Sản Xuất Nước Giải Khát Lên Men Từ Dịch Chiết Đài Hoa Bụp Giấm Hibiscus Sabdariffa L.

Chính vì những công dụng hữu ích đó, chúng tôi thực hiện đề tài chế biến sản phẩm nước giải khát lên men từ đài hoa bụp giấm nhằm hiểu rõ hơn về loại cây này.. 54 Bảng 4.15 Kết quả khảo

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

************

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT LÊN MEN

TỪ DỊCH CHIẾT ĐÀI HOA BỤP GIẤM

Hibiscus sabdariffa L.

ThS Nguyễn Minh Khang Trịnh Trung Trực

Thành phố Hồ Chí Minh

-2009-

TÓM TẮT

TRỊNH TRUNG TRỰC, Đại học Tôn Đức Thắng, tháng 12/2009 “SẢN

XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT LÊN MEN TỪ DỊCH CHIẾT ĐÀI HOA BỤP GIẤM

Hibiscus Sabdariffa L.”

Thời gian thực hiện: từ tháng 9 đến 12 năm 2009

Phòng thí nghiệm công ty cổ phần Tinh Hoa Anpha

Giảng viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN MINH KHANG

Cây bụp giấm Hibiscus sabdariffa L là một loại cây có nhiều công dụng hữu ích

cho cuộc sống hàng ngày của con người Hơn nữa, nó còn là một loại cây dược thảo tiềm năng vì chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học cao Chính vì những công dụng hữu ích đó, chúng tôi thực hiện đề tài chế biến sản phẩm nước giải khát lên men từ đài hoa bụp giấm nhằm hiểu rõ hơn về loại cây này

 Các thí nghiệm tiến hành:

- Xác định thành phần nguyên liệu cơ bản trong đài hoa bụp giấm khô

- Tìm hiểu những ảnh hưởng đến quá trình trích ly và thu nhận dịch lên men

- Khảo sát đặc điểm hình thái của nấm men

- Xây dựng đường cong tăng trưởng của nấm men Saccharomyces cerevisiae

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất nước giải khát lên men

- Kiểm tra chất lượng sản phẩm

 Qua quá trình thực hiện đề tài chúng tôi thu được kết quả cuối cùng sau:

- Nhiệt độ trích ly 1000C, thời gian trích ly 15 phút, tỉ lệ phối trộn nguyên liệu và nước là 1:30

- Tỷ lệ nấm men cấy bổ sung vào dịch lên men đã xử lý là: 10%

- Độ Brix ban đầu của dịch lên men cần chỉnh để đạt 20%

- Nhiệt độ lên men là 160C

- Thời gian kết thúc quá trình lên men là 5 ngày

- Sản phẩm nước giải khát lên men bụp giấm, qua đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3215 – 79 được xếp loại khá

MỤC LỤC

Trang

LỜI CÁM ƠN i

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH SÁCH CÁC HÌNH vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG viii

DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ VÀ BIỂU ĐỒ x

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích 2

1.3 Nội dung nghiên cứu: 2

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Tổng quan về nước giải khát 3

2.1.1 Nguồn gốc nước giải khát 3

2.1.2 Nguyên liệu sản xuất nước giải khát trong công nghiệp 3

2.1.3 Thực tế của các loại nước giải khát có nguồn gốc thiên nhiên đang có trên thị trường Việt Nam 4

2.1.4 Giới thiệu về nước giải khát lên men 6

2.2 Phân loại nước giải khát 9

2.2.1 Nước giải khát có gas 9

2.2.2 Nước giải khát không có gas 9

2.3 Giới thiệu về cây bụp giấm 9

2.3.1 Mô tả thực vật 9

2.3.2 Nghiên cứu trong nước và ngoài nước 11

2.3.3 Năng suất 12

2.3.4 Hiệu quả kinh tế và môi trường 12

2.4 Công dụng của cây bụp giấm 13

2.4.1 Công dụng trong ngành thực phẩm: 13

2.5 Giới thiệu về nấm men 16

2.6 Cơ chế quá trình lên men rượu 20

2.6.1 Cơ chế 20

2.6.2 Động học của quá trình lên men 21

2.6.3 Các vi khuẩn có hại cho nấm men 22

2.6.4 Các quá trình và biến đổi khác 23

2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu 24

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 26

3.1 Thời gian và địa điểm tiến hành 27

3.2 Vật liệu hóa chất và thiết bị 27

3.2.1 Vật liệu 27

3.2.2 Hóa chất và thiết bị 28

3.3 Phương pháp nghiên cứu……… ………31

3.3.1 Sơ đồ nghiên cứu……….……….31

3.3.2 Thuyết minh sơ đồ………32

3.4 Phương pháp thí nghiệm……… 32

3.4.1 Phương pháp xác định thành phần của nguyên liệu đài hoa bụp giấm khô 32 3.4.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly và thu nhận dịch lên men 33

3.4.3 Khảo sát đặc điểm hình thái của chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae. 34

3.4.4 Phương pháp xác định đường cong tăng trưởng 35

3.4.5 Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 35

3.4.6 Kiểm tra thành phần, chất lượng sản phẩm 37

3.5 Các phương pháp phân tích 38

3.5.1 Phương pháp vi sinh vật……… 38

3.5.2 Phương pháp hoá học 38

3.5.3 Phương pháp đánh giá cảm quan 38

3.6 Phương pháp xử lý số liệu của thí nghiệm lên men 38

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 39

4.1 Kết quả khảo sát thành phần nguyên liệu 39

4.2 Kết quả khảo sát quá trình trích ly và thu nhận dịch lên men 40

4.2.1 Nhiệt độ trích ly 40

4.2.2 Thời gian trích ly 42

4.2.3 Xác định công thức phối chế tỉ lệ nguyên liệu nước 43

4.3 Kết quả khảo sát đặc điểm hình thái nấm men 44

4.3.1 Quan sát đại thể 44

4.3.2 Quan sát vi thể 44

4.4 Xây dựng đường cong sinh trưởng của nấm men Ssaccharomyces cerevisiae 45 4.5 Kết quả khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 46

4.5.1 Ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu 46

4.5.2 Ảnh hưởng của lượng nấm men bổ sung vào dịch lên men 53

4.5.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với quá trình lên men dịch chiết đài hoa bụp giấm 60

4.6 Khảo sát quá trình lên men 68

4.6.1 Quy trình thực hiện: 69

4.6.2 Thuyết minh quy trình 70

4.6.3 Sự thay đổi các thành phần trong quá trình lên men 71

4.7 Kiểm tra thành phần sản phẩm 72

4.8 Kết quả đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm 74

4.9 Tính toán sơ bộ chi phí cho sản xuất 100 chai thành phẩm ( 500ml/chai) 75

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 77

5.1 Kết luận 77

5.2 Đề nghị 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Dr : Doctor

TP.HCM : Thành phố Hồ Chí Minh

SGTT : Sài gòn tiếp thị

FDA : Food and Drug Administration

WHO : World Health Organization

GS : Giáo sư

ThS : Thạc sĩ

EMP : Endem – Mayehop – Panat

ATP : Adenozin triphotphat

ADP : Adenozin diphotphat

CFU : Colony Forming Unit

TNHH SX – TM : Trách nhiệm hữu hạn sản xuất – thương mại TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

Kg : kilogram

g : gram

P : Phường

Q : Quận

DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang

Hình 2.1 và 2.2: Cây bụp giấm Hibiscus sabdariffa L 10

Hình 2.3 Hoa bụp giấm 10

Hình 2.4 Trái cây bụp giấm 10

Hình 2.5 và 2.6: Hạt cây bụp giấm Hibiscus sabdariffa L 11

Hình 2.7: Đài hoa bụp giấm khô được bán trong túi nylon ở Mexico 14

Hình 2.8: Đài hoa bụp giấm tươi và đã được chế biến 14

Hình 4.1: Hình thái khuẩn lạc nấm men Saccharomyces cerevisiae 44

Hình 4.2: Hình thái tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae 44

Hình 4.3: Sản phẩm nước giải khát lên men đài hoa bụp giấm 76

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Trang

Bảng 3.1 Các thiết bị và dụng cụ sử dụng trong thí nghiệm 30

Bảng 4.1: Thành phần nguyên liệu đài hoa bụp giấm khô 39

Bảng 4.2 Kết quả khảo sát nhiệt độ trích ly 41

Bảng 4.3 Kết quả khảo sát thời gian trích ly 42

Bảng 4.4 Kết quả khảo sát công thức phối chế tỉ lệ nguyên liệu / nước 43

Bảng 4.5 Kết quả khảo sát đường cong tăng trưởng 45

Bảng 4.6: Các mẫu lên men thay đổi nồng độ chất khô ban đầu của thí nghiệm 1 46

Bảng 4.7: Độ cồn và lượng đường sót trong dịch lên men sau 7 ngày 46

Bảng 4.8 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất khô lên sự thay đổi hàm lượng đường tổng trong quá trình lên men 47

Bảng 4.9 Kết quả khảo sát sự tăng sinh khối nấm men theo thời gian trên các mẫu có nồng độ chất khô ban đầu 18%, 20%, 22% 49

Bảng 4.10 Kết quả khảo sát sự tạo thành ethanol trong quá trình lên men tương ứng với các mẫu có nồng độ chất khô ban đầu 18%, 20%, 22% 50

Bảng 4.11 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên sự thay đổi hàm lượng acid tổng trong quá trình lên men 51

Bảng 4.12 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên sự thay đổi pH trong quá trình lên men 52

Bảng 4.13: Các mẫu lên men thay đổi lượng giống cấy ban đầu của thí nghiệm 2 53

Bảng 4.14: Đo độ cồn và hàm lượng đường sót trong dịch lên men sau 7 ngày 54

Bảng 4.15 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên sự thay đổi hàm lượng chất khô của dịch chiết bụp giấm trong quá trình lên men 55

Bảng 4.16 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên sự thay đổi hàm lượng đường tổng của dịch chiết trong quá trình lên men 56

Bảng 4.17 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên lượng cồn tạo thành của dịch chiết trong quá trình lên men 57

Bảng 4.18 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên sự thay đổi hàm lượng acid tổng của dịch chiết bụp giấm trong quá trình lên men 58

Bảng 4.19 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên sự thay đổi pH của dịch

chiết bụp giấm trong quá trình lên men 59

Bảng 4.20: Các mẫu lên men thay đổi nhiệt độ khác nhau của thí nghiệm 3 60

Bảng 4.21: Độ cồn và hàm lượng đường sót sau 5 ngày lên men 60

Bảng 4.22 Kết quả khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ lên sự thay đổi hàm lượng chất khô của dịch bụp giấm trong quá trình lên men 61

Bảng 4.23 Kết quả khảo sát sự phát triển sinh khối nấm men trong quá trình lên men 62 Bảng 4.24 Kết quả khảo sát sự thay đổi hàm lượng đường tổng trong quá trình lên men 63

Bảng 4.25 Kết quả khảo sát sự hình thành ethanol trong quá trình lên men 64

Bảng 4.26 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự thay đổi hàm lượng acid tổng của nước giải khát trong quá trình lên men 65

Bảng 4.27 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự thay đổi pH trong quá trình lên men 66

Bảng 4.28: Giá trị trung bình của mức độ ưa thích trên hai mẫu nước giải khát lên men ở nhiệt độ thấp và nhiệt độ thường 67

Bảng 4.29: Sự thay đổi các thành phần trong quá trình lên men 72

Bảng 4.30: Thành phần nước giải khát lên men bụp giấm 73

Bảng 4.31: Chỉ tiêu vi sinh của nước giải khát có cồn 73

Bảng 4.32 Kết quả đánh giá cảm quan về chất lượng sản phẩm nước giải khát lên men từ đài hoa bụp giấm khô 74

Bảng 4.33 Chi phí cho sản xuất 100 chai nước giải khát dịch chiết từ đài hoa bụp giấm thành phẩm (500ml/chai) 76

DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ

Trang

Đồ thị 4.1 Khảo sát nhiệt độ trích ly 41

Đồ thị 4.2 Khảo sát thời gian trích ly 42

Đồ thị 4.3 Tỉ lệ phối trộn nguyên liệu / nước 43

Đồ thị 4.4: Đường cong tăng trưởng của nấm men Saccharomyces cerevisiae 45

Đồ thị 4.5: Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô lên sự thay đổi hàm lượng đường tổng trong quá trình lên men 48

Đồ thị 4.6: Sự tăng sinh khối nấm men theo thời gian trên các mẫu có nồng độ chất khô ban đầu 18%, 20%, 22% 49

Đồ thị 4.7: Sự tạo thành ethanol trong quá trình lên men tương ứng với các mẫu có nồng độ chất khô ban đầu 18%, 20%, 22% 50

Đồ thị 4.8: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên sự thay đổi hàm lượng acid tổng trong quá trình lên men 51

Đồ thị 4.9: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên sự thay đổi pH trong quá trình lên men 52

Đồ thị 4.10: Ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên sự thay đổi hàm lượng chất khô của dịch chiết bụp giấm trong quá trình lên men 55

Đồ thị 4.11: Ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên sự thay đổi đường tổng của dịch chiết trong quá trình lên men 56

Đồ thị 4.12: Ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên lượng cồn tạo thành của dịch chiết trong quá trình lên men 57

Đồ thị 4.13: Ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên sự thay đổi hàm lượng acid tổng của dịch chiết bụp giấm trong quá trình lên men 58

Đồ thị 4.14: Ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên sự thay đổi pH của dịch chiết bụp giấm trong quá trình lên men 59

Đồ thị 4.15: Ảnh hưởng nhiệt độ lên sự thay đổi hàm lượng chất khô của dịch bụp giấm trong quá trình lên men 61

Đồ thị 4.16: Sự phát triển sinh khối nấm men trong quá trình lên men 62

Đồ thị 4.17: Sự thay đổi hàm lượng đường trong quá trình lên men 63

Đồ thị 4.18: Sự hình thành ethanol trong quá trình lên men 64

Đồ thị 4.19: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự thay đổi hàm lượng acid tổng của nước giải khát trong quá trình lên men 65

Đồ thị 4.20: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự thay đổi pH trong quá trình lên men 66

DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 3.1 Nội dung nghiên cứu 31

Sơ đồ 3.2 Thu nhận dịch lên men 33

Sơ đồ 4.1: Quy trình chế biến nước giải khát lên men bụp giấm 69

Chương 1 MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Từ ngàn xưa đến nay, cuộc đời bình thường của mỗi một con người đều phải trải qua bốn giai đoạn mặc định của tạo hóa, đó là chu trình sinh – lão – bệnh – tử Để khắc phục phần nào của bệnh tật, bảo toàn mạng sống trước ngưỡng cửa cái chết và kéo dài tuổi thọ, các nhà khoa học đã không ngừng cố gắng tìm mọi cách can thiệp vào chu trình sống mặc định ấy Từ những kinh nghiệm lưu truyền trong dân gian, nhà nghiên cứu đã sử dụng nhiều loại thuốc, từ dạng sơ chế đến tinh chế, cô đặc, hoặc trích xuất từ các loại thảo dược có sẳn trong tự nhiên để điều trị bệnh

Ngày nay xu hướng sử dụng các thảo dược thiên nhiên để trị bệnh đã trở nên phổ biến, việc tìm kiếm những khả năng chữa trị từ các loại thảo dược đã được tiến hành ở nhiều nơi trên thế giới: Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan, Malaysia, Thái Lan, …

Cây bụp giấm, Hibiscus sabdariffa L, thuộc họ Malvaceae, là loại cây một năm,

thân thảo, được trồng phổ biến ở các nước vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Cây có nhiều giá trị trong thực phẩm (như làm phẩm màu, làm rượu, làm mứt, nước giải khát ) và trong dược phẩm (như kháng khuẩn, kích thích tiêu hóa, lợi tiểu, thuốc tiêu độc, thuốc giảm đau ) Ở nước ta trong những năm qua, đã có những nghiên cứu về cây bụp giấm nhưng hầu hết đều là những nghiên cứu về công dụng của đài hoa bụp giấm dùng làm chất màu trong thực phẩm Nhằm giúp mọi người hiểu rõ hơn về cây bụp giấm cũng như góp phần vào việc nghiên cứu nhiều hơn nữa những công dụng

hữu ích của loài cây này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “SẢN XUẤT NƯỚC

GIẢI KHÁT LÊN MEN TỪ DỊCH CHIẾT ĐÀI HOA BỤP GIẤM” tại công ty cổ

phần Tinh Hoa Anpha

- Đa dạng hóa các sản phẩm nước giải khát trên thị trường

1.3 Nội dung nghiên cứu:

 Khảo sát thành phần nguyên liệu ban đầu trong đài hoa bụp giấm khô

 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly và thu nhận dịch lên men

 Khảo sát đặc điểm hình thái của nấm men

 Xây dựng đường cong tăng trưởng của nấm men Saccharomyces cerevisiae

 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất nước giải khát lên men

 Chế biến sản phẩm nước giải khát lên men từ dịch chiết đài hoa bụp giấm khô

 Kiểm tra chất lượng sản phẩm

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về nước giải khát

2.1.1 Nguồn gốc nước giải khát [36]

Lịch sử của nước giải khát có thể bắt nguồn từ loại nước khoáng được tìm thấy trong các dòng suối tự nhiên Từ lâu, việc ngâm mình trong suối nước khoáng được xem là tốt cho sức khỏe do tác dụng trị bệnh của khoáng chất có trong nước suối Các nhà khoa học cũng nhanh chóng phát hiện ra carbon dioxide (CO2) có trong các bọt nước khoáng thiên nhiên

Theo các chuyên gia y tế, thức uống bằng nước khoáng tự nhiên hay nhân tạo đều tốt cho sức khỏe Các dược sĩ Mỹ bắt đầu bào chế thêm một số loại dược thảo với các hương vị khác nhau cho vào thức uống này Do khách hàng thích đem thức uống về nhà nên ngành công nghiệp sản xuất nước đóng chai cũng phát triển theo để đáp ứng nhu cầu của họ

Kể từ 1852, với việc nước gừng được tung ra thị trường, các sản phẩm có thương hiệu đã xuất hiện và được cấp quyền kinh doanh Bắt đầu từ những năm 1880, thị trường nước giải khát tràn ngập các loại nước uống có nhãn hiệu như Coca-Cola (1886), Moxie (1885), Pepsi-Cola (1898)…

2.1.2 Nguyên liệu sản xuất nước giải khát trong công nghiệp [32], [33],

[34]

Nguyên liệu căn bản nhất là nước, thường là nước tinh khiết (pure water) được tinh lọc với nhiều mức độ khác nhau tuỳ theo công nghệ và thiết bị xử lý nước Nếu không đảm bảo, sản phẩm sẽ vẩn đục, lắng cặn, nhiễm vi sinh…

Đường hoặc chất tạo ngọt (sweeteners) thường được gọi một cách "dân gian" là đường hoá học Không phải loại đường hoá học nào cũng gây nguy hiểm cho sức khoẻ Saccharin đã bị cấm trên cả thế giới nhưng aspartame, sucralose "được phép sử dụng" Chúng còn là thứ không có gì để thay thế trong sản xuất sản phẩm cho người có

tiền sử tiểu đường

Hương liệu (flavor): hầu hết các loại nước ngọt đều có thêm hương liệu nhân tạo với nhiều mức độ khác nhau để tạo mùi thơm giống tự nhiên, tạo cảm giác dễ chịu Có hai cấp độ: dùng để sản xuất công nghiệp và dùng để sản xuất trong thực phẩm Ví dụ

hương chè xanh dùng cho bột giặt không thể là hương chè xanh dùng trong nước chè xanh để uống Hương liệu dùng trong chế biến công nghiệp thường có tạp chất, đôi khi

là độc chất, sẽ rất nguy hiểm nếu dùng cho thực phẩm

Màu: màu thực phẩm (food grade) là một điều bắt buộc đối với các nhà sản xuất nước ngọt Tuy nhiên, nhiều cơ sở nhỏ ở ta dùng màu công nghiệp ở chợ Kim Biên Chất bảo quản (preservatives): nước ngọt do có chứa đường và một số chất dinh dưỡng có khả năng gây hư thối nên chất bảo quản sẽ kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm Có những chất được phép sử dụng rộng rãi trên thế giới nhưng cũng có những chất bị cấm

Cuối cùng, có thể có hoặc không có là CO2 Nước ngọt có ga CO2 dễ gây cảm giác hưng phấn khi uống nhưng với nhiều người, nhất là những người có vấn đề với hệ thống tiêu hoá, thì chất này có thể gây no hơi khó chịu hoặc một tác hại nào đó

2.1.3 Thực tế của các loại nước giải khát có nguồn gốc thiên nhiên đang

có trên thị trường Việt Nam [29], [32[, [33], [34]

Các loại nước trái cây, nước thảo mộc thiên nhiên đang chiếm tỷ lệ khoảng 40% thị trường nước giải khát Người tiêu dùng chuộng các loại nước này, bởi sự liên tưởng với hình ảnh công nghệ chiết xuất hiện đại lấy thành phần tinh chất trong quả tươi mà pha chế thành nước giải khát Góc khuất của công nghệp pha chế là hương liệu, màu tổng hợp, chất ổn định, chất bảo quản… không được nhắc tới hoặc chỉ nhắc tới rất mờ nhạt.Các loại nước trà xanh vị chanh, bên cạnh những quảng bá không màu nhân tạo, không chất bảo quản, chiết xuất từ những đọt trà xanh tạo cảm giác tự nhiên hoàn toàn, trong thành phần vẫn có chất điều chỉnh độ chua 330, hương chanh Nhìn vào thành phần ghi trên bao bì, gần như tất cả các loại nước cam đều pha chế từ hương liệu Cụ thể, loại nước được coi là tươi ngon thiên nhiên như Twister của PepsiCo có thành phần là nước cam hoàn nguyên từ cốt cam cô đặc 65% (150g/l), và thành phần chứa chất điều chỉnh độ axít 330, chất ổn định 415, 414, 327, chất chống oxy hoá, hương cam tự nhiên và giống tự nhiên, chất bảo quản 202, màu tổng hợp…

Nước cam của Orangina tự hào với “tép cam tươi nguyên chất” cũng chỉ có 12% nước cam nguyên chất, 2% tép cam, còn lại là nước có gas, tinh dầu cam…công nghệ sản xuất nước giải khát hiện nay là công nghệ pha chế hương liệu Bởi dù có là trà, cam, táo, nho hay thảo mộc chăng nữa, nếu thiếu chất tạo màu, tạo mùi thì không thể

màu sắc đẹp, thơm, vị ngon thì dễ bán, quan trọng nhất là tiếp thị quảng cáo giỏi sẽ bán chạy

Các công đoạn pha chế cũng ngày càng đơn giản, khi các hương liệu tạo màu, tạo mùi, dịch quả (còn gọi là nước cốt), luôn có sẵn đủ các hương vị theo trái cây tự nhiên Sản phẩm cao cấp thì dùng thêm đường trái cây vào cùng với đường kính để nước có hương vị thơm ngon hơn

Hiện nay do giá hương liệu và màu thực phẩm nguồn gốc thiên nhiên đắt 10 - 30 lần sản phẩm tổng hợp, nên muốn có giá thành rẻ, nhiều nơi không ngần ngại sử dụng các gói hương liệu, màu tổng hợp về pha với nước và đường Thậm chí, nhiều điểm còn bán luôn gói nguyên liệu tổng hợp pha sẵn theo tỉ lệ một gói 10g/100 lít nước… Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, Benzen là một hóa chất nằm trong danh sách chất độc hại có thể làm tăng nguy cơ ung thư, đặc biệt là ung thư máu leukaemia

Từ năm 1990, cơ quan thuốc và thực phẩm Hoa Kỳ FDA đã có lời cảnh báo với ngành sản xuất nước giải khát Mỹ về hàm lượng benzen có trong nước ngọt cao từ 2,5 đến 5 lần giới hạn cho phép của Tổ chức Y tế thế giới WHO để cho nước uống là 10ppb (parts per billion - phần tỷ) Vấn đề phát sinh do hai thành phần hiện nay vẫn thường gặp trong nước giải khát là chất bảo quản sodium benzoat và ascorbic acid (vitamin C)

có thể phản ứng với nhau để hình thành benzen.Sodium benzoat, ký hiệu E211, hay

211 thường được dùng làm chất bảo quản trong công nghiệp thực phẩm Ascorbic acid, hay vitamin C, có trong rau quả, nước ép trái cây, thường cũng được cho thêm vào thực phẩm và thức uống như một chất kháng oxy hóa kéo dài tuổi thọ của sản phẩm

Cơ chế phản ứng được Glen Lawrence-một trong những nhà hóa học đã từng thử nghiệm benzen cho FDA đầu thập niên 1990, giải thích:

Đầu tiên, ascorbic acid tác dụng với kim loại sắt, đồng có trong nước để tạo thành những gốc tự do hydroxyl Cùng lúc sodium benzoat trong môi trường acid của nước ngọt, cho ra benzoic acid Các gốc hydroxyl sẽ tác kích benzoic acid, tách CO2 tạo thành benzen

Theo lawrence, phản ứng này có thể xảy ra trong thức uống cũng như thức ăn có chứa sodium benzoat và vitamin C, kể cả vitamin C tự nhiên có trong nước ép trái cây

Vì vậy, nước ép trái cây cũng như nước ngọt có dùng vitamin C không được dùng chất bảo quản là sodium benzoat

Trong khi đó, theo danh mục các chất phụ gia được phép sử dụng trong thực phẩm của Bộ Y tế Việt Nam ban hành, sodium benzoat và benzoic acid vẫn được phép sử dụng trong các sản phẩm nước giải khát như hoa quả ngâm giấm, ngâm đường, trong nectar quả thanh trùng đóng hộp, trong nước giải khát, nước uống dành cho thể thao, nước uống có dược thảo

2.1.4 Giới thiệu về nước giải khát lên men [1], [7], [23]

2.1.4.1 Định nghĩa

loại đồ uống có cồn được sản xuất bằng phương pháp lên men từ các loại trái cây không qua chưng cất Trên cơ sở biến đổi hoá sinh xảy ra trong quá trình lên men các loại nước quả dưới tác dụng của hệ enzym của nấm nem

2.1.4.2 Giá trị của nước giải khát

người, ngoài việc cung cấp cho cơ thể một lượng nước đáng kể để tham gia vào quá trình trao đổi chất của tế bào, nó còn bổ sung cho cơ thể một lượng lớn các chất dinh dưỡng, các loại muối khoáng đủ để bù đắp cho những hao hụt về năng lượng và dinh dưỡng đã bị tiêu hao trong các hoạt động sống của con người, vì vậy nước giải khát trở thành nhu cầu tất yếu không thể thiếu được đối với cuộc sống của con người

Ngày nay, khi điều kiện sống của con người ngày càng được nâng cao thì nhu cầu

sử dụng nước giải khát ngày càng tăng và đang từng bước chuyển dần từ loại nước giải khát pha chế truyền thống sang sử dụng loại nước giải khát có chứa các chất dinh dưỡng như các loại: axit amin, vitamin, muối khoáng… được sản xuất từ các loại trái cây Đây được coi là mặt hàng chiến lược chủ yếu của thế kỷ 21, nên nhiều quốc gia như: Mỹ, Hà lan, Đức, Nhật, Hàn Quốc, Úc, Thái Lan, Trung Quốc… đã tập trung nghiên cứu và sản xuất được nhiều loại nước giải khát từ các loại trái cây: cam, dứa, xoài, sherry, ổi, táo, lê, dâu, mơ, nho, vải… có chất lượng rất cao đã mau chóng chiếm lĩnh được thị trường

Theo cùng với xu hướng đó thì sự nhận thức của người tiêu dùng dần dần được cải thiện, bắt đầu thận trọng hơn trong việc bảo đảm sức khoẻ của mình Bên cạnh đó, người tiêu dùng đang có xu hướng chú trọng nhiều hơn đến sản phẩm chứa các thành phần có nguồn gốc thiên nhiên, đồ uống không cồn như nước ép trái cây tươi, nước

uống bổ dưỡng, nước giải khát chứa thành phần thảo mộc, trà thảo dược,…bằng chứng

là sự xuất hiện của Trà thảo mộc Dr.Thanh đã gây nên một cơn sốt trên thị trường nước giải khát Theo điều tra các hộ gia đình ở TP.HCM do SGTT thực hiện, các loại trà giải khát có nguồn gốc thiên nhiên chiếm ưu thế với tỷ trọng lên đến 34,2% giá trị chi tiêu cho đồ uống Nếu tính cả trà truyền thống (các loại trà bắc, trà tàu) thì tỷ trọng này lên đến 37,7% thị phần giá trị đồ uống giải khát.[30]

Các sản phẩm đồ uống có nguồn gốc thiên nhiên ngày nay còn được gọi với tên là

“Thực phẩm chức năng” Có rất nhiều các định nghĩa về thực phẩm chức năng, song tất cả đều thống nhất cho rằng: Thực phẩm chức năng là loại thực phẩm nằm giới hạn giữa thực phẩm (truyền thống – Food) và thuốc (Drug) Đó là loại thực phẩm không chỉ cung cấp dinh dưỡng cơ bản mà còn có chức năng phòng chống bệnh tật và tăng cường sức khỏe nhờ các chất chống oxy hóa (beta-caroten, lycopen, lutein, vitamin C, vitamin E ), chất xơ và một số thành phần khác Loại thực phẩm chức năng được kể đến đầu tiên là những thực phẩm mà khi ở dạng tự nhiên đã có những hoạt chất có lợi với lượng lớn Tiếp đó là nhóm thực phẩm có ít hoạt chất hơn, phải bổ sung hoặc tinh chế cô đặc lại ở dạng dễ sử dụng, hay gây biến đổi gene để tăng hàm lượng một số chất có lợi

- Acid

Acid cũng là một thành phần quan trọng của rượu vang cũng như nước giải khát lên men pH từ 2,8 – 3,8; nhưng dễ uống vì vị chua của acid được cân đối bởi vị ngọt của đường, cồn, glycerin, vị chát của polyphenol, vị mặn của các chất muối Acid hữu cơ trong nước giải khát lên men còn có tác dụng ngăn cản hoạt động của các vi khuẩn làm hỏng rượu

 Tro và các chất muối

Có nhiều muối khoáng trong nước giải khát lên men, phổ biến nhất là P, S, K, Na,

Ca, Mg, Si, Fe, Mn, Fl, Cl, Br, I, Al

 Chất gây mùi thơm

Hầu như chưa biết rõ, chúng là các chất dễ bay hơi, một phần bắt nguồn từ nguyên liệu, một phần được tạo thành trong quá trình lên men

Mùi thơm trong quả tươi đó là các chất có nguồn gốc terpen quyết định, nhưng đại

bộ phận các chất này bị phân hủy và bị khí CO2 kéo theo trong quá trình lên men Còn mùi thơm trong quá trình lên men là các chất có mùi thơm do nấm men sản sinh ra trong đó có cồn và ester của chúng

 Vitamin

Nước giải khát lên men chứa một lượng vitamin đáng kể Một số vitamin nhất định được tổng hợp từ nấm men, bên cạnh đó còn có các vitamin trong dịch quả Vitamin là một trong những thành phần tạo nên giá trị dinh dưỡng của nước giải khát lên men

 Polyphenol

Là hợp chất phức tạp chỉ có trong vỏ quả Do đó, khi lên men bằng nước quả không

có xác rất ít polyphenol, còn khi cho lên men cả nước và xác quả thì có nhiều polyphenol Polyphenol bao gồm nhiều chất khác nhau:

+ Acid phenol: acid benzoic, acid cinamic

+ Flavon: làm rượu có màu vàng

+ Anthocyan: làm rượu có màu đỏ

Polyphenol làm rượu có màu, vị chát và tạo những điều kiện không thuận lợi cho các vi khuẩn có hại

2.2 Phân loại nước giải khát [22], [36]

2.2.1 Nước giải khát có gas

Năm 1767, tiến sĩ Joseph Priestley - một nhà hóa học người Anh - đã pha chế thành công loại nước giải khát có gaz (có CO2) Ba năm sau, nhà hóa học Thụy Điển Torbern Bergman phát minh loại máy có thể chế tạo nước có gaz từ đá vôi bằng cách

sử dụng acid sulfuric Máy của Bergman cho phép sản xuất loại nước khoáng nhân tạo với số lượng lớn Tuy nhiên, mãi đến năm 1832 loại nước khoáng có ga mới trở nên phổ biến nhờ sự ra đời hàng loạt của loại máy sản xuất nước có ga trên thị trường Nguyên liệu sản xuất nước giải khát có gas: Nước, đường saccharoza, khí CO2, acid thực phẩm, các chất phụ gia

Qui trình sản xuất nước ngọt có CO2 có 2 dây chuyền chính:

-Dây chuyền sản xuất lon

-Dây chuyền sản xuất chai

2.2.2 Nước giải khát không có gas

Nước giải khát không gaz (không CO2) đầu tiên xuất hiện vào thế kỷ 17 với thành phần pha chế gồm nước lọc, chanh và một chút mật ong

Trong một khoảng thời gian dài nước giải khát có gas chiếm lĩnh thị trường nhưng trong các năm 2004 trở lại đây Thị trường nước giải khát có gas đang bất lực nhìn sự lấn át của các loại nước không gas [31]

2.3 Giới thiệu về cây bụp giấm

2.3.1 Mô tả thực vật [9], [11], [31], [33]

Cây bụp giấm Hibiscus sabdariffa L thuộc họ cây bông Malvaceae, là loại cây một

năm, đứng thẳng, nhiều nhánh, mọc thành bụi Thân cây tròn, mượt, có thể cao đến 3,5

m, màu xanh lá cây đậm hoặc màu đỏ đặc trưng Lá mọc xen kẽ, dài khoảng 7,5 – 12,5

cm, màu xanh với những gân lá màu hơi đỏ, không có lông, cuống lá dài Phiến lá chia thành 3 – 7 thùy, có răng cưa

Hình 2.1 và 2.2: Cây bụp giấm Hibiscus sabdariffa L

Cây bụp giấm có hoa lớn, cuống hoa ngắn, màu vàng hay vàng nâu, chính giữa màu nâu đỏ, mọc từng cái từ nách lá, hoa có thể lớn đến 12,5 cm, chuyển hồng khi nó tàn vào cuối ngày Lúc này đài hoa có màu đỏ đặc trưng, bao gồm 5 lá đài lớn và đài phụ gồm 8 – 12 lá bắc nhỏ mỏng manh xung quanh cuống hoa; bắt đầu lớn ra, trở nên giòn, dày, chứa nhiều nước, dài khoảng 3,2 – 5,7 cm bao bọc hoàn toàn quả nang có lông mượt

Hình 2.3 Hoa bụp giấm Hình 2.4 Trái cây bụp giấm

Quả nang dài 1,25 – 2 cm, màu xanh lá khi chưa trưởng thành, có 5 mảnh vỏ, mỗi mảnh vỏ chứa 3 – 4 hạt màu nâu nhạt có hình giống quả thận Quả nang sẽ chuyển sang màu nâu và nứt ra khi trưởng thành và khô.Hạt dài 3 – 5 mm và có lông tơ Rễ gồm một rễ cái đâm sâu Nở hoa vào mùa hè

Hình 2.5 và 2.6: Hạt cây bụp giấm Hibiscus sabdariffa L

Ở nước ta cây bụp giấm mọc hoang rất nhiều ở các tỉnh phía Nam, chủ yếu được người dân sử dụng để nấu canh chua Do khác nhau về điều kiện địa lý nên cây bụp giấm ở Việt Nam có một số đặc điểm hơi khác so với trên thế giới như sau:

- Cây cao khoảng 1,5 m, có khi cao đến 3 m

- Phiến lá có 3 – 5 thùy, dài 13 – 18 cm, rộng 7 – 12 cm

- Cuống hoa dài khoảng 1,6 cm

- Đài phụ gồm 8 – 9 phiến dày

2.3.2 Nghiên cứu trong nước và ngoài nước [28], [29], [31]

2.3.2.1 Trên thế giới

Cây bụp giấm có nguồn gốc từ Ấn Độ đến Malaysia Nó được mang sang châu Phi

từ rất sớm Và sau đó du nhập vào châu Âu và Trung Mỹ Cây bụp giấm phân bố rộng rãi ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới trên cả hai bán cầu

Những năm đầu thế kỷ XX người dân Bra-xin đã biết sử dụng Hibiscus sabdariffa

L để nhuộm màu, làm thành đồ trang điểm tạo vẻ đẹp mắt cho các món ăn Từ năm

1910 đã có những nghiên cứu nghiêm túc về chất màu của Hibiscus Nhiều vùng đất

trở thành quê hương của Hibiscus sabdariffa L như Ấn Độ, Ý , Đức, Thái Lan

2.3.2.2 Tại Việt Nam

Năm 1992, giám đốc hãng Raublink Bad Kneumach (Đức) đưa những hạt giống Hibiscus đầu tiên vào Việt Nam

Năm 1993, Sở khoa học - công nghệ và môi trường tỉnh Hà tây đã triển khai đề tài

chiết xuất chất màu thiên nhiên từ đài quả Hibiscus sabdariffa L

Năm 1998- 1999, GS Trần Thuý, Viện trưởng Viện y học dân tộc cổ truyền đã

nghiên cứu các chế phẩm từ Hibiscus sabdariffa L để điều trị cho các bệnh nhân

Ngày nay, cây bụp giấm đang lôi cuốn sự quan tâm của các nhà sản xuất thực phẩm

và nước uống cũng như các hãng dược phẩm, những người cảm thấy rằng cây bụp giấm có những tiềm năng có thể khai thác như là một sản phẩm thực phẩm tự nhiên, một chất màu để thay thế các chất màu tổng hợp

2.3.3 Năng suất [11], [28]

Năng suất đài hoa của 1 cây từ 1,5 kg (California) đến 2 kg (Puerto Rico) và 7,5 kg (nam Florida) Ở Hawaii, cây bụp dấm khi được trồng chung với cây cao su cho năng suất 16 tấn/ha, còn khi trồng riêng thì cho năng suất 19 tấn/ha Trồng cây với cả hai mục tiêu lấy đài hoa và chất xơ thì cho năng suất 17 tấn/ha thân cây sau 3 lần cắt cành

và 3,5 tấn/ha đài hoa tiếp sau đó Năng suất chất xơ trung bình là 1,7 tấn/ha Lượng chất xơ trong thân cây khoảng 5%

Ở Việt Nam: sản lượng thay đổi tùy nhu cầu từ 200 tấn/năm – 600 tấn/năm

- Miền Nam: năng suất bình quân biến động từ 400-800 kg đài khô/năm

- Miền Bắc: từ 320-500 kg đài khô/năm

2.3.4 Hiệu quả kinh tế và môi trường [11]

Vỏ thân cây làm bột giấy, hạt ép lấy dầu ăn, thân làm chất đốt, đài quả làm dược liệu quý chế biến thành chất màu thiên nhiên dùng trong dược liệu, thực phẩm, mỹ phẩm Cái cây ném hạt lên đất gò đồi như vãi thóc cho gà, vài bửa đã phủ xanh cả đồi trọc, để 6 tháng sau thu hoạch

Bụp giấm là cây ngắn ngày, dễ trồng, có thể phát triển tốt trên vùng đất nghèo dinh dưỡng Rễ bụp giấm có những nốt sần giúp tăng nấm cộng sinh như cây đậu Việc bố trí mô hình xen canh hợp lý cây bụp dấm với các loại cây khác (cây ăn quả, cây công nghiệp ) sẽ có tác dụng bóng mát, giữ ẩm cho đất Như vậy, trồng bụp giấm tận dụng được nguồn đất xấu, tăng năng suất cho cây trồng, giảm công chăm sóc của người dân, tăng thu nhập cho nông dân

Hơn nữa, vốn đầu tư cho trồng cây bụp giấm không lớn, nếu nhà nước có chính sách đầu tư vốn cho nông dân trồng đại trà bụp giấm, không những có thể tạo nguồn nguyên liệu cho xuất khẩu thô và triển khai công nghệ sản xuất màu tự nhiên mà còn đem lại việc làm cho người dân, tích cực thực hiện chương trình “xóa đói giảm nghèo”

2.4 Công dụng của cây bụp giấm [2], [4], [28], [29]

Cây bụp giấm Hibiscus sabdariffa L là một trong hơn 300 loài thuộc giống cây

bông bụp Hibiscus được biết trên thế giới Giống cây này có rất nhiều ứng dụng trong đời sống con người và xu hướng sử dụng chúng hiện nay là:

- Trồng để làm cây hoa cảnh

- Sử dụng để làm dược thảo và cây thực phẩm chức năng

- Che phủ đất, cây hoang dại có sức sống cao

2.4.1 Công dụng trong ngành thực phẩm:

Cây bụp giấm được chế biến thành nhiều loại sản phẩm khác nhau, rất đa dạng và phù hợp với từng vùng Ở Thụy Sĩ, đài hoa bụp giấm được dùng làm mứt, nước quả, nước sốt và rượu Còn ở các nước vùng nhiệt đới thì đài hoa bụp giấm tươi được dùng làm rượu bụp giấm, nước trái cây bụp giấm, sirô, nước giải khát, bánh pudding, bánh ngọt; trong khi đó, đài hoa bụp giấm khô được dùng làm trà, mứt quả nghiền, kem, nước quả loãng, bơ, bánh nướng nhân ngọt, bánh nhân hoa quả, nước sốt và một số món tráng miệng khác

Ở vùng Tây Ấn, đài hoa bụp giấm được sử dụng làm chất tạo màu và hương vị cho rượu rum Lá và thân dùng để ăn sống như rau xà lách và các loại rau sống khác, và đặc biệt là làm cà ri Hạt bụp giấm đã được dùng từ trước đến giờ như là một chất thay thế cà phê kích dục

Cây bụp giấm còn được trồng chủ yếu để lấy sợi Những chất sợi trong thân cây

bụp giấm, có thể dài đến 1,5 m, được dùng để thay thế sợi đay trong sản xuất vải bao

bì

2.4.2 Công dụng trong dược phẩm:

Thành phần các kích tố thực vật và các hoạt chất sinh học khác của cây bụp giấm:+ Thành phần một số hợp chất sterols trong dầu hạt bụp giấm:

+ Trong sản phẩm bụp giấm (sấy khô ở nhiệt độ thấp) có chứa: 13% hỗn hợp acid hữu cơ, acid citric và acid malic

+ Có 2 chất hương liệu: anthocyanin gossypetin (hydroxyflavone), và hibiscin + Bụp giấm giàu vitamin C: 0,004 – 0,005%

+ Cánh hoa có hợp chất thơm flavonal glucoside hibiscritin Đây chính là crystalline aglycone-hibiscetin (C15H10O9) Hoa bụp giấm có chứa phytosterols Hoa sấy khô có chứa 15,3% acid hibiscic (C6H6O7)

+ Rễ bụp giấm có chứa saponin và acid tartaric

+ Chống lại chứng cao huyết áp

+ Làm giảm cholesterol máu

+ Thay đổi thành phần nước tiểu, góp phần ngăn ngừa và làm tan sỏi thận

+ Có tác dụng chống viêm, sưng

+ Chống sự oxy hóa và các gốc tự do bảo vệ tế bào

+ Chống chứng co thắt gây nhồi máu cơ tim

+ Sữa đổi những đột biến gen, ngăn ngừa ung thư

+ Ly trích làm màu thực phẩm tự nhiên có tác dụng chống oxy hóa bảo vệ tế bào

cơ thể (tương tự như lycopen, caroten…)

Hình 2.7: Đài hoa bụp giấm khô Hình 2.8: Đài hoa bụp giấm

được bán trong túi nylon ở Mexico tươi và đã được chế biến

Bảng 2.1:Thành phần dinh dưỡng trong quả, lá và hạt bụp giấm

1,72

57 2,9

7 0,3 0,6

213

93 4,8

4135

54 0,17 0,45 1,2

nó phụ thuộc vào tuổi của nấm men và phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy

2.5.2 Kích thước tế bào nấm men

Kích thước trung bình của tế bào nấm men:

2.5.3 Cấu tạo tế bào nấm men

Tế bào nấm men cũng như nhiều loại tế bào khác được cấu tạo chủ yếu từ các phần

cơ bản sau:

- Thành tế bào: Thành tế bào nấm men được cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau Trong đó đáng kể nhất là: Glucan, manan, protein, lipid và một số thành phần nhỏ khác như kitin

- Màng nguyên sinh chất: Gồm các hợp chất phức tạp như protein, photpholipid, enzym permase

- Nhân: Tế bào nấm men có nhân thật, nhân có hình bầu dục hay hình cầu Cũng như các vi sinh vật khác nhân nấm men có chứa protein và acid nucleic

Những thành phần khác như: Không bào, volutin, ty lạp thể, ribôxom

2.5.4 Các hình thức hô hấp của nấm men

Ở nấm men hô hấp là quá trình khá phức tạp, nó xảy ra theo 2 chiều hướng khác nhau Vì thế, người ta phân bố ra thành 2 loại hô hấp: Hiếu khí và yếm khí

Điểm giống và khác nhau của 2 dạng hô hấp trên:

2.5.5 Thành phần hóa học và dinh dưỡng của nấm men

Thành phần hóa học và dinh dưỡng của nấm men phụ thuộc vào chủng giống, môi trường, trạng thái sinh lý cũng như điều kiện nuôi cấy Men ép chứa 75% nước và 25% chất khô Các chất khô của nấm men bao gồm các thành phần sau:

Protid 30 - 50%, trung bình 40%

2.5.6 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 chúng sử dụng chủ yếu được vận chuyển qua thành tế bào theo 2 con đường cơ bản sau:

- Con đường thứ nhất là thẩm thấu bị động: Trên thành tế bào nấm men có những lỗ nhỏ, những lỗ này có tác dụng làm cho các 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 chất cũng được thải qua những lỗ này dưỡng hình thành hợp chất và hợp chất này chui qua thành tế bào vào trong, tại đây chúng tách ra và permease lại tiếp tục làm công việc vận chuyển

- Con đường thứ hai là hấp thu thức ăn một cách chủ động: Các thành phần dinh dưỡng không có khả năng xâm nhập vào tế bào thì lập tức có hệ permease hoạt hóa Permease là một protid hoạt động

2.5.7 Sinh dưỡng của tế bào nấm men

Nấm men tiếp nhận thức ăn bằng con đường hấp thu chọn lọc trên bề mặt của tế bào và sau đó khuếch tán vào bên trong Màng và lớp bao bọc nguyên sinh chất của tế bào trong trường hợp này đóng vai trò là lớp màng bán thấm ngăn cách, điều khiển các chất dinh dưỡng vào tế bào và thải ra môi trường xung quanh những sản phẩm của hoạt động sống Để cho tế bào dễ hấp thụ, các chất dinh dưỡng phải là những chất có nguyên tử lượng thấp và hòa tan vào trong nước, một phần các chất dinh dưỡng chuyển hóa các hợp chất cao phân tử như: protid, glucid, lipid… trong tế bào và xây dựng thành tế bào mới

Nấm men cũng giống như các cơ thể thực vật khác cần oxy, cacbon, nitơ, kali, magie

- Oxy, hydro, cacbon

Oxy, hydro cung cấp cho tế bào nước từ môi trường Nguồn cung cấp cacbon là các loại đường khác nhau Ở những giai đoạn nhất định, nấm men còn sử dụng nguồn cacbon của acid amin

- Nitơ

Nấm men không có men ngoại phân giải protid, cho nên không thể phân cách albumin của môi trường thành chất có khả năng hấp thụ và phải cung cấp ở dạng hòa tan Có thể là dạng vô cơ hoặc hữu cơ Dạng hữu cơ thường được sử dụng là acid amin, pepton amid, ure Dạng vô cơ là các muối amon khử nitrat, sulfat

lý, sinh hóa của nấm men Magie tham gia vào nhiều phản ứng trung gian của sự lên men Sắt tham gia vào thành phần enzym của sự hô hấp và các quá trình khác

Nấm men chứa nhiều kali, nó thúc đẩy sự phát triển của nấm men tham gia vào sự lên men rượu, tạo điều kiện hồi phục phosphoric hóa của acid pyruvic Mangan đóng vai trò tương tự magie (Nguyễn Văn Tùng, 2003)

2.5.8 Các hình thức sinh sản của nấm men

Nấm men sinh sản bằng nhiều hình thức khác nhau:

- Sinh sản bằng cách nảy chồi

- Sinh sản bằng cách phân đôi

2.6 Cơ chế quá trình lên men rượu [1], [7], [13], [16]

2.6.1 Cơ chế

Thực chất quá trình lên men rượu là quá trình chuyển hóa các chất hòa tan trong dịch lên men thành các sản phẩm lên men dưới tác động của các enzyme tương ứng do nấm men sinh ra, sản phẩm tạo thành là rượu ethylic

Trong quá trình lên men rượu xảy ra hàng loạt các phản ứng sinh hóa phức tạp Nhiều tác giả nghiên cứu cho rằng: các phản ứng phân giải glucose thành acid pyruvic xảy ra theo chu trình EMP (Endem – Mayehop – Panat), mà các enzyme tham gia vào phân giải glucose đều có trong nấm men

Quá trình này diễn ra như sau:

+ Thực hiện chuyển hóa các mối liên kết năng lượng để biến glucose thành dạng

+ Tiếp theo hai phân tử phosphoglyceraldehyt bị oxit hóa bởi kết hợp với acid phosphoric và tạo thành 1,3-diphosphoglyceric dưới xúc tác của triphospho dehydrogenase-coenzyme

+ Với sự tham gia của phosphoglycerokinase, gốc phosphat cao năng của diphosphoglyceric sẽ chuyển vào ADP để tạo ATP

1,3-+ Dưới tác dụng của phosphoglyceromutase, gốc –H2PO3 sẽ chuyển vị trí từ carbon 3 sang carbon 2

+ Dưới xúc tác của endolase, acid 2-phosphoglyceric sẽ mất nước và biến thành acid phosphopyruvic

+ Acid phosphopyruvic rất không bền dễ bị mất gốc acid phosphoric dưới tác dụng của pyruvatkinase tạo thành acid pyruvic

+ Dưới tác dụng của pyruvat decarboxylase, trong điều kiện lên men, acid pyruvic sẽ mất CO2 và tạo thành acetaldehyt

+ Cuối cùng của lên men rượu là acetaldehyt bị khử do tác dụng của NADH2, tạo thành rượu

Phương trình tổng quát của quá trình lên men rượu trở nên rất đơn giản:

C6H12O6 Zymase 2C2H5OH + 2CO2 + 28 Kcal

Ngoài rượu và CO2, trong quá trình lên men còn tạo ra các acid hữu cơ, các rượu bậc cao Do acid và rượu có thể tác dụng lẫn nhau, nhiều este được tạo thành trong quá trình lên men tạo hương vị đặc trưng cho rượu Loại este được tạo thành nhiều nhất là ethyl acetat

Các este thì có lợi cho phẩm chất của rượu, nhưng các loại rượu bậc cao thì không

có lợi Trong quá trong lên men, các loại rượu bậc cao tạo thành không nhiều (0,1 – 0,5 %) song nếu ta để chúng tồn tại trong sản phẩm rượu, nó sẽ ảnh hưởng xấu đến mùi vị của sản phẩm Lên men ở nhiệt độ cao sẽ làm tăng hàm lượng rượu bậc cao

2.6.2 Động học của quá trình lên men

Tốc độ của quá trình lên men có thể quan sát được bằng cách theo dõi sự thay đổi của hàm lượng đường trong dịch lên men, quan sát bằng cách theo dõi sự thay đổi hàm lượng rượu và CO2 tạo thành cũng như sự thay đổi trị số của nồng độ dịch lên men Quá trình lên men chia làm 3 thời kỳ chính:

+ Thời kỳ đầu: Khoảng 60 giờ kể từ khi cho nấm men tiếp xúc với dịch lên men

Sự lên men xảy ra rất chậm, đường lên men không đáng kể

+ Thời kỳ 2: Đây là thời kỳ lên men chính Chiếm khoảng 60 – 120 giờ sau thời

kỳ đầu Sự phát triển của nấm men và sự lên men sau mỗi giờ tăng nhanh đáng kể và đạt đến trị số cực đại

+ Thời kỳ cuối: Đây là giai đoạn lên men phụ xảy ra rất chậm đồng thời là thời kỳ

ổn định tạo mùi cho sản phẩm Tùy theo phương pháp lên men, loại sản phẩm mà thời gian lên men phụ kéo dài khác nhau không quan sát được

Thời kỳ lên men chính là thời kỳ biến đổi sâu sắc các thành phần trong dịch lên men Chúng ảnh hưởng đến kết quả của quá trình lên men Trong giai đoạn này, trong điều kiện bình thường, sau mỗi giờ nồng độ đường trong dịch lên men giảm đi khoảng một độ (Brix) tùy loại sản phẩm, dây chuyền sản xuất

2.6.3 Các vi khuẩn có hại cho nấm men

Dịch lên men không chỉ là một môi trường dinh dưỡng tốt cho nấm men mà còn cho các vi sinh vật khác Trong nước, trong không khí cũng như các nguồn nguyên liệu tham gia vào thành phần môi trường luôn chứa một lượng vi sinh vật có hại cho lên men rượu Các vi sinh vật nếu lẫn vào dung dịch đường, chúng sẽ biến đường thành các sản phẩm khác và do đó làm giảm hiệu suất lên men rượu

Trong điều kiện lên men rượu, thường gặp nhất các loại vi sinh vật sau đây:

CH3CH2-CH2OH CH3CH2-CH2COOH

và alcol propylic sẽ biến thành acid propylic:

CH3CH2CH2OH CH3CH2COOH

Vi khuẩn lactic thường phát triển trên bề mặt dịch lên men để lâu ngày, trong điều kiện lên men rượu chúng ít có khả năng phát triển vì vi khuẩn này rất hiếu khí

2.6.3.3 Vi khuẩn butylic và các vi sinh vật khác

Nếu lấy dịch quả chưa lên men đem cấy trên hộp đĩa petri trong môi trường thích hợp sẽ phát triển nhiều vi khuẩn có khả năng tạo bào tử Chúng gồm vi khuẩn butylic, aceton butylic, subtilis… nhưng điều kiện lên men rượu, tất cả các vi khuẩn này không phát triển vì pH tối thích của chúng đều nằm trong môi trường trung tính hoặc kiềm yếu Vì vậy, nhiễm khuẩn chủ yếu trong lên men rượu chủ yếu là vi khuẩn lactic (Nguyễn Đình Thưởng, 2000)

2.6.4 Các quá trình và biến đổi khác

2.6.4.1 Sự thay đổi độ chua và pH dịch lên men

Trong quá trinh lên men có sự thay đổi lớn về độ chua định phân và lam cho pH giảm Đó là sự tạo thành CO2 và các acid hữu cơ trong quá trình lên men

2.6.4.2 Sự thay đổi về thế oxy hoá khử

Trong quá trình lên men thế oxy hoá khử cũng thay đổi đáng kể do sự hao hụt của hàm lượng oxy hoà tan được sự dụng bởi nấm men

2.6.4.3 Sự kết mảng của nấm men

Hiện tượng kết mảng của nấm men diện ra trong suốt quá trình lên men nhưng nhiều nhất là vào giai đoạn cuối khi mà lượng CO2 sinh ra ít Có hai loại kết mảng:

- Dạng bông đối với loại nấm men dễ kết mảng

- Dạng hạt đối với nấm men khó kết mảng

Khi nấm men bị kết mảng thì năng lực lên men cũng giảm đến mức tối thiểu và quá trình lên men bước vào giai đoạn kết thúc

2.6.4.4 Sự tạo bọt

Khả năng tạo bọt của dịch lên men cũng như sản phẩm lên men phụ thuộc nhiều vào thành phần các chất hoạt động bề mặt như protein, chất đắng, polyphenol… và hàm lượng CO2

Ở giai đoạn đầu của quá trình lên men hàm lượng CO2 còn thấp nên chúng hoà tan hết vào dịch lên men.Sau đó lượng CO2 tạo ra nhiều hơn và tạo ra bọt khí có khuynh hướng thoát ra ngoài Khi tiến hành lớp hấp thụ đơn phân lớp bọt này bắt đầu rất nhỏ, mịn và trắng bóng, Sau đó kích thước của chúng to dần và tạo thành đám lớn goi là bọt

“ mắt cua” Màu sắc lớp bọt cũng thay đổi từ màu trắng bông sang màu hơi xám và cuối cùng à màu nâu xám do các chất hoạt động bề mặt bị oxy hoá

Khi quá trình lên men kết thúc, khối bọt bị xẹp hết tạo một lớp bọt màu xám nâu phủ lên bề mặt dịch lê men

2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu

2.7.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Sự lên men ở nhiệt độ thấp tốt hơn sự lên men ở nhiệt độ cao, bởi vì sự lên men ở nhiệt độ thấp ức chế được sự phát triển của vi khuẩn và nấm men dại Những vi sinh vật gây hư hỏng, ở nhiệt độ thấp thường không phát triển hoặc có phát triển nhưng yếu Khi lên men ở nhiệt độ thấp sẽ giúp quá trình tạo hương tốt hơn

Nhiệt độ lên men cao nhất là 360C, thấp nhất là 60C, nhiệt độ thích hợp nhất để lên men nước giải khát là từ 16 -180C

2.7.2 Ảnh hưởng của pH

Nấm men và vi khuẩn chỉ hoạt động trong những pH nhất định Các loại vi khuẩn hại làm hư hỏng rượu hoạt động mạnh hơn ở pH cao hơn 3,5 nhưng yếu ở pH thấp hơn 3,5 Men rượu hoạt động thích hợp ở pH 3,5 – 4 hay hơn một chút Nếu pH thấp có thể trung hòa acid bằng kalilactrat trung tính hoặc canxi carbonat

2.7.3 Ảnh hưởng của oxy

Trong quá trình lên men ở giai đoạn đầu, yêu cầu oxy cao nhất để nấm men sinh sản, phát triển tăng sinh khối Nếu có giai đoạn nhân giống thì cũng cần phải cung cấp oxy bằng cách lắc hoặc sục khí

2.7.4 Ảnh hưởng của môi trường lên men

- Hàm lượng đường

Đường cung cấp năng lượng và carbon cho nấm men, dạng glucose là thích hợp nhất, vì tất cả các loại men đều đồng hóa được Tỉ lệ đường càng cao thì nấm men sẽ chuyển hóa thành cồn ethylic càng nhiều

Đa số các loại nấm men hoạt động bình thường trong môi trường có hàm lượng đường dưới 20 % Nồng độ dịch đường quá cao sẽ dẫn đến tình trạng làm tăng áp suất thẩm thấu và làm mất cân bằng trạng thái sinh lý của nấm men Kết quả là hoạt động của nấm men bị ức chế Ngược lại, nồng độ đường thấp quá cũng làm giảm hiệu quả lên men của nấm men và tạo điều kiện cho các vi sinh vật khác phát triển

- Đạm

Đạm chiếm 50 – 60% khối lượng tế bào khô của nấm men, vì vậy trong nước quả phải có đủ đạm để men sinh sản nhanh, tăng cường độ của quá trình lên men Khi tỉ lệ đạm trong tế bào nấm men tăng gấp đôi thì khả năng lên men tăng 50%

Đa số trong nước quả có các hợp chất nitơ đủ cung cấp cho nấm men Song cũng có trường hợp vì hạn hán hoặc tùy từng loại quả không đủ nguồn nitơ cung cấp cho nấm men sinh trưởng Do đó cần phải bổ sung thêm nguồn nitơ Trong trường hợp này người ta thường dùng amon sulfat (NH4)2SO4

2.7.5 Những chất ức chế hoạt động của nấm men

Bản thân quá trình lên men là một quá trình tự điều chỉnh Theo dõi quá trình lên men, người ta nhận thấy hoạt động của nấm men sau một thời gian chuẩn bị sẽ tăng nhanh, đạt mức tối đa, giảm dần rồi ngừng hẳn Lý do lên men chậm lại là: hết thức ăn (đạm, muối khoáng, oxy, vitamin ) và trong môi trường hình thành ngày càng nhiều những chất ức chế hoạt động của men (CO2 và rượu)

Khí CO2 chỉ có tác động ức chế khi lên men ở các bình nén, khí CO2 không thoát ra ngoài được

Rượu ethylic ảnh hưởng rõ rệt tới nấm men thể hiện ở chỗ rượu ethylic làm giảm hoặc ngừng hẳn khả năng đồng hóa

Độ đường cao cũng có tác dụng ức chế Hàm lượng đường cao hơn 35 % sẽ làm ức chế hoàn toàn nấm men vì sẽ tạo ra hiện tượng co nguyên sinh

Hàm lượng polyphenol cao cũng làm cho men hoạt động khó

Các chất kháng sinh do bản thân con men tiết ra trong điều kiện không thuận lợi như nhiệt độ cao, thiếu oxy ức chế ngay trên hoạt động của bản thân nó hoặc của men khác

để trắng trang này

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian và địa điểm tiến hành

Thời gian: từ tháng 09 đến tháng 12 năm 2009

Địa điểm tiến hành thí nghiệm: phòng thí nghiệm công ty cổ phần Tinh Hoa Anpha Địa chỉ công ty: 67/14 Bờ Bao Tân Thắng, P Sơn Kỳ, Q Tân Phú, Tp Hồ Chí Minh

Email công ty: info@anphaelite.com

sales@anphaelite.com

Wesite công ty: www.anphaelite.com

3.2 Vật liệu hóa chất và thiết bị

3.2.1 Vật liệu

3.2.1.1 Đài hoa bụp giấm

Nguyên liệu được lấy từ trung tâm nghiên cứu & sản xuất dược liệu miền trung Hoà Hiệp Nam - Đồng Hoà - Phú Yên Đây là nguyên liệu đã qua xử lý và đóng gói dưới dạng khô trong túi nhựa

3.2.1.2 Đường

Đường sử dụng là đường tinh luyện của công ty đường Biên Hoà

Các chỉ tiêu chất lượng đường tinh luyện ( theo nhà sản xuất):

Nước được sử dụng là nước của hệ thống cấp nước Tp.Hồ Chí Minh

Nước được đun sôi, để nguội trước khi phối chế nguyên liệu

3.2.1.4 Chủng nấm men

Yêu cầu: chủng nấm men thuần chủng, có sức sống tốt

3.2.1.5 Môi trường nhân giống nấm men

Môi trường Malt trong đó nước được thay thế bằng dịch đài hoa bụp giấm khô

3.2.2 Hóa chất và thiết bị

3.2.2.1 Hoá chất

- Hoá chất sử dụng trong phân tích thành phần nguyên liệu ban đầu:

- Hóa chất sử dụng trong phân tích nước giải khát:

Chất xúc tác K2SO4,CaSO4Metyl đỏ

Kali permanganate 0,1 N

+ Và một số hóa chất khác:

- Hoá chất phân tích đường

HCl đđ, 1N NaOH 30%, 1N, 0,1N Phenolphtalein

Dung dịch chì acetat 30%

Na2SO4 bão hoà Dung dịch Feling A: CuSO4 tinh thể (69,28g) + nước cất (vừa đủ 1 lít)

Dung dịch Feling B: Kalinatritactrat (34,6g) + NaOH (100g) + Nước cất

(vừa đủ 1 lít) Dung dịch sắt (II) sunfat: Fe2(SO4)3 (50g) +

H2SO4đđ (200g) + nước cất