đó. - Nhân tế bào - Những thành phần – cơ quan con khác: không bào, ty lạp thể, riboxom,… Bảng 1.1: Thành phần hóa học của nấm men Thành phần Tỉ lệ (%) Nước 75 Chất vô cơ 5 – 10 Cacbon 25 – 50 6 Nitơ 4,8 – 12 Protein (Nx6,25) 30 – 75 Lipit 2 – 5 (Lương Đức Phẩm – Nấm men công nghiệp – NXB Khoa học và Kĩ thuật – Năm 2006 – Trang 29) • Sự sinh sản của nấm men Nấm men có một số hình thức sinh sản sau: - Sinh sản bằng cách nảy chồi. - Sinh sản bằng cách phân đôi. - Sinh sản bằng bào tử và sự hình thành bào tử. + Tiếp hợp đẳng giao + Tiếp hợp dị giao + Sinh sản đơn tính • Phân loại nấm men Chủ yếu có hai lớp: nấm men thật (Ascomyces) và nấm men giả (Fungi imporfecti) - Lớp nấm men thật (Ascomyces): Phần lớn nấm men dùng trong công nghiệp thuộc lớp Ascomyces, đa số thuộc giống Saccharomyces. + Giống Endomyces + Giống Schizosaccharomyces - Lớp nấm men giả (Fungi imporfecti) + Crytococus (toscula, tornlopsis) + Mycoderma + Eandida + Geotrichum (đã được xếp vào lớp nấm mốc) + Rhodotorula • Các quá trình sinh lí của tế bào nấm men 7 Nấm men cũng như các sinh vật sống khác cần oxy, hydro, cacbon, nitơ, phospho, kali, magiê,… - Dinh dưỡng Cacbon Nguồn Cacbon cung cấp là các loại đường khác nhau: saccharose, maltose, lactose, glucose… Hô hấp hiếu khí: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + 674 cal Hô hấp kị khí: C 6 H 12 O 6 2CH 3 CH 2 OH + 2CO 2 + 33 cal - Dinh dưỡng oxy, hydro: được cung cấp cho tế bào từ nước của môi trường nuôi cấy hay dịch. - Dinh dưỡng Nitơ: Nấm men không có men ngoại bào để phân giải protid, nên không thể phân cắt albumin của môi trường mà phải cung cấp nitơ ở dạng hòa tan, có thể là đạm hữu cơ hoặc vô cơ. Dạng hữu cơ thường dùng là acid amin, pepton, amid, urê. Đạm vô cơ là các muối amon khử nitrat, sulfat… - Các vitamin và chất khoáng: Chất khoáng có ảnh hưởng to lớn đến hoạt động sống của nấm men + Phospho: có trong thành phần nucleoprotein, polyphosphat của nhiều enzyme của sản phẩm trung gian của quá trình lên men rượu, chúng tạo ra liên kết có năng lượng lớn. + Lưu huỳnh: tham gia vào thành phần một số acid amin, albumin, vitamin và enzyme. + Magiê: tham gia vào nhiều phản ứng trung gian của sự lên men. + Sắt: tham gia vào các thành phần enzyme, sự hô hấp và các quá trình khác. + Kali: chứa nhiều trong nấm men, nó thúc đẩy sự phát triển của nấm men, tham gia vào sự lên men rượu, tạo điều kiện phục hồi phosphorin hóa của acid pyruvic. + Mangan: đóng vai trò tương tự như magiê. 8 • Cơ chế vận chuyển các chất dinh dưỡng vào trong tế bào nấm men Nấm men hoàn toàn không có cơ quan dinh dưỡng riêng biệt, các chất dinh dưỡng mà nó sử dụng chủ yếu được vận chuyển qua thành tế bào theo hai con đường cơ bản. - Thẩm thấu bị động: trên thành tế bào nấm men có những lỗ nhỏ, những lỗ này có tác dụng làm cho chất dinh dưỡng vận chuyển vào trong tế bào từ môi trường bên ngoài nhờ áp suất thẩm thấu, ngược lại chất thải trong quá trình trao đổi cũng được thải ra theo con đường này. - Hấp thu chủ động: các thành phần dinh dưỡng không có khả năng xâm nhập vào tế bào theo con đường thứ nhất thì lập tức có hệ permeaza hoạt hóa. Permeaza là một protid hoạt động, chúng liên kết với chất dinh dưỡng tạo thành hợp chất và hợp chất này chui qua thành tế bào trong, tại đây chúng lại tách ra và permeaza lại tiếp tục vận chuyển tiếp. • Quá trình sinh trưởng và phát triển Trong quá trình nuôi cấy, trong điều kiện dinh dưỡng đầy đủ, tế bào nấm men tăng nhanh về kích thước và đồng thời sinh khối được tích lũy nhiều. Các nấm men sinh sản bằng phương pháp nhân đôi thường cho lượng sinh khối rất lớn sau một thời gian ngắn. Trong trường hợp sinh sản theo phương pháp này thì trong dịch nuôi cấy sẽ không có tế bào già. Vì rằng tế bào được phân chia thành hai cứ như vậy tế bào lúc nào cũng ở trạng thái đang phát triển. Tế bào chỉ già khi môi trường thiếu chất dinh dưỡng và tế bào không có khả năng sinh sản nữa. Tuy nhiên đa số nấm men sinh sản bằng phương pháp nảy chồi nên hiện tượng phát hiện tế bào già rất rõ. Khi chồi non tách khỏi tế bào mẹ để sống độc lập thì nơi tách đó trên tế bào mẹ tạo thành một vết sẹo. Vết sẹo này sẽ không có khả năng tạo ra chồi mới. Cứ như vậy tế bào mẹ sẽ chuyển thành tế bào già theo thời gian. Để xác định số lượng tế bào nấm men phát triển theo thời gian hiện nay người ta dùng nhiều phương pháp khác nhau như: 9 + Xác định số lượng tế bào bằng phương pháp đếm trực tiếp trên kính hiển vi hay gián tiếp trên mặt thạch. + Đo độ đục của tế bào trong dung dịch nuôi cấy trên cơ sở xây dựng một đồ thị chuẩn của mật độ tế bào… Quá trình sinh trưởng của nấm men trong dịch lên men tĩnh có thể chia làm 5 giai đoạn: N t Hình 1.6: Quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men - Giai đoạn tiềm phát: giai đoạn này tế bào làm quen với môi trường, sinh khối chưa tăng nhiều. - Giai đoạn logarit: đây là giai đoạn phát triển rất nhanh, sinh khối tăng ào ạt, kèm theo sự thay đổi mạnh mẽ của dịch lên men. - Giai đoạn chậm dần: tốc độ sinh trưởng nấm men giảm dần, thành phần dịch lên men còn lại ít, các sản phẩm lên men được tích tụ nhiều. - Giai đoạn ổn định: số lượng tế bào nấm men không tăng nữa, tốc độ sinh sản bằng tốc độ chết. - Giai đoạn chết: tốc độ chết tăng nhanh, tốc độ sinh sản rất ít do đó số lượng tế bào nấm men giảm dần. 1.1.3.3 Giống vi khuẩn lên men lactic Vi khuẩn lên men lactic thuộc họ Lactobacterium. Đây là những trực khuẩn, cầu khuẩn không tạo bào tử và hầu hết không di động, hô hấp tùy tiện. Chúng có khả năng lên men nhiều loại đường đơn và đường đôi nhưng không có khả năng lên men các loại glucid phức tạp và tinh bột. Sự phát triển của nó cần có sự có mặt của 10 [...]... 2ADP +2Pi → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP Sự chuyển hóa đường hexose thành ethanol và khí CO2 diễn ra trong tế bào chất của nấm men Đây là quá trình trao đổi năng lượng của nấm men trong điều kiện kỵ khí Ethanol và CO2 trong tế bào chất sẽ được nấm men thải vào môi trường lên men Ngoài ra tế bào nấm men còn tổng hợp và thải vào dịch lên men hàng trăm sản phẩm phụ và sản phẩm lên men khác, những hợp chất này... táo bón, trĩ, sỏi thận, các vấn đề về túi mật, tiểu đường, cholesterol, cao huyết áp, xơ cứng động mạch, đau đầu, mệt mỏi … Vào gần giữa thập kỷ, giám đốc “Học viện hóa học” (“Academy of Chemists”) tại Braunschweig ghi nhận rằng Kombucha cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống các tuyến, dùng cho bệnh gút, thấp khớp, nhọt, xơ cứng động mạch, huyết áp cao và vấn đề về lão hóa, bằng cách làm hài hòa... điều chỉnh về nhiệt độ phòng (28 – 320C) để chỉnh pH và chuẩn bị cho quá trình lên men 2.2.7 Chỉnh pH: Đây là quá trình lên men hiếu khí nên rất dễ nhiễm vi sinh vật lạ và đặc biệt là nấm mốc Do đó cần điều chỉnh pH của dịch trà ≤ 4,2 Khoảng pH này tạo điều kiện bất lợi cho sự xâm nhiễm của đa số các loài vi sinh vật và nấm mốc Chỉnh pH của dịch trà bằng giấm cất, pH = 4,1 2.2.8 Lên men: Nấm Kombucha... hoàn toàn 1.2 Cơ sở khoa học của quá trình lên men Theo kết quả nghiên cứu về thành phần cấu tạo của Kombucha thì quá trình lên men dịch trà có thể xảy ra các quá trình chính như sau: • Lên men ethanol (lên men rượu) 11 Hình 1.7: Cơ chế phân hủy đường trong tế bào nấm men Lên men rượu là quá trình lên men yếm khí với sự có mặt của nấm men, chúng sẽ chuyển hóa đường lên men thành ethanol và CO2 Quá trình... hiệu quả và cung cấp năng lượng - Acid Gluconic tạo ra bởi vi khuẩn, có lợi cho người mắc các bệnh như nhiễm nấm Candida - Acid malic giúp giải độc gan - Acid butyric tạo ra bởi nấm men, bảo vệ màng tế bào, kết hợp với acid gluconic tăng cường thành ruột chống lại kí sinh trùng, trong đó có nhiễm nấm như Candida - Các hợp chất tanin trong trà: có khả năng kháng khuẩn và phòng chống bệnh ung thư, làm chậm... hoặc sao 1.4.1.1.3 Công dụng của trà tươi Trà là thức uống lý tưởng, có nhiều giá trị về dược liệu, ảnh hưởng tốt tới sức khỏe con người Trà tươi và các sản phẩm trà là nguồn tiêu biểu nhất (trong số các nguyên liệu và sản phẩm thực phẩm có nguồn gốc từ thực vật) không những về thành phần các hợp chất tanin mà cả về hàm lượng rất cao các hợp chất này Tanin không chỉ chuyển hóa tạo ra hương vị, màu... xanh tự nhiên, Vàng tương Thơm tự nhiên, Chát tương mảnh nhỏ hơn trà P đối sáng ít đặc trưng đối dịu, có tương đối non đều BPS Màu vàng xanh Vàng xám, mảnh nhỏ đậm tương đối đều, nhỏ hậu hơi Thơm thoáng vừa Chát hơi hăng gắt già hơn BP F Màu vàng xám, nhỏ Vàng đậm Thơm nhẹ tương đối đều Chát đậm gắt Bảng 1.4: Các chỉ tiêu hoá lý của trà xanh Tên chỉ tiêu Mức 1 Hàm lượng chất tan, %, không nhỏ hơn 34... dinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh, nói chung thì acid lactic thường chiếm 40% lượng đường đã được phân hủy, acid sucxinic 20%, rượu etylic chiếm 10%, acid axetic 10% và các loại khí gần 20% 1.3 Giới thiệu về trà lên men Kombucha Đây là một loại thức uống được lên men trong dung dịch trà đường bởi Kombucha Kombucha có thể sử dụng một số loại trà để lên men, nhưng không sử dụng được trà thảo mộc vì... men thành ethanol và CO2 Quá trình lên men rượu chia làm hai thời kỳ chính: 12 - Thời kỳ phát triển sinh khối: giai đoạn này với sự có mặt của oxy, tế bào nấm men phát triển sinh khối - Thời kỳ lên men chuyển đường thành rượu và CO2: giai đoạn này nấm men hấp thụ các chất dinh dưỡng và sử dụng các enzyme sẵn có của mình thực hiện xúc tác sinh học trong quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống, tạo... hình Màu nước Hương Vị Loại trà Đặc biệt Màu xanh tự nhiên, Xanh vàng Thơm mạnh tự Đậm dịu có cánh trà dài, xoăn trong sáng đều non, có tuyết OP nhiên cốm Màu xanh tự nhiên, Vàng cánh trà dài xoăn sáng thoáng hậu vị ngọt xanh Thơm tự nhiên Chát đậm, tương đối dịu dễ chịu 25 tương đối đều P mạnh Màu xanh tự nhiên, Vàng sáng Thơm tự nhiên Chát tương cánh trà ngắn hơn đối dịu, có OP, tương đối xoăn hậu thoáng