đề tài “nghiên cứu sản xuất nước giải khát từ chanh dây lên men”

1
CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

Trái cây là một loại thực phẩm không thể thiếu cho con người từ xưa tới nay.
Nó cung cấp cho cơ thể rất nhiều chất dinh dưỡng đặc biệt là vitamin. Với đặc tính
là dễ hư hỏng và có theo mùa vụ nên trái cây đã được chế biến thành nhiều dạng
khác nhau như làm mứt, phơi khô, sấy…để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng
trong mọi hoàn cảnh.
Cũng như các loại trái cây khác, sản phẩm từ chanh dây hiện nay chủ yếu là
nước chanh dây và bột chanh dây. Nhưng ít ai biết rằng chanh dây cũng có thể lên
men thành một loại nước giải khát lên men bổ dưỡng và thơm ngon rất có lợi cho
sức khỏe người tiêu dùng nếu sử dụng thường xuyên. Mặt khác, nước giải khát từ
chanh dây lên men là một loại thức uống hoàn toàn tự nhiên không dùng chất màu
cũng như hóa chất bảo quản.
Vì vậy nước giải khát lên men từ chanh dây cũng là một sản phẩm đầy tiềm
năng cho thị trường trong và ngoài nước. Cũng vì mục đích đón đầu thị trường, tạo
ra một dòng sản phẩm mới làm đa dạng hóa sản phẩm từ chanh dây nên chúng tôi
đã chọn và thực hiện đề tài “Nghiên cứu sản xuất nước giải khát từ chanh dây
lên men”.
Mục tiêu đề tài: Xây dựng quy trình sản xuất nước giải khát từ chanh dây lên
men .
Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu các thông số thích hợp cho quá trình lên
men như:
 Xác định lượng enzyme petinase bổ sung trong quá trình thu dịch chanh dây.
 Xác định hàm lượng đường bổ sung thích hợp cho quá trình lên men.
 Xác định pH thích hợp cho quá trình lên men.
 Xác định lượng nấm men bổ sung thích hợp cho quá trình lên men.
 Xác định thời gian lên men thích hợp.
 Xác định tỷ lệ syrup bổ sung thích hợp cho quá trình điều vị sau lên men.
2
1.1 - TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1.1 Tình hình sản xuất nước giải khát ở trong nước và trên thế giới
Nước giải khát là một loại đồ uống đóng vai trò rất quan trọng đối với đời
sống của con người, ngoài việc cung cấp cho con người một lượng nước đáng kể nó
còn bổ sung cho cơ thể một lượng lớn các chất dinh dưỡng, các loại muối khoáng,
cung cấp nguồn năng lượng cho cơ thể. Vì vậy nước giải khát trở thành nhu cầu tất
yếu không thể thiếu được đối với cuộc sống con người.
1.1.1.1 Tình hình sản xuất nước giải khát trên thế giới
Theo dự đoán của các nhà chiến lược trong các loại nước giải khát được sản
xuất từ trái cây thì loại nước giải khát lên men được đánh giá là mặt hàng mạnh
trong tương lai và rất phù hợp với thế hệ trẻ vì đây là sản phẩm được đánh giá có
giá trị dinh dưỡng cao nhờ quá trình lên men của vi sinh vật. Một số sản phẩm có
hàm lượng cồn thấp (6% độ cồn) mang nhãn hiệu Arbor Mist (Mỹ) được sản xuất từ
rượu vang: nho, dâu, đào… có hàm lượng đường từ 12-15% và nhiều loại vitamin,
muối khoáng khác đã và đang được bán trên thị trường Việt Nam, đươc người tiêu
dùng đánh giá cao nhất [6].
1.1.1.2 Tình hình sản xuất nước giải khát trong nước
Nước giải khát lên men từ dịch trái cây không qua chưng cất, có độ cồn thấp
được xem là loại nước uống tự nhiên có lợi cho sức khỏe vì có chứa nhiều chất dinh
dưỡng. Hiện nay trên thị trường xuất hiện nhiều loại nước giải khát với rất nhiều
loại hương vị khác nhau (nho, mận, …). Tuy nhiên, trên thực tế thì có rất ít sản
phẩm có hương liệu tự nhiên mà chỉ là hương liệu tổng hợp. Những loại nước uống
này hoàn toàn không có chất dinh dưỡng mà chỉ có một ít năng lượng là đường, và
nếu sử dụng đường hóa học còn có hại cho sức khỏe của người tiêu dùng. Nước giải
khát lên men chứa một lượng cồn thấp, nhiều người có thể uống được kể cả phụ nữ
và người già, cồn etylic trong nước giải khát lên men tự nhiên rất tinh khiết không
gây hại cho người sử dụng [6].
3
1.1.2. Giới thiệu về nguyên liệu chanh dây
1.1.2.1 Nguồn gốc và đặc điểm
a. Nguồn gốc

Chanh dây còn được gọi là chanh leo, mát mát, lạc tiên hoa tía,… Tên khoa
học là Passiflora edulis, Sims, là một loài trong chi Lạc tiên (Passiflora), thuộc họ
Passifloraceae (họ Chùm bao), bộ Violales. Chi Passiflora hiện có hơn 400 loài,
trong đó có khoảng 60 loài cho trái ăn được. Tên tiếng Anh là Passion fruit [8].
Loài cây này có nguồn gốc ở Brazil, được nhập vào Việt Nam khoảng đầu
thế kỷ 20, được trồng ở Lâm Đồng, Kontum, Gia Lai, Đắk Lắk… để lấy quả làm
nước giải khát, làm cảnh và che bóng mát. Đến nay, một số tỉnh đồng bằng sông
Cửu Long như: Hậu Giang, Cần Thơ, An Giang, Kiên Giang…cũng bắt đầu phát
triển trồng chanh dây để lấy quả cung ứng cho nhu cầu thị trường [8].
b. Đặc điểm
Chanh dây là một loại dây
đa niên, nửa gỗ, dài đến 15 m.
Thân tròn cạnh, xanh, mang tua
dài và lá ở mỗi đốt. Lá mọc xen,
mang lá kèm ở mỗi đốt. Cuống lá
dài 2-5 cm, mang phiến lá có 3
thùy dài, kích thước lá 10-15 x
12-25 cm, bìa phiến có răng cưa
nhỏ, tròn đầu [11].
Hoa đơn tính, mọc từ nách
lá, đẹp, thơm, đường kính 7,5-10 cm với cuống dài 2-5 cm. Mỗi hoa gồm 5 cánh
hoa với 5 đài hoa trắng mọc xen nhau, bên trên là 2 lớp tràng (corona) với các sợi
trắng dài 2-3 cm, ửng tím ở gốc rất đẹp. Mỗi hoa mang 5 nhị đực với 5 chỉ dính
nhau thành ống ở đáy và tách rời ở phần mang bao phấn. Do hoa đẹp nên cũng được
nhiều nơi trồng làm kiểng [11].
(a) (b)
Hình 1.1 Cây và hoa chanh dây
(a) Cây chanh dây (b) Hoa chanh dây
4
Trái hình cầu đến bầu

dục, kích thước 4-12 x 4-7
cm, màu tím sậm hay vàng
chanh, tự rụng khi chín. Vỏ
trái: ngoại quả bì mỏng, cứng;
trung quả bì màu xanh; nội
quả bì màu trắng. Trái mang
rất nhiều hột có cơm mềm,
mùi thơm quyến rũ, có thể
thêm đường, cô đặc và chế biến làm nước giải khát, rượu hay mứt. Quả chanh dây
có hai dạng: quả vàng và quả tím.
Trong 1kg chanh dây chúng thu được 380-390g cơm và hạt, 245-260ml dịch
chiết chanh dây. Chanh dây có hàm lượng đường khoảng 8.5g glucid/100g, thấp
hơn so với một số loại trái cây khác, nhưng thành phần đường trong chủ yếu trong
chanh dây là đường frucose, do đó chanh dây vẫn có vị ngọt. Mặc dù nó còn chứa
nhiều acid hữu cơ như acid citric, …[8].
Ngoài ra chanh dây còn là một nguồn giàu vitamin C – là một chất chống oxy
hóa, chống viêm nhiễm,… Bên cạnh đó, chanh dây còn chứa nhiều cacbonhydrat,
sắt, kali,… là nguồn cung cấp năng lượng cho cơ thể [8].
1.1.2.2 Công dụng của chanh dây
Cây chanh dây có tác dụng chữa bệnh rất tốt, kể cả hoa, quả, lá, thân.
Hoa chanh dây có tác dụng an thần nhẹ, có khả năng ru ngủ. Do đó, ở một số
nước hoa chanh dây đang được sử dụng như là một liều thuốc an thần cho các bệnh
nhân có các bệnh về thần kinh, mất ngủ, các bệnh hen suyễn,…
Hiện nay, cành và lá chanh dây cũng đang được xem là một bài thuốc quý.
Cành, lá chanh dây có chứa chất alkaloid có tác dụng an thần, gây ngủ, hạ huyết áp,
giảm đau,…
Ở nhiều nước, người ta dùng trái chanh leo để chế biến thành nhiều thứ bánh
ngọt khác nhau, kết hợp hoặc không kết hợp với các loại trái cây khác để làm kem,
(a)
(b)

Hình 1.2 Quả chanh dây
(a) Quả tím (b) Quả vàng
5
yaourt Còn ở nước ta, cách dùng phổ biến nhất là nấu với nước đường và pha với
đá để làm nước uống giải khát [6].
Trong dịch của quả chanh dây chứa rất nhiều thành phần quan trọng như:
vitamin A, vitamin C, chất xơ – là một chất tốt cho hệ tiêu hóa,… Ngoài ra, trong
chanh dây còn có một tỷ lệ nhất định protein, lipid, các chất khoáng và chất vi
lượng như sắt, photpho, kẽm, magie,… Về cung cấp năng lượng, chanh dây có thể
tương đương với xoài, chuối,…
1.1.2.3 Thành phần hóa học của chanh dây
Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100g phần cơm hột của trái chanh dây [9]
1.1.3. Tổng quan về quá trình lên men
1.1.3.1 Khái quát về quá trình lên men rượu
Lên men là một quá trình trao đổi chất dưới tác dụng của các enzyme tương
ứng gọi là chất xúc tác sinh học. Tùy theo sản phẩm tích tụ sau quá trình lên men
mà người ta chia làm nhiều kiểu lên men khác nhau. Tuy nhiên có hai hình thức lên
men chính là lên men yếm khí và lên men hiếu khí [4].
Lên men rượu là quá trình lên men yếm khí với sự có mặt của nấm men, chúng
sẽ chuyển hóa đường lên men thành ethanol và CO
2
.
Quá trình lên men rượu chia làm hai thời kỳ chính:
− Thời kỳ phát triển sinh khối: giai đoạn này với sự có mặt của oxy, tế bào nấm
men phát triển sinh khối.
Thành phần Hàm lượng Thành phần Hàm lượng
Nước 66-84% Xơ 0.6-0.8%
Năng lượng 63-122 kcal Ca 4-17 mg
Protein 0.7-1.5% P 35-64 mg
Béo 0.2-0.3% Fe 0.4-2.1 mg

Đường 8.5 g Vitamin C 30 mg
Carbohydrat 14.5-32.4% Vitamin A 700-2410 IU
Khoáng 0.5-0.8% Niacin 1.5-2.2 mg
Acid citric 3.9g
6
− Thời kỳ lên men chuyển đường thành rượu và CO
2
: giai đoạn này nấm men
hấp thụ các chất dinh dưỡng và sử dụng các enzyme sẵn có của mình thực
hiện xúc tác sinh học trong quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống, tạo
thành rượu và CO
2
[4].
1.1.3.2 Tác nhân lên men
Tác nhân lên men của quá trình lên men nước giải khát chính là nấm men
Saccharomyces cerevisiae.
Đặc điểm của nấm men Saccharomyces cerevisiae là phát triển tốt ở pH từ 5 –
5.2, nhiệt độ tối ưu từ 30 – 33
0
C, nhiệt độ có thế phát triển từ 5 – 35
0
C, tốc độ phát
triển của chúng sẽ giảm nếu nhiệt độ nhỏ hơn 25
0
C.
Nấm men Saccharomyces cerevisiae có những ưu điểm sau:
 Lên men nhanh và sâu các loại đường.
 Kết lắng tốt do đó dễ tách sinh khối nấm men ra khỏi dịch lên men.
 Tạo mùi thơm đặc trung cho rượu.
 Bền vững với rượu, acid và chất sát trùng.

Dựa vào đặc tính của quá trình lên men mà ta chia ra:
− Nấm men chìm thường lên men ở nhiệt độ từ 7 – 15
0
C. Khi kết thúc
quá trình lên men chúng kết lắng xuống đáy thiết bị.
− Nấm men nổi thực hiện ở điều kiện nhiệt độ từ 18 – 22
0
C, cuối quá
trình lên men các tế bào nấm men kết thành chùm và bị hấp thụ vào
các bọt khí CO
2
rồi nổi lên trên bề mặt dịch lên men [4].
1.1.3.3 Cơ chế của quá trình lên men
Để lên men người ta cho vào môi trường một lượng tế bào nấm men nhất định.
Tùy theo phương pháp lên men mà lượng nấm men cho vào là khác nhau.
Thường khi lên men, lượng tế bào nấm men phải đạt lớn hơn một trăm triệu tế bào
trong một ml dịch lên men. Do diện tích bề mặt của tế bào nấm men lớn nên khả
năng hấp thụ các chất dinh dưỡng mạnh. Đường lên men và các chất dinh dưỡng
khác trong môi trường lên men đầu tiên được hấp thụ trên bề mặt nấm men, sau đó
7
được khuếch tán vào trong tế bào nấm men. Rượu và CO
2
được tạo thành theo phản
ứng tổng quát sau:
C
6
H
12
O
6

+ 2ADP + 3H
3
PO
4
 2C
2
H
5
OH + 2CO
2
+ 2ATP + H
2
O
Rượu etylic tạo thành khuếch tán ra môi trường ngoài qua tế bào nấm men.
Rượu hòa tan vô hạn trong nước nên khuếch tán rất mạnh vào trong môi trường.
CO
2
cũng hòa tan vào trong môi trường nhưng sự hòa tan không lớn. Ở áp suất 800
mmHg, nhiệt độ 25 – 30
0
C thu đựơc khoảng 0.837 – 0.856 lít CO
2
/ lít nước. Vì thế
CO
2
sinh ra trong quá trình lên men khuếch tán vào môi trường và nhanh chóng đạt
trạng thái bão hòa. Khi bão hòa CO
2
sẽ bám vào tế bào nấm men hình thành những
bọt khí. Tế bào nấm men thường dính liền với nhau, bọt khí sinh ra ngày càng nhiều

và lớn dần lên tạo thành túi khí lớn, đến lúc nào đó có sự chênh lệch giữa khối
lượng riêng của môi trường và tế bào nấm men sẽ nổi lên trên bề mặt. Khi đến bề
mặt, do có sự thay đổi đột ngột sức căng bề mặt nên chúng bị vỡ ra làm cho khí CO
2
phóng thích ra ngoài. Lúc này do khối lượng tế bào nấm men đủ lớn nên chúng sẽ
bị nhấn chìm trở lại. Quá trình cứ diễn ra liên tục làm cho nấm men chuyển từ trạng
thái tĩnh sang trạng thái động, làm tăng khả năng tiếp xúc giữa tế bào nấm men và
môi trường làm cho quá trình trao đổi chất diễn ra nhanh hơn, mạnh hơn, như thế sẽ
làm gia tăng quá trình lên men. Khí CO
2
ức chế quá trình lên men, nhưng trong quá
trình thoát khí CO
2
làm tăng khả năng lên men của nấm men [4].
1.1.3.4 Động học của quá trình lên men
Tốc độ của quá trình lên men có thể theo dõi 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 CO
2
tạo thành cũng như sự thay đổi trị số của nồng độ dịch
lên men. Quá trình lên men chia làm ba thời kì:
- Thời kỳ đầu: Khoảng 60 giờ đầu kể từ lúc cho tế bào nấm men tiếp xúc với
dịch lên men. Sự lên men xảy ra rất chậm, đường lên men không đáng kể.
- Thời kỳ hai: đây là thời kỳ lên men chính, chiếm khoảng 60 – 120 giờ sau
thời kỳ đầu. Sự phát triển của tế bào nấm men và sự lên men sau mỗi giờ lên men
tăng nhanh đáng kể và đạt trị số cực đại.
8
- Thời kỳ cuối: Đây là giai đoạn lên men phụ xảy ra rất chậm đồng thời là thời
kỳ ổn định tạo mùi vị 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 tới 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 [4].
1.1.3.5 Các sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian của quá trình lên men
rượu
a. Sự tạo thành acid
Trong quá trình lên men rượu luôn tạo ra các acid hữu cơ bao gồm: acetic,
lactic, citric, pyrovic, và succinic nhưng nhiều hơn cả là acetic và lactic. Tuy nhiên
lượng sản phẩm phụ tạo ra phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như pH, nhiệt độ, mức độ
sục khí, cũng như chủng nấm men và cả nguồn nguyên liệu.
- Acid acetic có thể được tạo thành từ phản ứng oxy hóa khử giữa hai aldehyt
actic – một phân tử bị oxy hóa, phân tử thứ hai sẽ bị khử:
CH
3
CHO + CH
3
CHO + H
2
O  CH
3
COOH + C
2
H
5
OH
- Acid lactic được tạo bởi pyrovat dehydronase theo phản ứng:
CH
3
COCHO + NADH

2
 CH
3
CHOHCOOH + NAD
b. Sự tạo thành alcol cao phân tử
Một trong những sản phẩm phụ tạo thành quan trọng trong quá trình lên men
rượu là các rượu có số nguyên tử cacbon lớn hơn hai (gọi chung là alcol cao phân
tử). Các alcol này tuy ít nhưng lẫn vào rượu etylic cũng sẽ gây ảnh hưởng xấu tới
chất lượng sản phẩm. Đó là các alcol propyolic, izoamylic, amylic,… Hàm lượng
của chúng chỉ vào từ khoảng 0.4 – 0.5% so với rượu etylic nhưng gây cho sản phẩm
mùi hôi khó chịu [4].
c. Sự tạo thành este
9
Cùng với sự tạo thành acid, alcol, dưới tác dụng của enzyme esterase của nấm
men, các alcol và acid sẽ tác động lẫn nhau để tạo thành este tương ứng, phương
trình tổng quát như sau:
R
1
CH
2
OH + R
2
COOH R
2
COO-CH
2
R
1
+ H
2

O
1.1.3.6 Các vi khuẩn có hại cho quá trình lên men
Dịch lên men không chỉ là môi trường dinh dưỡng cho nấm men mà còn cho
nhiều vi sinh vật khác. Trong nước, không khí, cũng như các nguồn nguyện liệu
tham gia vào thành phần môi trường luôn chứa một lượng vi sinh vật có hại cho quá
trình lên men rượu. Các vi sinh vật nếu lẫn vào dịch lên men chúng sẽ biến đường
thành các sản phẩm khác và do đó làm giảm hiệu suất lên men rượu.
Trong quá trình lên men rượu thường gặp các loại vi sinh vật sau:
- Vi khuẩn lactic: là loại vi khuẩn yếm khí, chúng gồm hai loại: Lactic điển
hình và lactic không điển hình.
Lactic điển hình sẽ biến rượu thành sản phẩm duy nhất là acid lactic:
C
6
H
12
O
6
 2CH
3
CHOHCOOH + 18 kcal
Vi khuẩn lactic không điển hình sẽ sử dụng đường và tạo ra một lượng đáng
kể các chất khác như alcol, acid acetic, cacbonic, diacetyl và aceton. Các sản phẩm
phụ này thường không ổn định.
Lactic điển hình có nhiệt độ tối ưu khoảng 49 – 51
0
C, còn lactic không điển
hình có nhiệt độ tối ưu trong khoảng 37 – 38
0
C.
- Vi khuẩn acetic: là loại vi khuẩn hiếu khí không tạo bào tử, nhiệt độ tối ưu

của chúng trong khoảng 20 – 35
0
C, tối đa là 42
0
C, chúng phát triển tốt trong môi
trường có alcol thấp, oxy hóa alcol thành acid acitic.
C
2
H
5
OH + OH  CH
3
COOH + H
2
O + 16 kcal
Trong môi trường không có alcol, vi khuẩn acetic sẽ oxy hóa đường thành acid
gluconic. Các vi khuẩn acetic không chỉ oxy hóa alcol acetylic mà còn oxy hóa các
alcol khác như alcol butylic và propylic. Trong điều kiện lên men rượu chúng ít có
khả năng phát triển vì vi khuẩn này rất hiếu khí.
- Vi khuẩn butilic và các vi sinh vật khác
10
Không phát triển trong môi trường lên men vì pH không thích hợp với chúng.
Vì thế nhiễm khuẩn chủ yếu trong quá trình lên men là acid lactic [4].
1.1.3.7 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men
Trong quá trình lên men nước giải khát có độ cồn thấp, để cho ra những sản
phẩm tốt nhất, ngoài việc phải lựa chọn nguyên liệu đầu vào và tác nhân lên men
phù hợp chúng ta cần phải lưu ý tới các điều kiện sau:
a. Nhiệt độ
Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp tới hoạt động sống của nấm men. Nhiệt
độ tối ưu cho quá trình phát triển của nấm men Saccharomyces cerevisiae là từ 28 –

32
0
C. Nhưng nấm men nuôi cấy ở nhiệt độ thấp từ 17 – 22
0
C lại có khả năng lên
men cao.Ở nhiệt độ này không những nâng cao hoạt lực của men giống , mà còn
hạn chế được sự phát triển của tạp khuẩn. Nếu nhiệt độ lớn hơn 50
0
C thì nấm men
sẽ chết.
Sau 8 – 10 giờ nhiệt độ lên men sẽ tăng dần và đạt 28 – 32
0
C. Cần làm lạnh để
duy trì và ổn định nhiệt độ.Ở nhiệt độ cao hoạt tính của men sẽ giảm nhưng chủ yếu
là do nhiễm tạp khuẩn. Mặt khác khi lên men ở nhiệt độ cao sẽ tạo ra nhiều este,
andehyt và tổn thất rượu theo CO
2
sẽ nhiều hơn [4].
b. pH môi trường
pH có ý nghĩa quan trọng trong quá trình lên men nước giải khát. Nồng độ ion
H
+
có ảnh hưởng lớn tới hoạt động của nấm men. Chúng có khả năng làm thay đổi
diện tích các chất keo của vỏ tế bào, làm tăng hoặc giảm mức độ thẩm thấu của chất
dinh dưỡng cũng như chiều hướng của quá trình lên men.
Trong lên men nước giải khát có độ cồn, pH tối ưu cho hoạt động của nấm
men là 4.5 – 5.0. Nếu tăng pH thì dễ bị nhiễm, glycerin sẽ nhiều, làm giảm hiệu suất
lên men. Khi giảm pH xuống ≤ 4.5 nấm men phát triển tuy chậm nhưng sẽ hạn chế
được sự phát triển của tạp khuẩn. Do đó trong quá trình lên men ta có thể dùng acid
(acid nitric) để điều chỉnh pH tới 4.0 – 4.5 nhằm không cho tạp khuẩn phát triển [4].

11
c. Nồng độ đường trong dịch lên men
Nấm men chỉ có khả năng lên men một số loại đường đơn giản như maltose,
saccharose. Do đó nồng độ dịch đường quá cao sẽ dẫn tới làm tăng áp suất thẩm
thấu và làm mất cân bằng trạng thái sinh lý của nấm men. Kết quả sẽ tạo ra nhiều
rựơu không những ức chế quá trình hoạt động của tạp khuẩn mà cả của nấm men.
Ngược lại nồng độ đường quá thấp quá trình lên men sẽ không xảy ra. Nồng độ
đường thích hợp cho quá trình lên men nước giải khát từ 16 – 18% [4].
d. Nồng độ rượu
Lượng ethanol tạo thành vừa ảnh hưởng tới khả năng sinh trưởng của nấm
men, đồng thời ảnh hưởng tới khả năng lên men của tế bào. Sinh trưởng của nấm
men chậm dần ở nồng độ rượu 2% và ngừng chỉ ở 5%. Lên men chỉ giảm dần ở
nồng độ 4% và chỉ ngừng ở 12 – 16% (tùy chủng men) [4].
e. Nồng độ oxy
Oxy là thành phần quan trọng trong quá trình lên men nước giải khát, nhưng
nó cũng là nguyên nhân gây hư hỏng cho sản phẩm nếu chúng ta không điều chỉnh
ở những giai đoạn tiếp theo.
Lên men nước giải khát là quá trình lên men kỵ khí. Tuy nhiên trong giai đoạn
phát triển sinh khối của nấm men cần sự có mặt của oxy để tế bào nấm men phát
triển và tăng sinh khối, nhưng với một lượng oxy rất là nhỏ. Trong thời kì lên men
chuyển đường thành rượu và CO
2
, không nên để dịch lên men tiếp xúc với oxy, vì
giai đoạn này nấm men hấp thụ các chất dinh dưỡng và sử dụng các enzyme sẵn có
của mình thực hiện xúc tác sinh học trong quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống,
tạo thành rượu và CO
2
.
f. Số lượng tế bào nấm men
Là một yếu tố quan trọng trong quá trình lên men nước giải khát. Nếu số

lượng tế bào nấm men cho cho vào phù hợp thì quá trình lên men sẽ diễn ra thuận
lợi, hiệu suất thu hồi cao, sản phẩm đầu ra sẽ đạt chất lượng tốt. Nếu số lượng nấm
12
men quá ít, quá trình lên men sẽ diễn ra chậm. Ngược lại sinh khối nấm nem quá
nhiều, lượng dịch lên men không đủ sẽ làm cho nấm nem chết, sinh mùi vị khó
chịu, gây hư hỏng sản phẩm.
g. Thời gian lên men
Thời gian lên men có tính chất quyết định tới chất lượng nước giải khát lên
men có độ cồn thấp. Nếu thời gian lên men quá ngắn, sản phẩm chưa đạt được độ
rượu như mong muốn, chất lượng cảm quan của sản phẩm kém. Ngược lại thời gian
lên men kéo dài, cơ chất cho sinh khối sử dụng không còn sẽ làm cho sản phẩm có
độ rượu cao, mùi vị không tốt.
1.2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đề tài được tiến hành tại phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học – khoa Công
nghệ Sinh học – Môi trường – trường Đại học Lạc Hồng.
1.2.1 Đối tượng nghiên cứu
1.2.1.1 Nguyên liệu chính
a. Chanh dây
Nguyên liệu chính là chanh dây được thu hái tỉnh Lâm Đồng. Quả có hình bầu
dục, vỏ màu tím xanh, không dập nát.
b. Nấm men
Nấm men sử dụng là chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae thuộc chủng
men nổi. Nấm men được trữ ở dạng khô do DNTN SX và TM Cát Tường phân
phối. Trước khi sử dụng, nấm men được cân và pha loãng với tỷ lệ thích hợp, sau
đó được xác định số lượng tế bào sống bằng kính hiển vi và được cho vào lên men ở
tỷ lệ mong muốn.
1.2.1.2 Nguyên liệu phụ
a. Đường
13
Dùng để điều chỉnh độ Brix cho quá trình lên men, và điều vị sản phẩm sau

lên men. Sử dụng đường saccharose tinh luyện được sản xuất tại công ty cổ phần
đường Biên Hòa - khu công nghiệp I - Đồng Nai.
Đường được sử dụng phải đạt những yêu cầu sau: hàm lượng saccharose ≥
99.8%, độ ẩm ≤ 0.05%, đường khử ≤ 0.03%, hàm lượng tro ≤ 0.03%, hạt màu trắng
óng ánh, kích thước tương đối đồng đều, không vón cục, không có mùi lạ, khi pha
vào nước sẽ tạo ra dung dịch trong suốt.
b. Enzyme pectinase
Sử dụng enzyme pectinase nhằm mục đích thu dịch chanh dây dễ dàng hơn và
làm dịch ép được trong hơn. Enzyme pectinase được cung cấp bởi trường Đại học
Khoa học Tự nhiên - Thành phố Hồ Chí Minh.
c. Acid citric
Sử dụng để làm giảm độ pH cho dịch lên men. Acid citric được sử dụng ở
dạng tinh thể, màu trắng, tan vô hạn trong nước và tạo ra một dung dịch trong suốt.
Yêu cầu: không lẫn tạp chất, hàm lượng acid citric > 99%, độ ẩm <0.3%.
d. Na
2
CO
3
Dùng để điều chỉnh pH thích hợp cho quá trình lên men. Na
2
CO
3
được sử
dụng ở dạng hạt, màu trắng.
e. Nước
Được sử dụng ở đây là nước cất được chưng cất tại phòng thí nghiệm khoa
Công nghệ Sinh học – Môi trường - Trường Đại học Lạc Hồng.
1.2.1.3 Hóa chất và thiết bị
a. Thiết bị
 Máy đo độ pH HANNA với độ chính xác 0.01

 Máy đo độ Brix ATAGO (0 - 53%)
 Máy UV-vis Beckman coulter DU
®
720
 Cân phân tích OHAUS với độ chính xác 0.001g
14
 Nồi thanh trùng
 Thiết bị ổn nhiệt
 Các dụng cụ, thiết bị cần thiết khác trong phòng thí nghiệm
b. Hóa chất sử dụng
 Hóa chất xác định đường tổng số (theo phương pháp Phenol)
 Dung dịch phenol 5%
 Dung dịch H
2
SO
4
đậm đặc
 Dung dịch saccharose 0.1%
 Nước cất
 Hóa chất xác định độ cồn (theo phương pháp Cordebard)
 Hỗn hợp nitrocomic
 Dung dịch KI 10%
 Nước cất
 Dung dịch natrihyposunfit 0.1N
1.2.2 Phương pháp nghiên cứu
1.2.2.1 Phương pháp thu thập số liệu
1.2.2.2 Phương pháp xử lý số liệu
Các số liệu trong bài được xử lý bằng phần mềm Excel.
1.2.2.3 Phương pháp vi sinh
Đếm số lượng tế bào nấm men: đếm trực tiếp dưới kính hiển vi bằng buồng

đếm hồng cầu.
1.2.2.4 Phương pháp hóa học
 Phương pháp xác định độ cồn: phương pháp Cordebard.
 Phương pháp xác định đường tổng: phương pháp Phenol.
 Phương pháp thanh trùng Pastuer.
 Xác định pH bằng máy đo pH.
1.2.2.5 Phương pháp phân tích cảm quan
15
Phương pháp đánh giá cảm quan của sản phẩm được thực hiện theo Tiêu
chuẩn Việt Nam TCVN 3215-79. Đây là tiêu chuẩn sử dụng hệ điểm 20 xây dựng
trên một thang thống 6 bậc 5 điểm (từ 0 đến 5) trong đó điểm 0 ứng với chất lượng
sản phẩm “bị hỏng”, còn từ điểm 1 đến điểm 5 ứng vói mức khuyết tật giảm dần. Ở
điểm 5 sản phẩm coi như không có sai lỗi và khuyết tật nào, trong tính chất đang
xét, sản phẩm có tính tốt đặc trưng và rõ rệt cho chỉ tiêu đó [7].
Đối với nước giải khát có ga các chỉ tiêu cần phải đánh giá cảm quan bao gồm
độ trong, màu sắc, mùi, vị. Sau đây là bảng đánh giá các chỉ tiêu (dựa theo sáu bậc
đánh giá TCVN 3215-79 ở phụ lục 3):
Bảng 1.2 Bảng điểm về màu và độ trong của sản phẩm nước giải khát chanh dây
lên men
Bậc
đánh
giá
Thang
điểm
Hệ số
trọng
lượng
Cơ sở đánh giá
1 5
0.8

Sản phẩm trong, không vẩn đục và không có vật thể lạ,
màu vàng tươi, sáng.
2 4
Sản phẩm trong, không vẩn đục, ít vật thể lạ, màu vàng
nhạt, tươi, sáng.
3 3 Sản phẩm trong, tương đối nhiều vật thể lạ, màu vàng.
4 2
Sản phẩm hơi đục, có nhiều vật thể lạ, không có màu vàng
đặc trưng của chanh dây.
5 1
Sản phẩm có màu đục, còn nhiều vật thể lạ, thô, không có
màu vàng đặc trưng của chanh dây.
6 0 Sản phẩm bị hỏng, vẩn đục, màu nâu đen.
Bảng 1.3 Bảng điểm về mùi của sản phẩm nước giải khát chanh dây lên men
Bậc
đánh
giá
Thang
điểm
Hệ số
trọng
lượng
Cơ sở đánh giá
1 5
Sản phẩm có mùi thơm dịu nhẹ của chanh dây, thoảng mùi
rượu, hài hòa, thơm dịu, đậm đà, đặc trưng cho sản phẩm.
16
2 4
Sản phẩm có mùi thơm nhẹ của chanh dây, mùi rượu hơi
nồng, nhưng tương đối hài hòa.

3 3 Có mùi chanh dây, mùi rượu cao, không hài hòa.
4 2 Thoảng mùi chanh dây, mùi rượu cao rõ rệt, thoảng mùi lạ.
5 1 Sản phẩm mất mùi chanh dây đặc trưng, nồng, mùi lạ rõ rệt.
6 0 Sản phẩm bị hỏng, có mùi lạ gây khó chịu.
Bảng 1.4 Bảng điểm về vị của sản phẩm nước giải khát chanh dây lên men
CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.1.1 Xác định hàm lượng enzyme pectinase bổ sung
2.1.1.1 Xác định hàm lượng enzyme pectinase bổ sung trong quá trình thu
dịch
Bậc
đánh
giá
Thang
điểm
Hệ số
trọng
lượng
Cơ sở đánh giá
1 5
2
Sản phẩm có vị hơi chua của chanh dây, vị ngọt của đường,
của rượu, hài hòa, tạo vị nhẹ dịu, đậm đà, hậu vị tốt, đặc
trưng.
2 4
Sản phẩm có có vị hài hòa, dễ chịu, hậu vị vừa phải, đặc
trưng.
3 3
Sản phẩm hơi chua, vị loãng, hậu vị yếu, thiếu đậm đà, ít

đặc trưng cho sản phẩm.
4 2
Có vị chua, ít ngọt hoặc ngọt gắt, thoảng vị lạ, ít đặc trưng
cho sản phẩm.
5 1
Sản phẩm có vị đắng, sốc, loãng hoặc vị gắt, rõ vị lạ, không
đặc trưng cho vị chanh dây lên men.
6 0 Có vị lạ của sản phẩm hỏng.
17
Sau khi thu được cơm và hạt chanh dây, để tăng hiệu suất thu dịch ta cần bổ
sung thêm enzyme pectinase. Làm 4 mẫu thí nghiệm với 100ml thịt quả/mẫu, sơ đồ
bố trí thí nghiệm được tiến hành như sau:
Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng enzyme pectinase bổ sung
thích hợp
2.1.1.2 Xác định thời gian ủ thích hợp
Với cùng một lượng enzyme petinase bổ sung như nhau nhưng thời gian ủ
dịch khác nhau sẽ cho hiệu suất thu dịch khác nhau, do đó cần phải xác định thời
gian ủ thích hợp để thu được hiệu suất cao nhất. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian
ủ thích hợp được tiến hành như sau: Lấy 4 mẫu, với 100ml thịt quả/ mẫu, bổ sung
enzyme với cùng một tỷ lệ và tiến hành ủ ở thời gian khác nhau, sơ đồ bố trí thí
nghiệm như dưới đây.
Bổ sung enzyme pectinase
Đánh giá chất lượng dịch lọc
Dịch quả và hạt
Lượng enzyme
pectinase bổ
sung thích hợp
0.15ml
0.2ml0ml
0.1ml

Ép thu dịch
Ủ
( t = 1h, T
0
= 25 - 27
0
C)
Ủ
Đánh giá chất lượng dịch lọc và hiệu
suất thu dịch
Dịch quả và hạt + Lượng
enzyme petinase bổ sung
thích hợp
Thời gian ủ
thích hợp
1.5h
2h0.5h
1h
Ép thu dịch
18
Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian ủ với lượng enzyme pectinase
bổ sung thích hợp
2.1.2 Xác định hàm lượng nước pha loãng
Dịch chanh dây sau khi ép xong được tiến hành bổ sung thêm nước với các tỷ
lệ như sau: 40%, 50%, và 60% so với lượng dịch ép để làm giảm giá thành sản
phẩm nhưng không làm giảm chất lượng. Thí nghiệm được tiến hành với 100ml
dịch mỗi mẫu.
Pha loãng
Đánh giá cảm quan, đo hàm lượng
đường, pH, độ rượu

Dịch ép
Lượng nước
bổ sung
thích hợp
Thanh trùng
(75
0
C, 15 phút)
Lên men (t = 60h)
Bổ sung nấm men (1%)
Bổ sung đường (18
0
Brix)
Làm trong
Thanh trùng (75
0
C, 30 phút)
50% (pH=4)
60% (pH=4)
40% (pH=4)
19

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng nước pha loãng
2.1.3 Xác định hàm lượng đường bổ sung thích hợp cho quá trình lên men
Dịch quả chanh dây sau khi không thể đạt được nồng độ chất khô như mong
muốn để quá trình lên men diễn ra tốt nhất. Do đó trước khi lên men ta cần bổ sung
thêm đường để đưa nồng độ chất khô về tỷ lệ mong muốn, thí nghiệm được tiến
hành như sau:
Bổ sung đường
Đánh giá cảm quan. Đo: hàm lượng

đường còn lại, pH, độ rượu
Dịch ép đã pha
loãng (pH = 4)
Hàm lượng
đường bổ sung
thích hợp
(ĐTH)
16
0
Brix 17
0
Brix 18
0
Brix 19
0
Brix 20
0
Brix
Thanh trùng
(75
0
C, 15 phút)
Lên men
(t = 60h)
Bổ sung nấm men (1%)
Làm trong
Thanh trùng (75
0
C, 30 phút)
20

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng đường bổ sung thích hợp cho
quá trình lên men
2.1.4 Xác định pH thích hợp cho quá trình lên men
pH là một trong những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình lên men và
chất lượng sản phẩm. Nấm men chỉ hoạt động tốt ở pH nhất định, vì vậy ta cần điều
chỉnh pH cho dịch lên men. Quy trình lựa chọn pH thích hợp cho quá trình lên men
được tiến hành như sơ đồ hình 2.6
pH lên men
thích hợp (pH
TH)
Thanh trùng
(75
0
C, 15 phút)
pH = 3.5
Đánh giá cảm quan. Đo: hàm lượng
đường còn lại, pH, độ rượu
Dịch ép đã pha
loãng (ĐTH)
Lên men
(t = 60h)
Bổ sung nấm men (1%)
pH = 4 pH = 4.5 pH = 5
Làm trong
Thanh trùng
(75
0
C, 30 phút)
21
Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định pH thích hợp cho quá trình lên men

2.1.5 Xác định hàm lượng nấm men bổ sung thích hợp cho quá trình lên
men
Nấm men là một thành phần quan trọng ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình lên
men và tạo ra sản phẩm tốt. Nếu lượng nấm men cho vào ít thì số lượng tế bào nấm
men không đủ để lên men, ngược lại lượng tế bào quá nhiều sẽ không đủ cơ chất
Tỷ lệ nấm men bổ
sung thích hợp
(TLNMTH)
Thanh trùng
(75
0
C, 15 phút)
Đánh giá cảm quan. Đo: hàm lượng
đường còn lại, pH, độ rượu
Dịch ép đã pha loãng
(ĐTH, pH TH)
Lên men
(t = 60h)
Tỷ lệ nấm men bổ sung
1% 1.5% 2% 2.5%
Làm trong
Thanh trùng
(75
0
C, 30 phút)
22
cho nấm men hoạt động, tế bào nấm men chết nhiều gây mùi vị lạ cho sản phẩm.
Do đó chúng ta cần tiền hành thí nghiệm bổ sung mấn men như sau:
Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng nấm men bổ sung thích hợp
cho quá trình lên men

2.1.6 Xác định thời gian lên men thích hợp
Thời gian lên men là yếu tố quyết định sự thành công của sản phẩm. Do đó
cần phải dừng quá trình lên men đúng lúc để có được sản phẩm đạt yêu cầu. Vì vậy
chúng tôi tiến hành bố trí thí nghiệm xác định thời gian lên men như sau:
23
Hình 2.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian lên men thích hợp
2.1.7 Thí nghiệm điều vị sau lên men
Sau khi lên men sản phẩm tuy đã đạt được những yêu cầu đề ra nhưng chưa có
được sự hài hòa về mặt cảm quan do đó cần tiến hành điều vị. Quá trình điều vị
Thời gian lên
men thích hợp
(TGLMTH)
Thanh trùng
(75
0
C, 15 phút)
Đánh giá cảm quan. Đo: hàm lượng
đường còn lại, pH, độ rượu
Dịch ép đã pha loãng
(ĐTH, pH TH)
Lên men
Bổ sung nấm men với tỷ lệ thích hợp
Làm trong
Thanh trùng
(75
0
C, 30 phút)
60h 84h72h
Điều vị
Tỷ lệ syrup

bổ sung thích
hợp
Thanh trùng
(75
0
C, 15 phút)
Đánh giá cảm quan
Dịch ép đã pha
loãng
(ĐTH, pH TH)
Lên men
Bổ sung nấm men với tỷ lệ thích hợp
Làm trong
12% 16%14%
24
được tiến hành như sơ đồ hình 3.9 với mỗi mẫu là 100ml sản phẩm, đường dùng
cho quá trình điều vị được nấu dưới dạng syrup 65
0
Brix.
Hình 2.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm điều vị
2.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
2.2.1 Kết quả xác định lượng enzyme pectinase bổ sung thích hợp
25
2.2.1.1 Kết quả xác định lượng dịch thu được trung bình
Lượng dịch quả thu được có sự thay đổi khác nhau khi ta bổ sung emzyme
pectinase với tỷ lệ khác nhau.
Kết quả thí nghiệm thu được được trình bày ở bảng 2.1
Bảng 2.1 Lượng dịch quả thu được sau khi bổ sung enzyme pectinase

Từ bảng 2.1, ta có biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của enzyme petinase tới chất
lượng thu dịch ép như sau:
Biểu đồ 2.1 Ảnh hưởng của enzyme pectinase tới lượng dịch ép
Lượng enzyme
bổ sung( ml)
Lượng dịch chanh dây thu được( ml)
Lần 1 Lần 2 Trung bình
0 53.5 56.2 54.9
0.05 60.9 64.3 62.6
0.10 66 64.1 65.1
0.15 69.1 69.9 69.5
0.20 69.3 70.1 69.7
(± 0.1)