Xem mẫu
- CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Tổng quan về thạch dừa
Ngày nay trên thế giới những nước trồng dừa và sản xuất các sản phẩm từ dừa nhiều
nhất như: Philippin, Indonesia, Malaysia, Ấn Độ, Việt Nam,… vấn đề đang được quan
tâm là lượng nước dừa hàng năm thải ra từ các nhà máy cơm dừa nạo sấy là rất lớn và
đó là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễn trầm trọng. Do đó, việc tận dụng nước
dừa già vào sản xuất là nhu cầu cấp thiết để giải quyết vấn đề môi trường và làm tăng
giá trị sử dụng của dừa. Trong số các thành tựu đạt được, thì vấn đề sử dụng nước dừa
già để sản xuất thạch dừa là một hướng giải quyết có hiệu quả và có triển vọng.
Hình 1: Thạch dừa
Thạch dừa ( Nata de coco ) là một loại thức ăn phổ biến được tạo ra từ sự lên men vi
khuẩn Acetobacter xylinum. Đây là một trong số các loại thực phẩm thương mại đầu
tiên ứng dụng từ cellulose vi khuẩn. Sản phẩm thạch dừa là một món ăn tráng miệng
dai, trong suốt và ăn rất ngon, có bản chất hóa học là polysaccharide nên không có giá
trị dinh dưỡng cao nhưng có đặc tính kích thích nhu động ruột làm cho việc điều hòa
bài tiết được tốt hơn. Chế phẩm từ dừa này có tác dụng phòng ngừa ung thư và có thể
giữ cho da được mịn màng.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Thạch dừa - loại thực phẩm chứa ít năng lượng và có giá trị cảm quan cao - là phương
thuốc thần diệu để giảm nguy cơ bệnh béo phì. Nhờ sự lên men của vi khuẩn
Acetobacter xylinum trên nước dừa già tạo ra sản phẩm có hàm lượng chất xơ cao rất
tốt cho hệ tiêu hóa giúp cơ thể chống bệnh ung thư ruột kết. Đồng thời đa dạng hóa sản
phẩm trên thị trường.
CHƯƠNG II: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
1
- 2.1 Giới thiệu về nguyên liệu trái dừa
2.1.1 Thành phần của trái dừa
Dừa là cây thuộc họ Palmas, bộ Spadiciflorales. Cây dừa thường ra hoa từ năm 7 – 12
tuổi sau khi trồng. Từ thụ phấn đến khi trái chín là 12 -13 tháng. Khi chín trái dừa
nặng 1.2 – 2 kg.
Hình 2: Trái dừa
Bảng 1 : Thành phần và khối lượng các bộ phận trên trái dừa nặng 1.2 kg
Bộ phận Trọng lượng ( kg ) % Khối lượng
Vỏ 0.4 33
Gáo 0.18 12
Nước dừa 0.26 25
Cơ m d ừ a 0.36 30
- Dầu dừa 0.12
- Bã dừa 0.06
- Ẩm 0.18
Bảng 2 : Thành phần hoá học của nước dừa
Thành phần Khối lượng
Chất khô 4.71
Đường tổng số 2.08
Tro 0.02
K 3.12
Na 1.5
Ca 2.9
Mg 3.0
Fe 0.01
2
- Cu 0.04
P 3.7
S 3.4
Protein 0.55
Dầu béo 0.74
Tỉ trọng 1.02
Bảng 3 : Các vitamin có trong nước dừa
Vitamin Hàm lượng ( g/l )
Acid ascorbic 3
Penthothennic 0.052
Acid nicotinic 0.064
Acid folic 0.03
Riboflavin 0.00001
Bảng 4 : Các acid amin có trong nước dừa.
Acid amin Hàm lượng
( % khối lượng/ amin tổng số)
Acid glutamic 14.5
Arginine 12.75
Leucine 4.18
Lysine 4.51
Proline 4.12
Aspartic 3.6
Tyrosin 2.83
Alamine 2.41
Histidine 2.05
Phenyl alanin 1.23
Senine 0.91
Cystein 1.17
2.1.2 Cấu trúc của thạch dừa
Bản chất của thạch dừa là một màng nhày có cấu trúc là hemicellulose. Do thạch
dừa có bản chất là polysaccharide ngoại bào nên có khả năng ứng dụng vào nhiều lĩnh
vực khác nhau. Cho đến nay, việc ứng dụng thạch dừa mới chỉ dừng lại ở những
nghiên cứu chế biến thành những sản phẩm kẹo, jelly, các sản phẩm giải khát.
Hàm ẩm của thạch dừa: Theo kết quả nghiên cứu khi khảo sát cấu trúc thạch dừa
của các thầy cô Phan Tiến Mỹ Quang, Đống Thị Anh Đào, Nguyễn Ánh Tuyết bộ môn
công nghệ hoá học và dầu khí trường Đại Học Bách Khoa TPHCM, thì thạch dừa là
một mạng polymer sinh học, có khả năng giữ nước rất lớn. Miếng thạch dừa sau khi
sấy ở 900C thì mỏng như tờ giấy, bề mặt láng bóng và rất dai chắc. Kết quả xác định
3
- hàm ẩm của thạch dừa là 99%, thể hiện rõ bản chất háo nước của thạch dừa ( do chuỗi
polymer của mạng thạch dừa chứa các nhóm –OH nên rất dễ dàng tạo liên kết hidro
với nước).
Cấu trúc mạng polysaccharide của thạch dừa: Thạch dừa có cấu trúc mạng là các
polysaccharide, chúng sắp xếp không theo trật tự, không theo quy luật, chúng đan xen
vào nhau rất chằng chịt theo mọi phía. Do trong quá trình lên men, các vi khuẩn
Acetobacter xylinum đã chuyển động hỗn loạn không theo quy luật. Đó là nguyên nhân
tạo nên tính dai và chắc về mọi phía của miếng thạch. Bên cạnh đó, mạng luôn luôn
ngậm một lượng nước đáng kể (99%).
Thành phần monosaccharide chính của thạch dừa là socboza nằm ở dạng L-socboza,
thường chứa trong vi khuẩn lên men dịch trái cây. Công thức cấu tạo của L-socboza là
: CH2OH-CO-HOCH-HCOH-HOCH-CH2OH.
2.2 Vi sinh vật trong sản xuất thạch dừa
2.2.1 Đặc điểm giống vi khuẩn Acetobacter
Giống vi khuẩn Acetobacter thuộc họ Pseudomonadieae, phân bố rộng rãi trong tự
nhiên và có thể phân lập được các vi khuẩn này từ 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.
Vi khuẩn Acetobacter :
Dạng hình que, tuỳ điều kiện nuôi cấy (t0, 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 tuỳ 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.
4
- Có khả năng tạo thành váng trên môi trường lỏng, khả năng tạo thành váng
thay đổi tuỳ loại:
Acetobacter xylinum: tạo thành váng cellulose khá dày và chắc.
o
Acetobacter orleanoe: tạo thành váng mỏng nhưng chắc.
o
Acetobacter pasteurianum: tạo thành váng khô và nhăn nheo.
o
Acetobacter suboxydans: tạo thành váng mỏng dễ tan rã.
o
Acetobacter curvum: sinh acid acetic với nồng độ cao nhưng tạo thành
o
váng không chắc chắn.
Acetobacter có khả năng đồng hoá muối (NH4)+ 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, dịch tự phân nấm men, nước mạch nha, nước trái cây…là
nguồn dinh dưỡng rất tốt cho sự phát triển của vi khuẩn Actobacter..
Ngoài khả năng oxy hoá ethanol thành acid acetic, một số loài Acetobacter
còn tổng hợp được vit B1, vit B2, oxy hoá sorbit thành đường sorbose (dùng
trong công nghiệp sản xuất vit C)…
Hình 3: Vi khuẩn Acetobacter xylinum
2.2.2 Phân loại vi khuẩn Acetobacter
- Đến nay đã có nhiều tác giả đề cập đến vấn đề phân loại các loài vi khuẩn trông
giống Acetobacter, nhưng đáng chú ý nhất là bảng phân loại Acetobacter của J-
Frateur-1950. Sau đây là một số loài quan trọng nhất:
Acetobacter schutzenbachii: Trực khuẩn khá dài, tạo thành váng dày, và
không bền vững, có khả năng tích lũy trong môi trường đến 11.5% acid
5
- acetic do đó thường được sử dụng để làm giấm theo phương pháp nhanh
(phương pháp của Đức).
Acetobacter suboxydans: Tạo thành váng mỏng, dễ vỡ ra, có khả năng
chuyển hoá glucose thành acid gluconic hay sorbic thành sorbose. Loại vi
khuẩn này muốn phát triển bình thường cần được cung cấp một số chất sinh
trưởng như acid para aminopenzoic, acid panthoteric, acid nicotinic.
Acetobacter orleansen: Trực khuẩn dài trung bình không di động. Gặp điều
kiện nhiệt độ cao có thể sinh ra các tế bào dị hình kéo dài hoặc phình to ra.
Tạo ra váng rất dày trên môi trường dịch thể. Có thể phát triển được có nồng
độ rượu cao (10%-12%) và làm tích luỹ đến 9.5% acid acetic. Thường được
dùng trong công nghiệp chuyển rượu vang thành giấm (phương pháp của
Pháp). Phát triển thích hợp ở nhiệt độ 25-30oC.
Acetobacter xylinum: Trực khuẩn không di động, tạo thành váng nhăn và
khá dày.Váng có chứa hemicellulose nên khi gặp H2SO4 và thuốc nhuộm
Iod sẽ bắt màu xanh.Có thể tích luỹ 4.5% acid acetic trong môi trường.
Thường gặp loài vi khuẩn này cùng với nấm men trong “nấm chè”, còn gọi
là “thuỷ hoài sâm”, một loại sản phẩm giải khát bổ dưỡng theo cách làm của
người Trung Hoa. Đó là một loại nước chua có vị thơm dùng để pha nuớc
giải khát trong các gia đình người Trung Hoa, trên mặt nước có một váng vi
sinh vật dày được nuôi sống bằng nước chè và đường.
Acetobacter aceti: Trực khuẩn ngắn, không di động, thường xếp thành từng
chuỗi dài. Váng cùa vi khuẩn bắt đầu màu vàng khi nhuộm bằng thuốc
nhuộm Iod, chúng có thể phát triển trong môi trường có nồng độ rượu khá
cao 11% và có thể tích luỹ đến 6% acid acetic trong môi trường, phát triển
thích hợp nhất ở nhiệt độ 34oC.
Acetobacter pasteurianum: Hình dạng tương tự như loại trên nhưng váng vi
khuẩn có dạng khô và nhăn nheo, váng bắt màu xanh khi nhuộm với thuốc
Iod.
2.2.3 Phân lập vi khuẩn Acetobacter
Vi khuẩn Acetobacter có thể được phân lập từ giấm, rượu, bia, hoa quả, chuối chín,
váng giấm...Ví dụ: muốn phân lập vi khuẩn Acetobacter từ không khí, người ta pha
rượu thành dung dịch 5-6% (hoặc theo kinh nghiệm dân gian, chỉ cần lấy một phần
6
- rượu hòa với 7 phần nước lã, đựng trong cốc miệng rộng, giữ ở tủ ấm 30OC trong 2-3
ngày. Rượu sẽ đục và trên bề mặt xuất hiện một váng mỏng. Lấy váng mỏng này pha
loãng ra, và phân lập trên môi trường thạch dĩa.
Để ức chế sự phát triển của các loại nấm men Mycoderma (thường phát triển đồng
thời với sự phát triển của vi khuẩn Acetobacter), người ta bổ sung vào môi trường
phân lập 1-1.5% acid acetic. Do những ưu điểm vượt trội của chủng Acetobacter
xylinum đã được nêu ở trên nên Acetobacter xylinum đựoc ứng dụng trong sản xuất
thạch dừa.
2.2.4 Giống vi khuẩn Acetobacter xylinum
Đặc điểm:
Chủng Acetobacter xylinum này có nguồn từ Philippin. Acetobacter xylinum thuộc
nhóm vi khuẩn acetic. Theo hệ thống phân loại của nhà khoa học Bergey thì
Acetobacter xylinum thuộc: lớp Schizommycetes, bộ Pseudomonadales, họ
Pseudomonadieae.
- A.xylinum là loại vi khuẩn dài khoảng 2μm, đứng riêng lẽ hoặc xếp thành chuỗi, có
khả năng tạo váng hemicellulose khá dày, bắt màu với thuốc nhuộm Iod và H2SO4.
- A.xylinum sinh trưởng ở pH < 5. to = 28-32oC và có thể tích lũy 4.5% acid acetic.
Acid acetic là sản phẩm sinh ra trong quá trình hoạt động của vi khuẩn, nhưng khi
chúng vượt quá mức cho phép, chúng sẽ quay ngược trở lại làm ức chế hoạt động của
vi khuẩn.
Sinh lý, sinh hóa:
Acetobacter .xylinum hấp thụ đường glucose từ môi trường nuôi cấy. Trong tế bào vi
khuẩn, glucose này sẽ kết hợp với acid béo tạo thành một tiền chất nằm trên màng tế
bào. Kế đó nó được thoát ra ngoài tế bào cùng với một enzyme. Enzyme này có thể
polyme hoá glucose thành cellulose.
Acetobacter .xylinum tạo nên lớp cellulose dày là do môi trường nuôi cấy nước dừa có
bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết. Cellulose là những polisaccharide không tan
trong nước mà tan trong môi trường kiềm. Đó cũng là thành phần chính của màng tế
bào thực vật.
Polysaccharide của vi sinh vật thường được tích tụ đáng kể trong các môi trường lỏng.
Vi sinh vật có khả năng tổng hợp các oligo và polysaccharide. Lượng các oligo và các
polysaccharide nội bào có thể đạt tới 60% trọng lượng khô của tế bào.
7
- Tất cả các oligo và polysaccharide được tổng hợp bằng cách kéo dài chuỗi saccharide
có trước nhờ vào việc thêm vào đơn vị monosaccharide. Đơn vị monosaccharide được
thêm vào tham gia phản ứng ở dạng nucleotide, monosaccharide được hoạt hoá
thường là dẫn xuất của các uridin diphosphat (UDP-X) nhưng đôi khi cũng với các
nucleotide, purin và các pirimidin khác.
Sự tổng hợp diễn ra theo các phản ứng sau:
…X-X-X-X- + UDP-X = …X-X-X-X-X + UDP
n nhánh (n+1) nhánh
Cơ chế quá trình sinh tổng hợp diễn ra theo sự tổng hợp các loại polysaccharide phân
nhánh hiện chưa rõ.
Người ta cho rằng thứ tự các gốc đường và tính đặc trưng tham gia của chúng vào
chuỗi polysaccharide phụ thuộc vào các enzyme transferase.
Acetobacter xylinum sống thích hợp ở nhiệt độ 28-32oC. Ở nhiệt độ này quá trình hình
thành các sản phẩm trong đó có thạch dừa là tốt nhất.
CHƯƠNG III: QUY TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA
3.1 Quy trình sản xuất
8
- Nước dừa già
Lọ c Cặn
Bổ sung đường SA,
DAP
Thanh trùng
10 -15 phút
Làm nguội
Accidacetic
Aid acetic Chỉnh pH
Lên men
10-12 ngày
Giống
Tách khối cellulose
Rửa
Thành phẩm
Cắt nhỏ
1 x 2x 2.5 cm
Bổ sung chất màu,
Ngâm Na2CO3 chất mùi
3 -5%(10 phút)
Ngâm đường dịch
Xả nước lạnh đường 70%(1kg/1ít
dịch đường
Đun sôi
Để ráo
10 -15 phút
Thuyết minh quy trình:
9
- Hình 4: Kiểm tra và phân loại thạch dừa
Bước 1:Chuẩn bị môi trường:
Nước dừa già được thu nhận ở các nhà máy sản xuất cơm dừa nạo sấy. Thành phần
gồm: đường, protein, dầu béo, khoáng ,vitamin…hoà tan và một số tạp chất khác.
Dùng vải lọc để loại bỏ tạp chất.Vải lọc được cố định trên rổ lọc. Dịch nước dừa
sau khi lọc được thu vào thùng chứa. Cặn trên vải lọc được tách ra ngoài.
Bổ sung dinh dưỡng: SA,(NH4)2HPO4, đường glucose là nguồn cung cấp Nitơ,
khoáng… tao môi trường tối ưu cho quá trình sinh tổng hợp sản phẩm.
Môi trường sau khi bổ sung dinh dưỡng được thanh trùng bằng cách đun sôi khoảng
10- 15’ để tiêu diệt các vi sinh vật có trong môi trường. Sau đó làm nguội.
Dùng acid acetic 40% chỉnh về pH = 3 - 3,5, chỉnh nhiệt độ đến 28-31°C (pH, nhiệt
độ thích hợp cho quá trình lên men).
Bước 2: Lên men.
Đổ môi trường vào các dụng cụ, cấy giống theo tỷ lệ 1:10. Đậy thau, chậu bằng vải
mỏng hoặc giấy báo. Giữ nhiệt độ phòng ở 28-31oC trong vòng 48 giờ.Trong thời gian
này tránh khuấy động môi trường để tránh ảnh hưởng đến lớp thạch đang hình thành.
Bước 3: Thu nhận và hoàn thiện sản phẩm.
Dùng vợt đề vớt khối cellulose ra khỏi dịch lên men. Sau đó rửa khối cellulose bằng
nước lạnh.
Dùng máy cắt để cắt khối cellulose tạo các miếng nhỏ, đều đặn.
Ngâm sản phẩm trong dung dịch Na2CO3 3-5% trong 10’ để trung hoà acid acetic
còn sót bên trong thạch. Sau đó xả lại bằng nước lạnh.
Đun sôi để làm trong sản phẩm và tao độ dai bằng cách bổ sung chất tạo dai.
Ngâm đường tạo đ ộ ngọt và tăng độ trong cho sản phẩm.
Bổ sung màu, mùi để hoàn thiện giá trị cảm quan.
* Cơ chế tạo thành sản phẩm:
Ổ điều kiện tối ưu, 1lit nước dừa (chứa khoảng 110g saccharose) sẽ tạo thành
khoảng 483g thạch dừa thô, chưa qua xử lý với độ ẩm khoảng 96-98%.
Quá trình hình thành cellulose được nhà bác học Muhlethaler sử dụng kính
hiển vi điện tử để nghiên cứu và cho rằng: Đầu tiên các tế bào vi khuẩn sẽ tiết
ra chất nhầy bao bọc xung quanh chúng, tiếp đó là sự hình thành các sợi
cellulose được polime hoá từ các đơn phân glucose ở vị trí α-1,6 dưới tác
dụng của enzym có trong bao nhầy. Các sợi này ngày càng dày lên và được
kết nối với nhau tạo thành lớp cellulose bên trong bao nhầy.Lớp cellulose này
sau đó được thoát ra khỏi tế bào hoàn toàn.
10
- Dung dịch môi trường ban đầu có dạng huyền phù mịn, chuyển sang dạng rời
rạc, sau đó kết lại thành khối lớn hơn dạng gel chứa các tế bào vi khuẩn trong
đó. Bộ khung của gel là mạng lướI cellulose với thành phần chủ yếu là nước.
Nó được hình thành ở mức tối đa chỉ 30 phút sau khi có sự tiếp xúc giữa vi
khuẩn Acetobacterium xylium với glucose và oxy.
3.2 Môi trường sản xuất
a/ Chuẩn bị giống:
Giống Acetobacter xylinum được nuôi trong môi trường thạch nghiêng, thành phần
gồm:
SA 8g
DAP 2g
Saccharose 20g
Agar
Nước dừa 1000ml
Các ống nghiệm chứa môi trường thanh trùng ở 121 0 C trong 20 phút. Cấy giống , để
trong tủ ấm 3- 4 ngày. Tiến hành nhân giống, có thể qua 1 cấp hoăc hai cấp hoặc nhiều
hơn tuỳ theo qui mô sản xuất. Thành phần môi trường nhân giống như trên nhưng
không có Agar gọi là môi trường dịch thể. Môi trường được khử trùng ở 100 0C trong
30 phút . Để nguội đến 30 0C, cấy giống theo tỉ lệ 10%. Lắc hay sục khí trong thời gian
18- 20 giờ. Sau đó giống được đưa vào sản xuất.
b/ Môi trường và hóa chất sử dụng
Hoá chất.
Acid acetic.
Agar
Cao thịt
Glucose
Saccharose
Sulphate amon
Pepton
Phosphate amon
Môi trường: trong quá trình sản xuất thạch dừa, nhà sản xuất thường sừ dụng 3 môi
trường: môi trường sản xuất, môi trường giữ giống và môi trường nhân giống.
11
- Môi trường sản xuất: thường là môi trường lỏng, gổm có môi trường nước
dừa già, môi trường nước cốt dừa, môi trường hỗn hợp và môi trường cao
thịt.
• Môi trường nước dừa già:
Nước dừa già:10 lit.
(NH4)2SO4: 20g.
(NH4)2HPO4: 20g.
Saccharose : 700g
pH: 3-3.5(chỉnh bằng acid acetic 40%), môi trường được thanh trùng bằng
cách đun sôi nhẹ trong thời gian 15-20 phút).
• Môi trường nước cốt dừa:
Dừa nạo : 250g vắt thành 10 lit nước cốt.
(NH4)2SO4: 20g
(NH4)2HPO4: 20g
Saccharose : 700g
pH: 3-3.5(chỉnh bằng acid acetic 40%), môi trường được thanh trùng bằng
cách đun sôi nhẹ trong thời gian 15-20 phút).
• Môi trường hỗn hợp:
Nuớc dừa già: 10 lit
Nước cốt dừa: 0.4 lit
(NH4)2HPO4: 20g.
Saccharose : 700g
pH: 3-3.5(chỉnh bằng acid acetic 40%), môi trường được thanh trùng bằng
cách đun sôi nhẹ trong thời gian 15-20 phút).
• Môi trường cao thịt- pepton
Cao thịt: 10g
Pepton: 10g
Glucose: 70g.
Nước: 1 lit.
pH: 3-3.5(chỉnh bằng acid acetic 40%), môi trường được thanh trùng bằng
cách đun sôi nhẹ trong thời gian 15-20 phút).
Môi trường giữ giống: thường là môi trường thạch pepton- cao thịt.
12
- Môi trường cao thịt được bổ sung 2% agar, nấu cho tan hòan toàn, sau đó
phân phối vào các ống nghiệm, thanh trùng ở 121oC trong thời gian 20 phút
rồi chỉnh pH 3-3.5 bằng acid acetic nồng độ 40% lúc môi trường chưa kịp
đặc, sau đó để nguội cho môi trường đặt lại. Môi trường đặc này dùng để phân
lập và giữ giống.
Môi trường nhân giống: thường là môi trường nước dừa già có bổ sung muối
dinh dưỡng.
3.3 Một số biến động trong quá trình lên men
Sự thay đổi pH trong quá trình lên men : Một trong những điều kiện quan trọng để có
được sự hoạt động sống của VSV là độ acid của môi trường.
Acetobacter xylinum là một loài chịu acid nên môi trường được điều chỉnh về pH 3.5-4
bằng acid acetic nồng độ 40%. Nhận thấy trong 4 ngày đầu pH tăng dần từ 3.78 đến
3.91. Sau đó giảm dần đến ngày thứ 10 thì đạt giá trị 3.35.
Các quá trình đồng hóa và dị hóa của vi sinh vật có liên quan đến việc tạo thành các
acid hữu cơ như là sản phẩm trung gian và những sản phẩm cuối cùng của sự trao đổi
chất. Nếu nguồn C không được vi khuẩn sử dụng hết thì có thể có sự tích lũy acid hữu
cơ tương tứng trong dịch nuôi cấy. Sự tích lũy và tỷ lệ acid hữu cơ phụ thuộc vào từng
chủng trong mỗi loài vi khuẩn , vào thành phần của môi trường ,vào sự thông khí và
các nhân tố khác.
Đối với Acetobacter xylinum việc lên men đi liền với hình thành các acid dicacboxylic
không bay hơi (acid malic.fumaric,sucxinic), các ketoacid (acid oxaloacetic, pyruvic)
như là các sản phẩm trung gian và các acid mono carboxylic bay hơi (acid propionic,
acetic, đôi khi cả acid formic) như là các sản phẩm cuối cùng.
3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
Ảnh hưởng của (NH4)2SO4
Tỉ lệ thành phần dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy có ý nghĩa quyết định đối
với sự sinh trưởng và phát triển của A. xylinum. Nhân tố (NH4)2SO4 là một trong
những nhân tố ảnh hưởng lớn đến sự phát trinể của A. xylinum. (NH4)2SO4 là nhân tố
quan trọng cung cấp nguồn nitơ cho tế bào phát triển.
Để xác định được ảnh hưởng của (NH4)2SO4 tới quá trình tạo màng nhày, Đặng Thị
Kim Dung - Trường ĐH Sư Phạm HN2 đã tiến hành như sau: Trước tiên cấy hai
13
- chủng vi khuẩn A.xylinum.sp T7 và A.xylinum A24 trên môi trường cơ bản và thay
đổi nồng độ của (NH4)2SO4 ở 8 nồng độ khác nhau: 0.25 ; 0.2; 0.15; 0.1; 0.08; 0.05;
0.03; 0.01 (%). Môi trường nuôi cấy tĩnh sau 20 ngày đem xác định độ dày của màng
nhày ở các giá trị nồng độ (NH4)2SO4 khác nhau. Kết quả kiểm tra cho thấy độ dày
màng tăng từ ngày thứ 5 trở đi và đạt giá trị cực đại ở ngày thứ 20. Ở giá trị nồng độ
(NH4)2SO4 là 0.08% thì hàm lượng hemicellulose tạo ra là cao nhất. Kết quả này được
giải thích như sau:
Mỗi loài vi sinh vật có một ngưỡng hấp thụ thích hợp các chất dinh dưỡng khác
nhau là khác nhau. (NH4)2SO4 là nguồn cung cấp nito cần thiết cho sự sinh trưởng và
phát triển của vi khuẩn A. xylinum. Nồng độ (NH4)2SO4 là 0.25; 0.2; 0.15; 0.1 % có thể
là cao quá đối với yêu cầu của Acertobacter xylinum do đó không hấp thụ hết lượng
sulphate amone, lượng còn lại trong môi trường sẽ ức chế sự phát triển của tế bào vi
khuẩn. Vì vậy, lượng hemicellulose tạo ra thấp hơn so với môi trường có nồng độ
(NH4)2SO4 là 0.08%. Còn nồng độ sulphate amone là 0.05; 0.03; 0.01% có thể là thấp
hơn so với yêu cầu cho sự phát triển của vi khuẩn nên lượng hemicellulose tạo thành
thấp hơn cả.
Mặt khác, nitơ còn có mặt trong nhiều thành phần cấu tạo như acid nucleic,
phospholipid, một số coenzyme quan trọng như ATP, ADP, NADP, FAD và một số
vitamin tham gia vào quá trình tạo thành hemicellulose. Nếu hàm lượng các chất đó
quá cao hay quá thấp sẽ ảnh hưởng đến tính chất lý hoá của môi trường, vì vậy ảnh
hưởng tới quá trình tạo thành hemicellulose của vi khuản acertobacter xylinum, vì thế
độ dày màng giảm so với mức 0.08%.
Ảnh hưởng của (NH4)2PO4
(NH4)2PO4 vừa là nguồn cung cấp nitơ, vừa là nguồn cung cấp phospho cho quá
trình sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn Acetobacter xylinum. Sự ảnh hưởng của
(NH4)2PO4 tương tự như ảnh hưởng của (NH4)2SO4
Ảnh hưởng của các loại đường
Trạng thái thạch dừa tạo thành chịu ảnh hưởng nhiều của đường.
14
- Acetobacter xylinum có thể sử dụng glucose , sucrose , lactose , maltose , dextrin và
galactose do đó ứng với mỗi lọai đường khác nhau mà ta sử dụng sẽ cho ra thạch dừa
có trạng thái khác nhau.
15
- CHƯƠNG IV: KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN
PHẨM
4.1 Kiểm tra sản phẩm thô
A/ Phần cái :
Trong điều kiện tối ưu pH = 5.0 , T = 28-31oC , 1 lít nước được bổ sung
100g đường , 5g (NH4)2HPO4 , 8 ml acid acetic băng thu được 483g thạch
dừa thô.
Độ ẩm thạch dừa thu được vào khoảng 96-98.6%.
Trạng thái thạch dừa tạo thành chịu ảnh hưởng nhiều của đường.
Acetobacter xylinum có thể sử dụng glucose , sucrose , lactose , maltose ,
dextrin và galactose do đó ứng với mỗi lọai đường khác nhau mà ta sử dụng
sẽ cho ra thạch dừa có trạng thái khác nhau.
Bảng 5 : Ảnh hưởng của các loại đường khác nhau đến sự hình thành thạch dừa
trong nước dừa ở pH = 5.0
Đường Độ dày – Trạng thái Khối lượng thạch dừa sau
15 ngày lên men (g)
Glucose Dày – chắc 198.50
Sucrose Dày – chắc 193.79
Lactose Màng mỏng – mềm 84.50
Maltose Màng mỏng – mềm 86.35
Dextrin Màng mỏng – mềm 81.20
Galactose Màng mỏng – mềm 50.45
Không bổ sung đường Màng mỏng – mềm 50.00
Nguồn : Adapted from Lapuz et al. (1967) and Ramos (1977)
Dựa vào bảng nghiên cứu trên ta thấy khi sử dụng glucose cho quá trình lên
men sẽ cho khối lượng thạch dừa cao nhất và trạng thái thạch dừa thu được
cũng rất tốt.Tuy nhiên khi người ta làm thí nghiệm sử dụng sucrose ở các
nồng độ khác nhau cho quá trình lên men thì người ta thấy rằng sucrose ở
nồng độ 10% sẽ cho khối lượng thạch dừa cao nhất.Trong thực tế sản xuất
người ta thường sử dụng sucrose do giá thành rẻ và cho năng suất khá cao.
Bảng 6 : Ảnh hưởng của nồng độ sucrose đến trạng thái cấu trúc của thạch dừa
Nồng độ sucrose (%) Độ dày – Trạng thái Khối lượng thạch dừa sau
15 ngày lên men (g)
2.0 Trung bình – chắc 112.08
4.0 Trung bình – chắc 146.45
6.0 Trung bình – chắc 165.76
8.0 Trung bình – chắc 187.54
10.0 Dày – chắc 198.58
12.0 Trung bình – chắc 188.78
14.0 Trung bình – chắc 185.65
16
- Không bổ sung đường Màng mỏng 95.88
Nguồn : Adapted from Lapuz et al. (1967) and Ramos (1977)
Để thấy rõ hơn ảnh hưởng của sucrose đến trạng thái sản phẩm có thể khảo
sát thêm kết quả sau :
Bảng 7 : Kết quả khảo sát
Nồng độ TRẠNG THÁI THẠCH DỪA
sucrose (%) Hiệu suất
(%)
Khối lượng (g) Độ dày (cm)
2 432 0.4 43.2
2.5 467 0.5 46.7
3 490 0.55 49
3.5 513 0.6 51.3
4 546 0.7 54.6
4.5 589 1.1 58.9
5 627 1.5 62.7
5.5 653 1.8 68.3
6 698 2.1 69.8
6.5 721 2.4 72.1
7 735 2.7 73.5
7.5 697 2.1 69.7
8 625 1.6 62.5
8.5 548 1.1 54.8
9 486 0.6 48.6
Nguồn : LVTN “ Nghiên cứu về thạch dừa “ – Trần Phú Hòa
Kết quả trên thu được khi thí nghiệm trên môi trường nước dừa già có bổ sung các
chất dinh dưỡng như (NH4)2SO4 0.8%, (NH4)2HPO4 0.2% , tỷ lệ cấy giống 10%,thời
gian lên men là 12 ngày.
Nguồn N sử dụng cho quá trình lên men có thể là (NH4)2HPO4 hoặc
(NH4)2SO4.Do đó khối lượng thạch dừa tạo thành cũng phụ thuộc vào hàm
lượng (NH4)2HPO4 và (NH4)2SO4 sử dụng.
Bảng 8 : Ảnh hưởng của nồng độ (NH4)2HPO4 đến sự hình thành thạch dừa
Nồng độ NH4H2PO4 (%) Khối lượng trung bình của thạch dừa thô
từ 400 ml canh trường sau 15 ngày (g)
0.0 110.0
0.1 128.70
0.2 135.50
0.3 148.65
0.4 168.20
17
- 0.5 210.35
0.6 178.90
0.7 174.85
0.8 170.45
0.9 163.90
1.0 150.40
Nguồn : Adapted from Lapuz et al. (1967) and Ramos (1977)
Ngoài các yếu tố trên nhiệt độ lên men cũng ảnh hưởng đáng kể đến sự
hình thành sản phẩm.
Bảng 9 : Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hình thành thạch dừa trong nước dừa ở pH =
5.0
Nhiệt độ (oC) Trạng thái thạch dừa Khối lượng trung bình sau
15 ngày lên men (g)
15 Không phát triền 0.00
20 Màng mỏng – mềm 87.50
25 Trung bình – chắc 128.82
28-31 Dày – chắc 195.02
35 Đặc sệt , no nata 0.00
40 Đặc sệt , no nata 0.00
Như vậy yêu cầu đối với thạch dừa sau lên men là phải đạt được :
Cấu trúc : độ dày (1.5-3 cm), dai , chắc.
Màu sắc : trắng ngà.
B/ Phần nuớc :
Độ pH ảnh hưởng nhiều đến năng suất cũng như sự hình thành sản phẩm.
Bảng 10 : Ảnh hưởng của pH đến sự hình thành thạch dừa
pH Độ dày – Trạng thái Khối lượng thạch dừa sau
15 ngày lên men (g)
2.5 No nata formation _
3.0 No nata formation _
3.5 Màng mỏng – mềm 92.60
4.0 Trung bình – mềm 148.52
4.5 Dày – chắc 188.32
5.0 Dày – chắc 193.89
5.5 Dày – chắc 184.20
6.0 Dày – chắc 173.70
6.5 Trung bình – chắc 163.85
7.0 Màng mỏng – mềm 86.90
7.5 No nata formation _
8.0 No nata formation _
Nguồn : Adapted from Lapuz et al. (1967) and Ramos (1977)
18
- Sự thay đổi pH trong quá trình lên men : một trong những điều kiện quan
trọng để có được sự hoạt động sống của VSV là độ acid của môi
trường.Acetobacter xylinum là một lòai chịu acid nên môi trường được
điều chỉnh về pH 3.5-4 bằng acid acetic nồng độ 40%.Nhận thấy trong 4
ngày đầu pH tăng dần từ 3.78 đến 3.91.Sau đó giảm dần đến ngày thứ 10
thì đạt giá trị 3.35.
Các quá trình đồng hóa và dị hóa của vi sinh vật có liên quan đến việc tạo
thành các acid hữu cơ như là sản phẩm trung gian và những sản phẩm
cuối cùng của sự trao đổi chất.Nếu nguồn C không được vi khuẩn sử
dụng hết thì có thể có sự tích lũy acid hữu cơ tương tứng trong dịch nuôi
cấy.Sự tích lũy và tỷ lệ acid hữu cơ phụ thuộc vào từng chủng trong mỗi
loài vi khuẩn , vào thành phần của môi trường ,vào sự thông khí và các
nhân tố khác.Đối với Acetobacter xylinum việc lên men đi liền với hình
thành các acid dicacboxylic không bay hơi (acid malic.fumaric,sucxinic),
các keto acid ( acid oxaloacetic , pyruvic) như là các sản phẩm trung gian
và các acid mono carboxylic bay hơi ( acid propionic,acetic,đôi khi cả
acid formic)như là các sản phẩm cuối cùng.
Sự thay đổi nồng độ chất khô trong quá trình lên men : Nồng độ chất khô
thích hợp cho quá trình hình thành thạch dừa là 11.5-12oBx.Nếu nồng độ
chất khô cao quá ,VSV có thể không sử dụng hết gây lãng phí đồng thời
có thể gây ức chế họat động VSV.Nếu nồng độ chất khô quá thấp sẽ
không đủ để cung cấp cho quá trình sống của VSV.
4.2 Kiểm tra sản phẩm chế biến
A/ Phần cái :
Thạch dừa được ngâm trong nước đường có bổ sung mùi của các loại trái
cây nh ư vải , nhãn , dâu , ...
Kích thước thạch dừa nên đạt : 1 x 2 x 2.5 (cm)
Màu sắc : trắng sữa.
Cấu trúc : dai,chắc.
Mùi vị : mang mùi trái cây tùy thuộc vào từng loại sản phẩm.
B/ Phần nước:
Tỷ lệ cái : nước là 50 : 50.
Nước đường có vai trò tạo vị ngọt và là môi trường bảo quản thạch dừa.
Hàm lượng đường vào khoảng 30-45%.
pH đạt khoảng 4.5 - 5.5.
Nước phải trong và mang mùi đặc trưng riêng của từng sản phẩm.
19
- TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.Nguyễn Đức Lượng – “ Cơ Sở Vi Sinh Vật Công Nghiệp “- Tập 3 – NXB Đại Học
Quốc Gia TP. HCM.
2. Nguyễn Văn Uyển – “ Công Nghệ Sinh Học Và Một Số Ứng Dụng Tại Việt Nam “–
Tập 1 – NXB Nông Nghiệp , 1994
3. Trần Phú Hòa – LVTN “ Nghiên Cứu Về Thạch Dừa “Đại Học Bách Khoa
TP.HCM , 1992.
4. Kiều Hữu Ảnh – “ Vi Sinh Vật Công Nghiệp “- NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật.
5. Webside:
http:// tamleftcseminar.googlepages.com/Thachdua.doc
http:// vietsciences.free.fr và http:// vietsciences.net Nguyễn Lân Dũng
http:// www google.com.vn
MỤC LỤC
20
nguon tai.lieu . vn