BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

ĐINH VĂN HÒA

NGHIÊU CỨU LÊN MEN TẠO AXIT AXETIC
TỪ CỦ KHOAI LANG TÍM

Chun ngành: Hóa hữu cơ
Mã số: 60.44.27

TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Đà Nẵng - Năm 2014


Cơng trình được hồn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. Huỳnh Thị Kim Cúc

Phản biện 1: GS.TS ĐÀO HÙNG CƯỜNG
Phản biện 2: TS. BÙI XUÂN VỮNG

Luận văn đã được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp Thạc sĩ khoa học tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 29
tháng 06 năm 2014

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng
- Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng

1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong các loại thực phẩm lên men thì giấm ăn là loại gia vị,
thực phẩm phổ biến và phần lớn các gia đình Việt Nam đều sử dụng.
Giấm sử dụng trong chế biến thực phẩm hàng ngày, bão quản thực
phẩm, làm gia vị chế biến thực phẩm. Ngoài ra, giấm được dùng như
bài thuốc chữa nấc cục, buồn nôn, tàn nhang, lở loét, các vết cắn của
chó, bị cạp, rết hay cơn trùng.
Giấm ăn có khoảng từ 3% - 4,5 % acid acetic, đây là một loại
acid hữu cơ quan trọng trong đời sống và trong cơng nghiệp. Acid
acetic có nhiều ứng dụng trong cơng nghiệp hóa chất, cơng nghiệp
thực phẩm, dược phẩm và đặc biệt hiện nay người ta sử dụng acid
acetic để điều trị bệnh ung thư gan.
Acid acetic được sản xuất bằng các phương pháp như: Chưng
cất gỗ, tổng hợp hóa học hoặc bằng phương pháp lên men. Tuy
nhiên, acid acetic được sản xuất dùng trong thực phẩm và dược
phẩm, chủ yếu được sản xuất bằng phương pháp lên men, vì acid
acetic tạo thành ít lẫn tạp chất có hại. Nguồn nguyên liệu chủ yếu là
loại nông sản giàu tinh bột.
Ở nước ta, khoai lang tím được trồng khá phổ biến ở các tỉnh
phía Nam, phổ biến ở các tỉnh Kiên Giang, Vĩnh Long, sản lượng
tương đối cao. Ngoài các thành phần hóa học thơng thường, khoai
lang tím cịn có chứa một thành phần quan trọng là chất màu
anthocyanin, chính điều đó đã tạo nên giá trị vượt trội cho củ khoai
lang tím. Anthocyanin trong khoai lang tím tạo ra sắc màu đẹp hấp
dẫn, do đó sử dụng loại nguyên liệu này để sản xuất loại giấm ăn vừa
có màu đỏ đẹp hấp dẫn, an toàn cho con người lại vừa tạo ra sản

phẩm mới, góp phần mở ra hướng tiếp tục khai thác ứng dụng loại
nông sản phổ biến, rẻ tiền này trong việc tạo ra các sản phẩm mới


2
phục vụ cho tiêu dùng và xuất khẩu.
Với nhiều giá trị tiềm năng của khoai lang tím, nhưng hiện nay
những nghiên cứu khai thác giá trị của khoai lang tím để tạo ra những
sản phẩm mới phục vụ cho con người chưa được quan tâm nhiều, vì
thế tơi lựa chọn hướng nghiên cứu của đề tài là “Nghiên cứu lên
men tạo acid acetic từ củ khoai lang tím” .
2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
2.1. Đối tượng
- Củ khoai lang tím (purple sweet potato) có nguồn từ Cát Sơn –
Phù Cát – Bình Định. Chọn nguyên liệu với những tiêu chuẩn như sau:
+ Màu: vỏ và bên trong có màu tím đậm, đều.
+ Hình dạng bề ngồi: da trơn, củ không bị trầy xước, không
sâu bệnh, chưa mọc mầm.
- Chủng vi khuẩn Acetobacter aceti LT
2.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu xây dựng quy trình lên men acid acetic từ củ khoai
lang tím, quy mơ phịng thí nghiệm.
3. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu xây dựng quy trình lên men giấm từ củ khoai lang tím.
Đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng giấm.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Lấy mẫu và xử lí mẫu.
- Xác định một số chỉ tiêu hóa lí.
+ Xác định độ ẩm bằng máy đo độ ẩm nhanh.
+ Xác định glucid tổng, đường khử, tinh bột bằng phương pháp

Bertrand.
+ Xác định protit bằng phương pháp Kjeldahl.
+ Xác định hàm lượng kim loại bằng máy quang phổ hấp thụ
nguyên tử (AAS).
+ Xác định hàm lượng anthocyanin bằng máy quang phổ UV-


3
Vis, theo phương pháp pH vi sai.
+ Xác định độ acid bằng máy chuẩn độ acid – base.
+ Xác định hàm lượng acid acetic bằng phương pháp sắc ký
lỏng hiệu năng cao.
- Phương pháp vi sinh vật.
- Phương pháp xử lý số liệu: thống kê, lập bảng, ...
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
5.1.Ý nghĩa khoa học
- Xác định được thành phần hóa học của củ khoai lang tím.
- Tạo được acid acetic từ củ khoai lang tím bằng phương
pháp lên men acetic.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Xây dựng được quy trình lên men tạo acid acetic từ củ
khoai lang tím
- Thử nghiệm lên men tạo acid acetic từ củ khoai lang tím
theo phương pháp nhanh có chất mang thân tre, quy mơ phịng thí
nghiệm.
6. Cấu trúc của luận văn: Bố cục luận văn gồm 3 phần
Chương 1: Tổng quan tài liệu
Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Luận văn gồm 80 trang trong đó có 18 bảng và 22 hình. Phần

mở đầu 3 trang, kết luận và kiến nghị 2 trang, tài liệu tham khảo 3
trang. Nội dung của luận văn chia làm 3 chương:
Chương 1 – Tổng quan
Chương 2 – Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương 3 – Kết quả và bàn luận


4
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ KHOAI LANG TÍM
1.2. CẤU TRÚC VÀ ĐẶC TÍNH CỦA ANTHOCYANIN
1.2.1. Cấu trúc của anthocyanin [26]
1.2.2. Tính chất quang phổ của anthocyanin [42], [41]
1.2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ bền màu anthocyanin
1.2.4. Hoạt tính sinh học của anthocyanin
1.2.5. Ứng dụng của anthocyanin [3], [41]
1.3. KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH LÊN MEN ACID ACETIC
1.3.1. Cơ chế quá trình lên men acetic [1],[14]
1.3.2. Những yếu tố ảnh hƣởng đến sự lên men [12]
1.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP LÊN MEN[14]
1.4.1. Phƣơng pháp chậm
1.4.2. Phƣơng pháp nhanh
1.4.3. Phƣơng pháp chìm
1.4.4. Phƣơng pháp phối hợp
1.4.5. Chọn phƣơng pháp lên men
1.4.6. Lựa chọn và xử lý vật liệu bám [20]
1.5. NHỮNG NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI
1.5.1 Một số nghiên cứu về lên men acetic trong và ngoài nƣớc
1.5.2. Một số nghiên cứu về khoai lang tím trong và ngoài nƣớc

CHƢƠNG 2
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. NGUN LIỆU
2.2. HĨA CHẤT, THIẾT BỊ
2.2.1. Hố chất
2.2.2. Thiết bị
2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU


5
2.3.1 Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu các tài liệu, tư liệu, sách báo, các cơng trình
nghiên cứu trong và ngồi nước có liên quan đến đề tài. Xác định các
yêu cầu sau :
- Các yếu ảnh hưởng đến q trình thủy phân tinh bột khoai
lang tím.
- Các yếu ảnh hưởng đến quá trình lên men ethanol.
- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men acid acetic.
- Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lên men acid acetic có sử
dụng chất mang.
2.3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm.
a. Chọn và xử lý nguyên liệu
b. Phương pháp chuẩn bị chất mang
c. Mơ hình thiết bị lên men acetic có sử dụng chất mang
2.3.3. Phƣơng pháp phân tích
a. Xác định độ ẩm theo phương pháp sấy nhanh bằng hồng
ngoại [17],[18]
b. Xác định đường khử, đường tổng số, tinh bột bằng
phương pháp Bertrand [15]
c. Xác định hàm lượng protein bằng phương pháp Kjeldahl [15]

d. Phương pháp xác định hàm lượng các kim loại nặng [2]
e. Phương pháp xác định hàm lượng anthocyanin [3],[4]
f. Phương pháp xác định nồng độ ethanol [15]
g. Phương pháp xác định nồng độ chất khô (Bx)
h. Phương pháp xác định pH
i. Phương pháp xác định hàm lượng acid tổng số [15]
j. Phương pháp xác định hàm lượng acid acetic theo
phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)


6
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU

Hình 3.1. Sơ đồ nghiên cứu lên men tạo acid acetic từ củ khoai lang tím
3.2. PHÂN TÍCH MỘT SỐ THÀNH PHẦN HĨA HỌC KHOAI
LANG TÍM
Tùy thuộc vào nguồn gốc và chủng loại khoai lang tím mà
thành phần hóa học có thể dao động khác nhau. Do đó nguyên liệu
mua về làm thí nghiệm được xác định một số chỉ tiêu ban đầu.
3.2.1. Xác định độ ẩm
Độ ẩm của nguyên liệu khoai lang tím được xác định theo
phương pháp sấy bằng đèn hồng ngoại được trình bày ở mục 2.2.3.
Kết quả khảo sát độ ẩm của khoai lang tím tươi được trình bày ở
bảng 3.1.


7
Bảng 3.1. Kết quả số liệu thực nghiêm độ ẩm của khoai lang tím

Số lần thí nghiệm
TN1
TN2
TN3
TB
Kết quả đọc trên máy W(%)
67,79 67,74 67,77 67,77
Từ bảng 3.1 cho thấy độ ẩm khoai lang tím là 67,77 % phù hợp
với kết quả tham khảo độ ẩm của khoai lang là 68% ở phần tổng
quan tài liệu.
3.2.2. Xác định hàm lƣợng anthocyanin
a. Xác định bước sóng hấp thụ cực đại của anthocyanin
Tiến hành: Lấy 5 ml dịch chiết pha loãng với dung dịch đệm
pH = 1,0 và pH = 4,5 trong bình định mức 25 ml, quét phổ hấp thụ
trong vùng khả kiến ( = 450 – 720 nm) trên máy quang phổ UV ViS DR/4000, kết quả được thể hiện ở hình 3.2.

Hình 3.2. Đồ thị xác định bước sóng cực đại của anthocyanin từ
khoai lang tím
Từ hình 3.2 cho thấy phổ hấp thụ của dịch chiết từ khoai lang
tím nằm trong khoảng bước sóng 510 – 540nm, vì vậy có thể thấy
rằng các dịch chiết của mẫu khoai lang tím rất giàu anthocyanin.
Bước sóng hấp thụ cực đại của anthocyanin trong khoai lang tím xác
định được là 522nm.
Theo kết quả đã cơng bố bước sóng hấp thụ cực đại của
anthocyanin được chiết từ các nguyên liệu như: trà đỏ là 519,5nm,
quả dâu là 513,5nm, đậu đen là 515nm, bắp cải tím là 523nm thì ta


8

0,035 0,006 0,776
0,030 0,006 0,785
0,049 0,005 0,777

Hàm lượng
Anthocyanin
(mg/100g
nguyên liệu)

A

0,007
0,006
0,006

A 700

0,812
0,815
0,827

A522

A 700

96
95
96

A522

1
2
3
TB

VDịch chiết (ml)

Mẫu

thấy kết quả này phù hợp với độ hấp thụ cực đại của anthocyanin
chiết từ các nguyên liệu nằm trong khoảng bước sóng 510÷540nm
[3], [4],.
b. Xác định hàm lượng anthocyanin trong khoai lang tím
Cách tiến hành:
- Lấy mẫu khoai lang tím →lựa chọn→ rửa sạch→ hấp chín→
nghiền nhỏ, trộn đều → cân 10 gam → Sau đó chiết trong 100ml
dung môi ethanol/nước (75/25), 1% HCl, ở nhiệt độ 800C, thời gian 2
phút → Lọc hút chân không, xác định hàm lượng anthocyanin.
- Thí nghiệm tiến hành lặp lại ba lần. Mỗi lần hút 10 ml dịch
chiết thu được tiến hành pha loãng 5 lần. Tiến hành đo độ hấp thụ của
mẫu tại bước sóng hấp thụ cực đại 522nm và bước sóng 700nm trong
các dung dịch có pH=1,0 và pH=4,5 trên máy quang phổ UV-Vis
DR/4000.
Kết quả đo độ hấp thụ và hàm lượng anthocyanin được trình bày ở
bảng 3.2.
Bảng 3.2. Kết quả độ hấp thụ và hàm lượng anthocyanin
pH = 1,0
pH = 4,5

62.23
62,25
62.27
62,25
Qua bảng 3.2 có thể nhận thấy rằng hàm lượng anthocyanin thu
được khi chiết từ khoai lang tím là 62,25 mg/100g chất khơ của ngun
liệu. Kết quả này, phù với nghiên cứu của Teow et., al (2007) là 51.5 đến
174.7 mg/100 g nguyên liệu khoai lang tím, Truong et., al (2010) là 33,7
– 96,8 mg/100g fw củ khoai lang tím. So sánh với hàm lượng


9
anthocyanin chiết từ một số nguyên liệu rau quả thuộc miền Trung Việt
Nam đã cơng bố như bắp cải tím là 94,46 mg/100g nguyên liệu, quả dâu
tằm là 126,4 mg/100g ngun liệu, lá tía tơ 80,48 mg/100g ngun liệu
[3] thì hàm lượng anthocyanin có trong khoai lang tím cũng tương đối
cao. Ngồi ra anthocyanin trong khoai lang tím ổn định hơn trong dâu
tây, bắp cải đỏ và các loại cây khác.
3.2.3. Xác định hàm lƣợng glucid, đƣờng khử, tinh bột và protein
Khoai lang tím tươi được đem đi phân tích hàm lượng và
protein được thể hiện ở bảng 3.3.
Bảng 3.3. Hàm lượng glucid, đường khử, tinh bột và protein của
khoai lang tím (*)
Đơn vị
Tên chỉ tiêu
Phương pháp thử Kết quả
tính
Glucid (tính theo Glucose)
%
TCVN 4594:1988 29,2

Đường khử (tính theo Glucose)
%
TCVN 4594:1988 2,24
Tinh bột
%
TCVN 4594:1988 24,3
protein
%
TCVN 4593: 1988 1,44
(*): Kết quả được đo tại trung tâm đo lường chất lượng kỹ
thuật, số - Ngô quyền – Quận Sơn Trà – Đà Nẵng.
Kết quả này phù hợp với các kết quả trong các cơng trình nghiên
cứu trước đây về khoai lang, cụ thể: Theo phân tích của viện Dinh
dưỡng – Bộ Y Tế ( NXB Y học Hà Nội, 2000) ở bảng 1.1 mục 1.1, trong
100 g nguyên liệu khoai lang tươi có hàm lượng glucid là 28,5g, tinh bột
là 24,5g và protein là 0,8 g.
Hàm lượng protein trong khoai lang tím khơng cao, kết quả phân
tích 100g nguyên liệu khoai lang tím tươi ở bảng 3.2 là 1.44%, cao hơn
hàm lượng protit trong tài liệu tham khảo ở mục 1.2 (bảng 1.2) khoảng
0,8%. Điều này chứng tỏ, hàm lượng protein cao hơn mức trung bình
protein các loại khoai lang khác. Với hàm lượng protit cao là nguồn dinh
dưỡng dồi dào cung cấp nguyên tố nitơ, cho vi vi khuẩn Acetobacter


10
aceti (LT) phát triển trong quá trình lên men acetic. Đồng thời hàm
lượng tinh bột trong khoai lang tím tương đối cao. Vì vậy nó là ngun
liệu lý tưởng cho quá trình lên men tạo acid acetic.
3.2.4. Xác định hàm lƣợng các kim loại nặng
Khoai lang tím được xác định hàm lượng kim loại: Hg, Pb, Cd,

Cu, Zn, Sb… bằng các phương pháp AOAC. Kết quả phân tích hàm
lượng kim loại được trình bày ở bảng 3.4.
Bảng 3.4. Kết quả xác định kim loại nặng (*)
Tên chỉ
tiêu
Pb
Fe
Sn
Cu
Zn

Đơn vị

Phương pháp thử

Kết quả

AOAC 999.11 (2010), AAG-GF Không phát hiện (<0,05)
mg/kg
AOAC 999.11 (2010), AAS
6,23
mg/kg AOAC 985.16 (2010), AAS-GF Không phát hiện (<0,05)
mg/kg
AOAC 999.11 (2010), AAS
1,22
mg/kg
AOAC 999.11 (2010), AAS
2,50

(*) Kết quả được đo tại trung tâm đo lường chất lượng kỹ

thuật, số 2-Ngô Quyền-Quận Sơn Trà-Đà Nẵng.
Theo kết quả phân tích hàm lượng kim loại ở bảng 3.4, có thể
nhận thấy rằng hàm lượng của Pb, Zn khơng phát hiện có trong mẫu
khoai lang tím, hàm lượng của Cu là 1,22 mg/kg, của Zn là 2,50
mg/kg, của Fe là 6,23 mg/kg.
Căn cứ “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với giới hạn ô nhiễm
kim loại nặng trong thực phẩm, QCVN 8 – 02 : 2011 BYT ngày 13
tháng 11 năm 2011 của Bộ trưởng Bộ Y Tế” [2]. Từ đó, đối chiếu với
hàm lượng kim loại cho phép trong thực phẩm (giới hạn mức tối đa
đối với Cu là 30mg/kg, đối với Zn là 40 mg/kg), và bảng kết quả đo
được trong khoai lang tím. Ta thấy hàm lượng kim loại nặng trong
khoai lang tím ở mức giới hạn cho phép sử dụng an tồn, khơng ảnh
hưởng đến sức khỏe của con người.
3.3. NGHIÊN CỨU CHUẨN BỊ DỊCH LÊN MEN ACETIC TỪ
CỦ KHOAI LANG TÍM


11
3.3.1. Nghiên cứu thuỷ phân tinh bột khoai lang tím
a. Xác định thời gian dịch hoá tinh bột khoai lang tím.
Để dịch hóa tinh bột khoai lang tím sử dụng enzyme alphaamylase (Spritase HiTaA 17105L) được cung cấp bởi Công ty
Novozyme. Theo hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất, chọn điều
kiện dịch hoá như sau: nồng độ enzyme 0,2 ml/ 1kg khoai lang tím,
nhiệt độ 850C, pH = 5.8. Tiến hành dịch hố tinh bột khoai lang tím
được thực hiện như sau:
Nguyên liệu khoai lang tím sau xử lý, nghiền nhỏ, cân, pha
loãng theo tỉ lệ bột khoai lang tím : nước = 1: 3. Sau đó nấu chín, để
sôi trong thời gian 60 phút, hiểu chỉnh pH = 5,8 (bằng dung dịch
H3PO4 0,1N). Tiếp đến bổ sung enzyme có nồng độ 0,2 ml/1kg , và
giữ nhiệt độ ở 850C. Trong q trình dịch hóa định kỳ 10 phút, lấy

dịch khoai lang tím thử tinh bột bằng thuốc thử iot, cho đến khi
không thấy xuất hiện màu xanh. Chứng tỏ tinh bột khoai lang tím đã
bị dịch hóa hồn tồn, khi đó kết thúc thời gian dịch hóa. Tổng thời
gian dịch hóa tinh bột khoai lang tím là 40 phút. Nồng độ chất hịa
tan (Bx) dịch khoai lang tím sau khi dịch hóa là 14,4.
b. Nghiên cứu xác định thời gian đường hoá
Nghiên cứu xác định thời gian đường hóa tối thiểu đạt hàm
lượng đường khử phù hợp cho quá trình lên men ethanol sau này là
quá trình cần thiết. Vì nếu kéo dài thời gian đường hố sẽ gây lãng
phí năng lượng, đồng thời thời gian đường hóa lâu có thể làm giảm
hàm lượng anthocyanin.
Để đường hóa dịch khoai lang tím sử dụng enzyme
glucoamylase (Spritase GA 14400 L) được cung cấp bởi Công ty
Novozyme. Theo hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất điều kiện
đường hoá được chọn như sau: nồng độ enzyme 0,25ml/1kg khoai
lang tím, nhiệt độ 650C, pH = 4,8.
Cách tiến hành đường hóa như sau: Khoai lang tím sau khi


12
dịch hóa tiến hành điều chỉnh pH = 4,8 bằng bằng dung dịch H3PO4
0,1N. Sau đó đường hóa với điều kiện như trên. Định kỳ 30 phút lấy
mẫu theo dõi sự biến đổi độ Bx, pH, hàm lượng anthocyanin. Kết quả
được thể hiện ở bảng 3.5.
Bảng 3.5. Bảng xác định các chỉ tiêu pH, Bx, đường khử, hàm lượng
anthocyanin
0
30
60
90 120 150 180 210

Thời gian
14.4 14,8 14,9 15,0 15,1 15,2 15,2 15,2
Bx
4,80 4,80 4,78 4,79 4,78 4,79 4,79 4,78
pH
15,65
Anthocyanin 16,05
(mg/100ml)
Kết quả bảng 3.5, cho thấy giá trị Bx tăng, hàm lượng
anthocyanin giảm, theo thời gian đường hóa. Nguyên nhân là nồng
độ đường tăng theo thời gian đường hóa nên Bx tăng, đồng thời do
hoạt động của enzyme đã oxy hóa anthocyanin, làm cho anthocyanin
bị thối hóa. Giá trị pH có sự biến đổi khơng đáng kể, là do q trình
đường sinh ra một số amin đã trung hòa ion H+ tạo thành. Vì vậy, để
tiết kiệm thời gian và hạn chế thất thốt hàm lượng anthocyanin trong
thời gian đường hóa, chọn thời gian đường hóa cho các thí nghiệm là
150 phút.
3.3.2. Nghiên cứu xác định thời gian lên men ethanol
Ethanol là cơ chất cần thiết cho quá trình lên men acid acetic.
Để lên men ethanol sử dụng chủng nấm men Saccharomyces
cerevisiae dạng bột, với điều kiện lên men là nhiệt độ 300C- 370C,
hàm lượng 0,1% (so với lượng khoai lang tím).
Cách tiến hành lên men ethanol thực hiện như sau: Dịch đường
khoai lang tím thu được sau thủy phân, lọc bỏ bã, sau đó điều chỉnh
pH (bằng dung dịch H3PO4 ) đạt đến giá trị pH = 5,5. Sau đó bổ
sung lượng nấm men 0,1%, tiến hành lên men ethanol ở nhiệt độ
300C. Theo dõi pH, hàm lượng cồn, hàm lượng anthocyanin theo theo


13

thời gian lên định kỳ 24 giờ 1 lần. Kết quả được thể hiện ở bảng 3.6
Bảng 3.6. Bảng giá trị pH, Bx, độ cồn, hàm lượng anthocyanin theo
thời gian lên men ethanol
Thời gian
Hàm lượng anthocyanin
pH
Bx
Độ cồn
( giờ)
(mg/100ml)
0
5,5
14,8
0
15,24
24
5,3
6,4
6,0
15,24
48
4,8
4,8
7,5
15,15
72
4,2
4,2
8,0
15,15

96
4,1
4,0
8,7
15,08
120
4,7
3,8
9,5
15,02
144
3,8
3,8
9,5
14,99
Qua bảng 3.6 ta thấy nồng độ cồn tăng dần từ 0 đến cực đại 9,5
sau 120 giờ, các giá trị pH, Bx, hàm lượng anthocyanin thay đổi
không đáng kể. Điều này được giải thích do ban đầu sinh khối nấm
men chưa phát triển đáng kể, nên độ cồn tạo thành chưa cao. Sau 48
giờ sinh khối nấm nem bắt đầu phát triển và từ 72 giờ thì phát triển
mạnh tăng dần đến cực đại sau 120 giờ, nên ta thấy độ cồn tăng dần
từ 5 đến 9,5. Đến 144 giờ thì tế bào nấm men già đi và bắt đầu chết.
Nên độ cồn khơng tăng nữa và có khuynh hướng giảm là do đã có
một lượng cồn chuyển hóa thành acid, nên thấy pH giảm mạnh. Đồng
thời hàm lượng anthocyanin có khuynh hướng giảm nhẹ, có thể do
trong dịch đường hóa cịn enzyme oxy hóa nên chất màu anthocyanin
bị thối hóa. Vì vậy, chọn thời gian lên men ethanol là 120 giờ.
3.4. NGHIÊN CỨU LÊN MEN ACID ACETIC TỪ CỦ KHOAI
LANG TÍM THEO PHƢƠNG PHÁP LÊN MEN CHẬM
Theo cơng trình nghiên cứu của San Chiang Tan (2005) [38],

thì nồng độethanol trong mơi trường lên men acetic thường dao động
khoảng từ 2- 6%, với pH = 3.0, nồng độ giống 10%, nhiệt độ 300C.
Vì vậy, dựa vào các điều kiện này, chúng tơi tiến hành thí nghiệm
khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến quá trình lên men acid


14
acetic ở các giá trị 2%, 4%,6%. Để tìm được nồng độ ethanol thích
hợp cho q trình lên men acid acetic từ củ khoai lang tím,
Q trình thí nghiệm được thực hiện như sau:
Dịch khoai lang tím sau lên men ethanol như mục 3.3, được
pha loãng vào nước đã thanh trùng theo tỉ lệ 1: 3, thu được dịch
chuẩn bị lên men acetic.
Dịch chuẩn bị lên men acetic được chia thành 3 mẫu bằng
nhau đánh số 1, 2, 3. Sau đó dùng nước cất hoặc ethanol tinh khiết để
điều chỉnh các mẫu ở nồng độ ethanol lần lượt là 2%, 4%, 6%. Hiệu
chỉnh pH = 3,0 (bằng dung dịch acid acetic). Bổ sung vi khuẩn
Acetobacter aceti vào dung dịch với tỉ lệ 10% và tiến hành lên men
chậm trong thời gian 28 ngày.
Sau 1 ngày lên men, lấy sản phẩm ở các mẫu thí nghiệm, tiến
hành đánh giá các chỉ tiêu sản phẩm về hàm lượng acid tổng số, pH,
hàm lượng anthocyanin theo thời gian lên men acetic.
3.4.1. Khảo sát sự thay đổi hàm lƣợng acid tổng số theo
thời gian lên men acid acetic
Có thể biểu diễn sự thay đổi hàm lượng acid tổng số (g/l) theo
thời gian lên men acetic bằng đồ thị như hình 3.3.
Hàm lượng axit tổng (g/l)

40

Nồng độ
ethanol
2%

35
30
25

Nồng độ
ethanol
4%

20
15
10

Nồng độ
ethanol
6%

5
0
0

5

10

15

20

25

30

Thời gian (ngày)

Hình 3.3. Sự thay đổi hàm lượng acid tổng số (g/l) theo thời gian lên
men acid acetic
Từ hình 3.3 ta thấy, hàm lượng acid tổng bắt đầu tăng sau 2
ngày lên men và tăng nhanh sau 5 ngày lên men. Điều này, được giải
thích do ban đầu vi khuẩn chưa thích ứng với mơi trường, nên chưa
phát triển, do đó hàm lượng acid tổng sinh ra thấp và chậm. Tuy


15
nhiên, sau 2 ngày vi khuẩn bắt đầu thích nghi với mơi trường và bắt
đầu phát triển mạnh. Do đó hàm lượng acid tổng tăng nhanh đến cực
đại tuy thuộc vào nồng độ ethanol ở mỗi mẫu.
Ở mẫu 1 (nồng độ ethanol 2%) hàm lượng acid tổng số đạt 17,64
g/l sau 20 ngày lên men acetic.Và hàm lượng acid tổng thay đổi không
đáng kể từ ngày thứ 21 trở đi. Điều này được giải thích, là do ở nồng độ
ethanol thấp vi khuẩn phát triển chậm và sau 21 ngày thì lượng cơ chất
đã hết nên hàm lượng acid tổng số khơng thay đổi đáng kể và có
khuynh hướng giảm do acid bay hơi hoặc tạo thành este.
Ở mẫu 2 ( nồng độ ethanol 4%) hàm lượng acid tổng số đạt
33,88 g/l sau 25 ngày lên men acetic. Và hàm lượng acid tổng thay
đổi không đáng kể từ ngày thứ 25 trở đi. Điều này được giải thích, là
do ở nồng độ ethanol này thích hợp cho hoạt động của giống. Nên

mật độ giống phát triển nhanh và nhiều hơn ở mẫu 1 và mẫu 3, nên
hàm lượng acid tổng sinh ra nhanh và nhiều hơn ở mẫu 1 và mẫu 3.
Từ ngày 25 trở đi, hàm lượng acid tổng số khơng thay đổi đang kể.
Vì tại thời điểm này mặc dù vi khuẩn rất phát triển nhưng do cơ chất
ethanol đã hết nên lượng acid tổng số không sinh thêm.
Ở mẫu 3 (nồng độ ethanol 6%) ở nồng này giống bị ức chế, nên
khả năng hoạt động của giống yếu. Dù với nồng độ cơ chất cao nhưng
hàm lượng acid tổng số sinh vẫn sinh ra vẫn thấp và chậm hơn ở mẫu 1
và mẫu 2. Sau 15 ngày hàm lượng acid tổng số chỉ đạt 8,4 g/l. Và hầu
như hàm lượng acid tổng số không thay đổi đáng kể sau ngày 15.
Như vậy, qua những nhận xét trên chọn thời gian lên men
acetic theo phương pháp lên men chậm là 25 ngày đạt hàm lượng
acid tổng số cao nhất, với nồng độ ethanol ban đầu là 4%.
3.4.2. Khảo sát sự biến đổi pH theo thời gian lên men acid
acetic
Đồ thị biểu diễn sự biến đổi pH theo thời gian lên men được
thể hiện ở hình 3.4.


16
3,2
Nồng độ
ethanol 2%

3

pH

2,8
Nồng độ

ethanol 4%

2,6
2,4
2,2

Nồng độ
ethanol 6%

2
0

5

10

15

20

25

30

Thời gian ngày)

Hàm lượng anthocyanin(mg/100ml)

Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi giá trị pH theo thời gian lên
men acid acetic

Từ hình 3.4, ta nhận thấy giá trị pH đều giảm theo thời gian lên
men. Tuy nhiên giá trị pH giảm nhanh chậm không giống nhau ở các
mẫu. Ở mẫu 2 ( nồng độ ethanol 4%) giảm nhanh hơn so với mẫu 1
và 2, điều này phù hợp với quy luật biến đổi của pH khi hàm lượng
acid tăng thì pH giảm. Cụ thể ở mẫu 2 (nồng độ ethanol 4%) pH
giảm mạnh sau 8 ngày lên men acetic và không biến đổi đáng kể từ
ngày 25 đến ngày 28. Ở mẫu 1 giá trị pH giảm nhanh hơn mẫu 3,
nhưng thay đổi không đáng sau 13 ngày lên men acetic trở đi. Ở mẫu
3 giá trị pH hầu như giảm không đáng kể sau 9 ngày lên men acetic,
và không biến đổi đáng kể từ ngày 10 trở đi.
3.4.3. Sự biến đổi của hàm lƣợng anthocyanin theo thời
gian lên men acid acetic
Có thể biểu diễn ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men
acetic bằng đồ thị như hình 3.5.
3,3
3,1
2,9
2,7
2,5

Nồng độ ethanol 2%

2,3

Nồng độ ehtanol 4%

2,1

Nồng độ ehtanol 6%

1,9
1,7
1,5
0

5

10

15

20

25

30

Thời gian ( ngày)

Hình 3.5. Sự biến đổi hàm lượng anthocyanin theo thời gian lên men
acid acetic


17
Từ hình 3.5, cho thấy hàm lượng anthocyanin trong các mẫu
thí nghiệm đều giảm, và có sự giảm rõ giữa các mẫu, trong đó mẫu 3
giảm nhiều nhất, đến mẫu 1, rồi đến mẫu 2. Sau thời gian lên men
hàm lượng anthocyanin còn lại ở mẫu 2 là 2,807 (mg/100ml), mẫu 1
là 2,682 (mg/100ml), mẫu 3 là 1,800 (mg/100ml).
Cũng từ các kết quả nghiên cứu ở trên, chúng tôi chọn điều kiện

ban đầu lên men acid acetic như sau: pH= 3 (Hiệu chỉnh bằng dung dịch
acid acetic đặc); nồng độ ethanol 4%; nhiệt độ phòng; nồng độ giống
10%; tỉ lệ dịch khoai lang tím sau lên men ethanol : nước = 1:3; thời
gian lên men 25 ngày.
3.5. NGHIÊN CỨU LÊN MEN ACID ACETIC TỪ CỦ KHOAI
LANG TÍM SỬ DỤNG CHẤT MANG
3.5.1. Chuẩn bị tháp lên men và cấy giống vào tháp đệm
a. Chuẩn bị tháp lên men
Chất mang là thân tre sau khi chuẩn bị như mục 2.2.2., đem cho vào
bình chứa đệm một cách nhẫu nhiên. Sau đó được acid hóa bằng cách tưới
dung dịch acid acetic 8 – 10 % trong 24 giờ rồi ngừng tưới khoảng 4 giờ và
tiến hành cấy giống.
b. Cấy giống vào tháp đệm
Dùng 10 lít giấm non đang lên men tốt (theo phương pháp lên
men chậm) tưới tuần hoàn qua tháp theo chu kỳ tưới 30 phút rồi lại
ngừng tưới 30 phút. Nhiệt độ trong tháp lên men được theo dõi liên
tục bằng nhiệt kế, khi nhiệt độ trong tháp lớn hơn nhiệt độ bên ngoài
khoảng 5 – 7 0C và thấy lớp màng mỏng trắng đục bám trên đệm thì
kết thúc quá trình cấy giống.
3.5.2. Nghiên cứu thời gian lên men acid acetic sử dụng
chất mang
Theo một số cơng trình đã nghiên cứu thời thời gian lên men acid
acetic có sử dụng chất mang, thời gian lên men thường từ 3 đến 10 ngày
[20], [23]. Vì vậy, trong đề tài này để xác định thời gian tốt nhất cho quá


18
trình lên men có sử dụng chất mang. Tơi thực hiện thí nghiệm theo dõi
thời gian lên men acid acetic có sử dụng chất mang, cho đến khi phát hiện
hàm lượng acid tổng giảm. Dựa trên các điều kiện lên men acid acetic đã

chọn ở mục 3.4. Q trình thí nghiệm được thực hiện như sau:
Dịch khoai lang tím sau lên men ethanol như trên, được pha
loãng vào nước đã thanh trùng theo tỉ lệ 1: 3. Sau đó điều chỉnh các
mẫu ở nồng độ ethanol tới 4%, hiệu chỉnh pH = 3,0 (bằng dung dịch
acid acetic). Bổ sung vi khuẩn Acetobacter aceti vào dung dịch với tỉ
lệ 10%, nhiệt độ phòng.
Dịch lên men acid acetic sau khi đã chuẩn bị, dịch lên men
được tưới qua thiết bị lên men nhanh như hình 2.2, với lưu lượng
khơng đổi 80ml/phút và hồn tồn thơng khí tự nhiên (máy sục khí)
với vận tốc 0,1cm3/giây.
Dịch lên men chảy từ trên xuống tiếp xúc với màng vi khuẩn
dấm bám trên các đệm thân tre. Tại đây quá trình lên men acetic diễn
ra. Dịch lên men sau khi qua bình chứa chất mang vi khuẩn, chảy vào
bình chứa sản phẩm. Sau 24 giờ lên men tiến hành theo dõi các hàm
lượng acid tổng, pH, hàm lượng anthocyanin theo chu kỳ 24 giờ một
lần, cho đến khi hàm lượng acid tổng giảm, kết thúc một mẻ lên men.
Kết quả theo dõi hàm lượng acid tổng tạo thành, pH, hàm
lượng anthocyanin theo thời gian, được thể hiện ở bảng 3.10.
Bảng 3.10. Kết quả theo dõi hàm lượng acid tổng số (g/l), pH, hàm
lượng anthocyanin (mg/lít)
Thời gian Hàm lượng acid tổng Giá trị
Hàm lượng
( giờ)
số (g/l)
pH
anthocyanin
(mg/100ml)
0
4,2
3,0

3,135
24
15,24
2,92
3,995
48
19,80
2,86
2,878
72
22,44
2,84
2,865
96
25,40
2,83
2,857


19
Thời gian Hàm lượng acid tổng
( giờ)
số (g/l)

Giá trị
pH

Hàm lượng
anthocyanin
(mg/100ml)

120
30,60
2,82
2,845
144
32,65
2,81
2,822
168
33,98
2,76
2,821
192
34,10
2,72
2,821
240
34,10
2,72
2,819
264
34,10
2,72
2,818
288
34,09
2,72
2,815
Từ bảng 3.10, nhận thấy hàm lượng acid tổng số tăng nhanh,
giá trị pH giảm dần và hàm lượng anthocyanin giảm theo thời gian

lên men. Kết quả sau 192 giờ hàm lượng acid tổng đạt 34,10 (g/l), pH
= 2,72, hàm lượng anthocyanin đạt 2,821 (mg/100ml).
Vì vậy, để thu được hàm lượng acid cao nhất, và hàm lượng
anthocyanin khơng bị thối hóa nhiều. chúng tôi chọn thời gian kết
thúc lên men acid acetic từ củ khoai lang tím có sử dụng chất mang
thân tre là 192 giờ.
3.5.3. So sánh hai phƣơng pháp lên men acid acetic có sử dụng
chất mang và lên men chậm
Dựa vào bảng 3.7 và bảng 3.10 ở trên, ta thấy lên men có sử
dụng chất mang đạt hiệu quả hơn so với lên men chậm. Ở lên men
acetic có sử dụng chất mang, hàm lượng acid tổng tăng rất nhanh đạt
34,10 (g/l) chỉ sau 192 giờ (8 ngày). Trong khi lên men chậm để đạt
hàm lượng acid tổng 33,88 (g/l) phải mất 25 ngày.
Qua đây, cho thấy lên men acid acetic từ củ khoai lang tím có
sử dụng chất mang thân tre đạt hiệu quả hơn lên men chậm. Vì có thể
sản xuất được số lượng lớn giấm đỏ từ củ khoai lang tím trong thời
gian ngắn, nhờ tái sử dụng chất mang đã bám vi khuẩn giấm.
3.6. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH LÊN MEN TẠO ACID ACETIC
TỪ CỦ KHOAI LANG TÍM


20
Qua kết quả nghiên cứu ở trên, tôi đề xuất quy trình lên men
tạo acid acetic từ củ khoai lang tím như hình 3.9.

Hình 3.9. Sơ đồ quy trình lên men tạo acid acetic từ củ khoai lang tím
Thuyết minh quy trình:
- Khoai lang tím sau khi mua, rửa sạch, loại bỏ phần hà sung,
nấu chín, nghiền mịn cho tinh bột dễ dàng tiếp xúc với enzyme, bổ
sung nước vào theo tỉ lệ 1 khoai lang tím : 3 nước để hịa tan tinh bột.

- Dịch hóa bằng enzyme α-amylase trong 40 phút làm cho dịch
cháo loãng ra do tinh bột bị α-amylase phân cắt thành những dextrin
mạch ngắn với tốc độ rất nhanh.
- Sau đó tiến hành đường hóa dịch khoai lang tím bằng enzyme
glucoamylase trong vịng 150 phút khi đó tinh bột trở thành những
phân tử glucose và glucose chính là cơ chất nấm men có thể sử dụng


21
để lên men ancol.
- Sau khi đường hóa xong lọc bỏ bã khoai lang tím, thu dịch
trong do bã có nhiều chất xơ ngăn cản quá trình lên men của nấm.
Tiếp theo điều chỉnh độ Brix, pH của dung dịch cho thích hợp cho
lên men ancol (Bx = 120, pH = 5,5 bằng đường saccarose và acid
acetic để chuẩn bị lên men ancol). Sau đó nâng nhiệt độ lên 850C duy
trì trong 30 phút để thanh trùng dịch đường hạn chế những vi sinh vật
gây lên men tạp trong quá trình lên men ancol.
- Tiếp theo hạ nhiệt độ xuống còn 30-330C ta tiến hành bổ
sung nấm men vào thực hiện lên men ancol trong 120 giờ theo hai
giai đoạn:
+ Giai đoạn đầu: 48 giờ đầu lên men yếm khí vặn chặt nắp bình.
+ Giai đoạn sau: 72 giờ sau lên men hiếu khí cho thơng khí tự nhiên.
- Chuẩn bị dịch lên men acid: Sau khi lên men ancol thu được
dịch ancol hóa đem pha lỗng dịch theo tỉ lệ 1 dịch : 3 nước thu được
dịch lên men acid acetic. Xác định độ ancol rồi điều chỉnh nồng độ
ancol 4%, pH = 3,0 (bằng cách bổ sung cồn thực phẩm 960 và dung
dịch acid acetic đậm đặc).
- Lên men acid acetic: Bổ sung 10% giống thuần chủng
acetobacter acti vào dịch sau lên men ancol.
- Lên men acetic truyền thống 25 ngày.

- Lên men acetic có sử dụng chất mang, sục khí liên tục 192giờ.
- Sản phẩm thu được đóng chai bảo quản.
3.7. ĐÁNH GIÁ CHỈ TIÊU CHẤT LƢỢNG CỦA GIẤM
3.7.1. Hàm lƣợng acid acetic trong mẫu giấm
Hàm lượng acid acetic trong mẫu giấm được xác định bằng
phương pháp sắc ký lỏng năng cao, tại trung tâm đo lường chất lượng
kỹ thuật, số 2 – Ngô Quyền – Quận Sơn Trà – Đà Nẵng. Kết quả phổ
đồ được thể hiện hình 3.10.


22

Hình 3.10. Phổ hấp thụ acid acetic trong mẫu giấm
Hàm lượng anthocynin của giấm được thể hiện bảng 3.11.
Bảng 3.11. Bảng tính tốn kết quả acid acetic
Lần TN
Lần 1
Lần 2

Hệ số pha loãng
500
500
Mean
SD
RSDr(%)

Cm (mg/L)
61,599
62,190
61,8945

0,418
0,675

X (mg/L)
30.800
31.095

Xtb (mg/L)
30.947

Kết quả bảng 3.11 cho thấy được hàm lượng acid acetic trong
mẫu giấm từ khoai lang tím tương đối cao (30,907 mg/lít).
3.7.2. Hàm lƣợng anthocyanin trong mẫu giấm
Đo độ hấp thụ, tính hàm lượng anthocyanin (mg/100ml) dựa
vào công thức (2.2), (2.3). Kết quả được thể hiện ở bảng 3.12.
Bảng 3.12. Kết quả hàm lượng anthocyanin trong mẫu giấm
pH=1
pH=4,5
Hàm lượng
Độ pha Vmẫu
Lần
A
Anthocyanin
loãng (ml) Aλ522 Aλ700 Aλ522 Aλ700
(mg/100ml)
1
5
5 0,927 0,003 0,173 0,000 0,671
2,802
2

5
5 0,924 0,002 0,177 0,001 0,670
2,799
3
5
5 0,925 0,003 0,183 0,001 0,673
2,800
TB
2,800
Kết quả 3.12 cho thấy hàm lượng anthocyanin mẫu giấm là 2,8
mg/100ml.


23
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
A. KẾT LUẬN
Quá trình nghiên cứu lên men acid acetic từ củ khoai lang tím
đã đạt được một số kết quả như sau:
1. Phân tích được một số chỉ tiêu của khoai lang tím như sau:
Độ ẩm 67,77%; Hàm lượng tinh bột 24,3%; Hàm lượng đường
khử (tính theo glucose) 2,24%; Glucid (tính theo glucose) 29,2%;
Protein 1,44%.
Trong mẫu khoai lang tím được nghiên cứu gần như khơng có
các kim loại nặng(Hg, Pb, Cd), điều này đảm bão an toàn thực phẩm
đối với con người.
Hàm lượng anthocyanin thu được từ dịch chiết khoai lang tím
là 62,25 mg/ 100g nguyên liệu.
2. Xác định được một số điều kiện thủy phân, tinh bột khoai
lang tím, lên men ethanol như sau:
Quá trình dịch hố khoai lang tím bằng enzyme alpha-amylase

(Spritase HiTaA 17105L) được xác định trong điều kiện: nồng độ enzyme
0,2 ml/1kg khoai lang tím; thời gian 40 phút; nhiệt độ 850C; pH = 5,8.
Q trình đường hóa dịch tinh bột khoai lang tím bằng
enzyme: glucosamylase (Spritase GA 14400 L) được xác định trong
điều kiện: Nồng độ enzyme 0,25ml/1kg khoai lang tím; nhiệt độ
650C; pH = 4,8; thời gian 150 phút.
Điều kiện lên men ethanol : pH = 5,5; Bx = 120; nấm men
10%; nhiệt độ phòng; thời gian 120 phút.
3. Nghiên cứu một số điều kiện lên men acid acetic như sau:
- Chọn được một số điều kiện lên men acid acetic: pH = 3.0,
nồng độ giống 10%, nhiệt độ phòng, nồng độ ancol 4%.
- Xác định thời gian lên men chậm là 25 ngày với điều kiện