nghiên cứu quy trình sản xuất nước uống thạch dừa lá cẩm

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
i

LỜI CẢM ƠN
Để có đƣợc thành quả ngày hôm nay, trƣớc tiên em xin chân thành cảm ơn Ban
giám hiệu nhà trƣờng, Ban chủ nhiệm khoa Công Nghệ Thực Phẩm – Trƣờng Đại học
Kỹ Thuật Công Nghệ TPHCM, các thầy cô của Bộ môn, cùng tất cả các quý thầy cô
đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt thời gian qua và đã tạo điều kiện thuận lợi
cho tôi hoàn thành chƣơng trình đào tạo và thực hiện đồ án tốt nghiệp.
Đặc biệt, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hƣớng dẫn đồ án TS. Lê
Quang Trí đã tận tình hƣớng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp tôi hoàn thành đồ án của
mình trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô, cán bộ phụ trách phòng thí nghiệm Công nghệ
Sinh học Thực phẩm – Trƣờng ĐH Công nghệ Sài Gòn đã giúp đỡ và tạo thuận lợi
cho tôi trong suốt thời gian tiến hành thí nghiệm.
Cuối cùng để hoàn thành khóa luận này, con xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã hết
lòng động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi để con có thể yên tâm học tập, nghiên cứu
và hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này.


Tp.HCM, tháng 4 năm 2013
Sinh viên thực hiện
LÊ THỊ PHƢƠNG THẢO





Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC HÌNH vi
DANH MỤC BẢNG viii
LỜI MỞ ĐẦU ix
CHƯƠNG 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 1
1.1. Tổng quan nguyên liệu 1
1.1.1. Nguyên liệu trái dừa 1
a. Thành phần hóa học của nƣớc dừa 2
b. Tiêu chuẩn lựa chọn nguyên liệu 5
c. Giá trị dinh dƣỡng và lợi ích của nƣớc dừa 5
1.1.2. Giới thiệu về cây lá Cẩm 6
a. Đặc điểm sinh học cây lá Cẩm 7
b. Sự đa dạng của loài Cẩm 7
1.3. Quá trình lên men thạch dừa 9
1.3.2. Thuyết minh quy trình 12
1.3.3. Cơ chế tạo thành sản phẩm thạch dừa 13
1.3.4. Cấu trúc của thạch dừa 14
1.3.5. Một số biến động trong quá trình lên men 15
1.3.6. Yêu cầu đối với sản phẩm thô 15

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
iii

1.4. Quá trình trích ly Anthocyanin từ cây lá Cẩm 16
1.4.1. Khái quát về Anthocyanin 16
1.4.2. Thành phần hóa học của phẩm màu tím trích ly từ cây lá Cẩm 17
1.4.3. Quá trình trích ly 20

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU 26
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu 26
2.1.1. Nguyên liệu 26
a. Cây lá Cẩm 26
b. Thạch dừa thô 27
2.1.2. Nhóm phụ liệu 28
a. Đƣờng 28
b. Acid citric 29
c. CMC 30
d. Hƣơng vải 30
e. Nƣớc 31
2.1.3. Thiết bị nghiên cứu 32
2.2. Địa điểm nghiên cứu 32
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu 32
2.3.1. Quy trình dự kiến 32
2.3.2. Sơ đồ nghiên cứu 34
2.3.3. Phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng sản phẩm 37

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
iv

a. Phƣơng pháp đánh giá cảm quan 37
b. Phƣơng pháp phân tích vi sinh 39
2.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu 41
2.4.1. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm 41
a. Bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của kích thƣớc của thạch dừa đến chất lƣợng
cảm quan sản phẩm 41
b. Bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của tỷ lệ thạch/ nƣớc đến chất lƣợng cảm quan
sản phẩm 42

c. Bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của tỷ lệ dịch lá Cẩm/ dung dịch đến chất lƣợng
cảm quan sản phẩm 43
d. Bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của nồng độ đƣờng và acid citric trong dung
dịch đến chất lƣợng cảm quan sản phẩm 44
e. Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ CMC đến chất lƣợng cảm
quan sản phẩm 45
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 47
3.1. Kết quả nghiên cứu xây dựng quy trình xuất nƣớc uống thạch dừa lá Cẩm 47
3.1.1. Kết quả ảnh hƣởng của kích thƣớc của thạch dừa đến chất lƣợng cảm quan
sản phẩm 47
3.1.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ thạch/ nƣớc đến chất lƣợng cảm quan
sản phẩm 49
3.1.3. Kết quả ảnh hƣởng của tỷ lệ dịch màu đến chất lƣợng cảm quan của sản
phẩm 51
3.1.4. Kết quả ảnh hƣởng của nồng độ đƣờng và acid citric đến chất lƣợng cảm
quan sản phẩm 53

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
v

3.1.5. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng nồng độ CMC đến chất lƣợng cảm quan sản
phẩm 56
3.2. Sơ bộ tính toán giá thành sản phẩm trong phòng thí nghiệm 58
3.3. Đặc điểm cảm quan của sản phẩm 60
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62
4.1. Kết luận 62
4.2. Kiến nghị 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO 64
PHỤ LỤC A 66
PHỤ LỤC B 78

PHỤ LỤC C 81














Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
vi

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần và khối lƣợng các bộ phận trên trái dừa nặng 1.2 kg 1
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của nƣớc dừa 2
Bảng 1.3. Hàm lƣợng các vitamin có trong nƣớc dừa (mg/l) 3
Bảng 1.4. Hàm lƣợng các acid amin có trong nƣớc dừa. 4
Bảng 1.5. Đặc điểm hình thái của 4 dạng Cẩm 8
Bảng 1.6. Một số chất chính có trong cặn Co-28M 18
Bảng 1.7. Các chất chính có trong cặn Co-28N 19
Bảng 1.8. Kết quả khảo sát phƣơng pháp chiết màu anthocyanin từ cây Cẩm 22
Bảng 2.1. Một số thành phần hóa học cơ bản của lá Cẩm 25
Bảng 2.2. Thành phần hóa học của thạch dừa thô 26
Bảng 2.3. Bảng thành phần dinh dƣỡng của đƣờng (100g) 27

Bảng 2.4. Quy định cảm quan của acid citric 29
Bảng 2.5. Quy định về thành phần acid citric dùng trong thực phẩm 29
Bảng 2.6. Chỉ tiêu hóa lí của nƣớc theo TCVN 5501-1991 30
Bảng 2.7. Thang điểm đánh giá cảm quan theo TCVN 3215 - 79 37
Bảng 2.8. Phiếu đánh giá cảm quan cho sản phẩm nƣớc uống thạch dừa lá Cẩm 38
Bảng 2.9. Mức chất lƣợng sản phẩm theo TCVN 3215 - 79 39
Bảng 2.10. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỉ lệ phối trộn đƣờng và acid citric 44
Bảng 3.1. bảng cho điểm cảm quan về trạng thái của kích thƣớc thạch dừa sau khi xay
46
Bảng 3.2. Bảng điểm cảm quan về trạng thái của tỉ lệ thạch /nƣớc 49
Bảng 3.3. Bảng kiểm nghiệm cảm quan về màu sắc của dịch màu lá Cẩm 52
Bảng 3.4. Số câu trả lời trong đánh giá cảm quan cho các mẫu phối trộn 54
Bảng 3.5. Bảng điểm thị hiếu đối với các mẫu phối chế đƣờng và acid citric 55

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
vii

Bảng 3.6. Bảng cho điểm đánh giá trạng thái của sản phẩm có bổ sung CMC sau khi
tiệt trùng 56
Bảng 3.7. Hoạch toán chi phí thành phẩm 58
Bảng 3.8. Bảng điểm đánh giá cảm quan cho sản phẩm nƣớc uống thạch dừa lá Cẩm
60
Bảng 3.9. Bảng điểm đánh giá chất lƣợng sản phẩm nƣớc uống thạch dừa lá Cẩm 61

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
viii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cây Cẩm 7
Hình 1.2. Các loại Cẩm 9
Hình 1.3. Vi khuẩn Acetobacter xylinum 10
Hình 1.4. Quy trình lên men thạch dừa. 12
Hình 1.5. Cấu trúc hóa học của các anthocyanin tự nhiên 16
Hình 1.6. Quy trình trích ly chất màu anthocyanin từ lá Cẩm tƣơi 20
Hình 2.1. Lá Cẩm tƣơi 25
Hình 2.2. Thạch dừa thô 26
Hình 2.3. Đƣờng 27
Hình 2.4. Acid citric 28
Hình 2.5. Sơ đồ quy trình sản xuất nƣớc uống thạch dừa lá Cẩm theo dự kiến 32
Hình 2.6. Sơ đồ nghiên cứu sản xuất nƣớc uống thạch dừa lá Cẩm 34

Hình 2.7. Quy trình thu nhận chất màu từ cây lá Cẩm 35
Hình 2.8. Sơ đồ bố trí thích nghiệm xác định kích thƣớc thạch dừa 41
Hình 2.9. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỉ lệ thạch/ nƣớc 42
Hình 2.10. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỉ lệ dịch màu 43
Hình 2.11. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ CMC cần bổ sung 45
Hình 3.1. Ảnh hƣởng của kích thƣớc thạch dừa đến chất lƣợng cảm quan sản phẩm . 47
Hình 3.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ thạch/ nƣớc đến chất lƣợng cảm quan sản phẩm 50
Hình 3.3. Phổ hấp thụ của dịch chiết chất màu từ lá Cẩm 51
Hình 3.4. Ảnh hƣởng của tỷ lệ dịch màu đến chất lƣợng cảm quan sản phẩm 53
Hình 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ CMC đến chất lƣợng cảm quan
sản phẩm 58
Hình 3.6. Nƣớc uống thạch dừa lá Cẩm 62

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
ix


LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển ngày càng cao của xã hội thì ngành công nghiệp sản xuất
nƣớc giải khát cũng phát triển mạnh mẽ. Với xu hƣớng của thời đại các sản phẩm
nƣớc giải khát đƣợc làm từ các nguồn nguyên liệu vừa có giá trị dinh dƣỡng cao, vừa
có giá trị dƣợc liệu ngày càng đƣợc ƣa chuộng.
Nƣớc dừa già là phế phẩm trong các nhà máy dừa sấy và kem đã đƣợc tận dụng
sản xuất thạch dừa với giá thành thấp. Cây lá cẩm rất dồi dào ở Việt Nam, đƣợc sử
dụng tạo màu rất hấp dẫn cho một số sản phẩm một cách an toàn.
Xuất phát từ thực tế trên, em đã định hƣớng chọn đề tài nghiên cứu sản xuất sản
phẩm nƣớc uống đóng chai là sự kết hợp giữa thạch dừa với hàm lƣợng chất xơ tan
cao rất tốt cho hệ tiêu hóa, kết hợp với chất màu anthocyanin tự nhiên trích ly từ lá
Cẩm với nội dung đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất nước uống thạch dừa lá
Cẩm”.

Mục đích đề tài:
Tiến hành nghiên cứu để đƣa ra quy trình sản xuất sản phẩm nƣớc uống thạch dừa
lá Cẩm.
Nội dung nghiên cứu:
 Tìm hiểu nguồn nguyên liệu thạch dừa, lá Cẩm và tình hình nghiên cứu
sản xuất sản phẩm từ hai nguồn nguyên liệu này.
 Tối ƣu hóa kích thƣớc của miếng thạch dừa cho sản xuất nƣớc uống.
 Tối ƣu hóa tỉ lệ thạch/ nƣớc.
 Tối ƣu hóa tỉ lệ dịch màu lá cẩm trong dung dịch sirô.
 Tối ƣu hóa nồng độ đƣờng, nồng độ acid citric và hàm lƣợng của CMC
trong sản phẩm.

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
x

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
 Tạo ra mặt hàng mới từ hai nguồn nguyên liệu thạch dừa và lá Cẩm, làm
phong phú đa dạng các mặt hàng nƣớc giải khát trên thị trƣờng đáp ứng
nhu cầu ngày càng cao của ngƣời tiêu dùng.
 Tạo ra hƣớng nghiên cứu mới về thạch dừa và lá Cẩm.
Do kiến thức, kinh nghiệm hạn chế cũng nhƣ khó khăn về kinh phí, thiết bị nghiên
cứu nên đề tài này không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận đƣợc sự góp ý
của quý thầy cô và các bạn sinh viên để đề tài đƣợc hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
TP.HCM, ngày 18 tháng 4 năm 2013
Sinh viên thực hiện
LÊ THỊ PHƢƠNG THẢO


Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí

1

CHƢƠNG 1: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan nguyên liệu
1.1.1. Nguyên liệu 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.
Bảng 1.1. Thành phần và khối lượng các bộ phận trên trái dừa nặng 1.2 kg
Bộ phận
Trọng lƣợng (kg )
% Khối lƣợng
Vỏ
0,4
33
Gáo
0,18
12
Nước dừa
0,26
25
Cơm dừa
0,36
30
Dầu dừa
0,12
10
Bã dừa
0,06
5

Ẩm
0,18
15

(Trần Phú Hòa, Luận văn tốt nghiệp – 1992)
Trái dừa là trái nhân cứng đơn mầm, bao gồm một gáo cững bao bọc phần cơm
dừa bên trong và bên ngoài là lớp xơ dừa dày. Cấu tạo cắt ngang trái dừa già từ ngoài
vào trong gồm 2 phần: lớp biểu bì và hạ.
Phía ngoài là lớp biểu bì nhẵn có sáp, kế đến là lớp trung bì (vỏ trái giữa) chứa xơ
màu nâu, trong cùng là lớp gỗ màu vàng nâu rất cứng gọi là lớp nội bì (vỏ, trái trong
hay gáo dừa). Dưới lớp nội bì là hạt dừa. Cấu tạo của hạt dừa như sau: bên ngoài là vỏ
hạt (lớp màng mỏng màu nâu đỏ, dính chặt vào gáo) bên trong chứa phôi nhủ (còn gọi
là cơm dừa) trắng bóng, dày 1- 2cm và nước dừa có màu trắng đục chiếm ¾ lòng gáo.

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
2

a. Thành phần hóa học của nƣớc dừa
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của nước dừa
STT
Thành phần
Khối lƣợng
1
Chất khô
4,71
2
Đường tổng số
2,08
3
Tro

0,02
4
K
3,12
5
Na
1,5
6
Ca
2,9
7
Mg
3,0
8
Fe
0,01
9
Cu
0,04
10
P
3,7
11
S
3,4
12
Protein
0,55
13
Dầu béo

0,74
14
Tỉ trọng
1,02

(Phạm Thị Mỹ Linh, Sản xuất thạch dừa – 2010 )
Nằm trong khoang bên trong quả dừa có chứa các thành phần như đường, đạm,
chất chống oxy hóa, các vitamin và khoáng chất, chúng là nguồn cung cấp và tạo ra
cân bằng điện giải đẳng trương tốt cũng như là nguồn thực phẩm bổ dưỡng. Trung
bình một trái dừa có chứa 300ml nước, chiếm khoảng 22% trọng lượng trái dừa.

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
3

 Đƣờng
Gồm đường glucose, maltose và sucrose, trong đó glucose và fructose đóng vai trò
quan trọng trong thành phần của nước dừa.
Nồng độ đường trong nước dừa tăng từ 1,5% đến 5,5% trong những tháng đầu
tiên của quá trình chín dừa và giảm dần xuống còn khoảng 2% khi dừa chín hoàn
toàn.
Thành phần đường trong nước dừa non chủ yếu là glucose, fructose (đường khử)
và saccharose (đường không khử) chỉ xuất hiện khi dừa già và khi dừa chín hẳn thì có
đến 90% tổng hàm lượng đường là saccharose. Ở nước dừa thì nồng độ đường khử và
các chất dinh dưỡng đạt đến nồng độ cao nhất (ngoại trừ S) vào khoảng tháng thứ 8.
 Vitamin
Trong nước dừa chủ yếu chứa 2 loại vitamin là vitamin C (acid ascorbic) và
vitamin B. Hàm lượng vitamin C từ 2,2 – 3,7 g/l.
Bảng 1.3. Hàm lượng các vitamin có trong nước dừa (g/l)

(Phạm Thị Mỹ Linh, Báo cáo sản xuất thạch dừa – 2010)
 Protein
Trong nước dừa hàm lượng protein là không đáng kể. Hàm lượng arginin, alanine,
cystine và serine trong protein của nước dừa thì cao hơn trong sữa bò.
STT
Vitamin
Hàm lƣợng
1
Acid ascorbic
2,2 – 3,7
2
Penthothennic
0,064
3
Acid nicotinic
0,052
4
Acid folic
0,03
5
Riboflavin
< 0,001

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
4

Bảng 1.4. Hàm lượng các acid amin có trong nước dừa
STT
Acid amin
Hàm lƣợng
(% khối lƣợng/ amin tổng số )
1
Acid glutamic
14,5
2
Arginine
12,75
3
Leucine
4,18
4
Lysine
4,51
5
Proline
4,12
6
Aspartic
3,6
7
Tyrosine
2,83
8
Alamine
2,41

9
Histadine
2,05
10
Phenyl alanine
1,23
11
Senine
0,91
12
Cysteine
1,17

(Phạm Thị Mỹ Linh, Báo cáo sản xuất thạch dừa – 2010)
 Chất khoáng
Chất khoáng trong nước dừa gồm K, Na, Ca, P, Fe, S, Cl. Trong đó K chiếm hơn
phân nửa lượng khoáng chất và chủ yếu tồn tại dưới dạng K
2
CO
3
.
Nước dừa giàu K và một số khoáng chất khác, giữ vai trò quan trọng trong việc
tăng sự bài tiết chất thải.

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
5

b. Tiêu chuẩn lựa chọn nguyên liệu
Vì nước dừa già là phế phẩm của các nhà máy nạo sấy cơm dừa, do đó trong quá
trình vận chuyển nước dừa từ xưởng sản xuất đến xưởng chế biến thạch dừa ngoài

việc phải đảm bảo vấn đề vi sinh, ta cần chú ý đến các tiêu chuẩn sau:
 Nước dừa sử dụng trong công nghệ sản xuất thạch dừa phải là nước dừa
già (khoảng 11 tháng tuổi), vì khi đó hàm lượng đường trong nước dừa sẽ
là lớn nhất.
 Nước dừa trong, không có mùi hay màu lạ.
c. Giá trị dinh dƣỡng và lợi ích của nƣớc dừa [14], [15]
Nước dừa là một thức uống bổ dưỡng, làm mát và tăng cường sinh lực cơ thể.
Nước dừa chứa lượng đường vừa đủ cung cấp cho cơ thể dưới dạng đường dễ tiêu hóa
(chủ yếu là glucose, fructose và saccharose). Nước dừa chứa nhiều đạm cần thiết cho
cơ thể dưới dạng nitơ axit amin thay thế và không thay thế. Nước dừa còn chứa nhiều
vitamin và chất khoáng. Lượng vitamin C trong 1 trái dừa đủ cung cấp cho nhu cầu cơ
thể mỗi ngày. Ngoài ra nước dừa còn chứa một số vitamin nhóm B như niacin,
riboflavin, acid folic, thiamin và pyridoxin tìm thấy ở dạng vết. Nước dừa đặc biệt
chứa nhiều khoáng chất như natri, kali, canxi, magiê, sắt, đồng, phốt pho, lưu huỳnh
và clorua.
Nước dừa có nhiều tính năng chữa bệnh như :
 Nước dừa tốt cho những trẻ bị rối loạn đường ruột.
 Nước dừa chứa nhiều hợp chất hữu cơ kích thích cho sự phát triển.
 Nước dừa dùng cho cơ thể bị đau buốt, nóng vì nhiệt và mụn nhọt (nhất là
vào mùa hè); làm giảm bớt phát ban, nổi mụn gây bởi bệnh đậu mùa, sởi,
thủy đậu…
 Nước dừa diệt giun, sán, lãi… gây bệnh đường ruột.
 Nước dừa tốt cho các trường hợp mắc bệnh tả.
 Nước dừa giúp khử trùng và ngăn nhiễm trùng đường tiết niệu, lợi tiểu.

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
6

 Nước dừa loại trừ chất độc trong trường hợp bị ngộ độc khoáng.
 Nước dừa dùng hiệu quả trong chữa trị bệnh thận và sỏi bóng đái.

 Nước dừa có thể được tiêm vào tĩnh mạch trong các trường hợp khẩn cấp
thay thế huyết thanh máu bởi vì nó vô trùng, không sinh nhiệt và dễ dàng
được cơ thể chấp nhận.
 Nước dừa làm giảm độ axit trong dạ dày và làm giảm sưng tấy trong dạ
dày, làm giảm đau cho những người bị đau dạ dày.
1.1.2. Giới thiệu về cây lá Cẩm
Cẩm là cây có nhiều công dụng như làm thuốc, làm phẩm màu… Ở Việt Nam,
cành lá của cây này được biết đến như một vị thuốc Nam. Trong y học cổ truyền, Cẩm
được dùng trị nhiều bệnh như: lao phổi, khái huyết, ho nôn ra máu, viêm phế quản cấp
tính, bong gân,


Hình 1.1. Cây Cẩm
Tại Trung Quốc, Cẩm là dược liệu có vị đắng, tính bình, có tác dụng thanh nhiệt,
giải độc, tiêu thũng, chỉ huyết, chữa viêm họng, thấp khớp, nhiễm trùng đường tiết
niệu, kinh phong ở trẻ em, lao hạch, mụn nhọt. Theo “Danh mục các loài thực vật
Việt Nam”- 2005, thì chi Peristrophe Nees có 4 loài, trong đó chỉ có loài Cẩm
(P.bivalvis (L.) Merr.) ở Bắc Bộ và loài Kim loung nhuộm (P. Montana Nees) ở Nam
Bộ được coi là cây nhuộm màu. Ngoài ra, Cẩm còn được các dân tộc thiểu số phía
Bắc dùng để nhuộm xôi nhiều màu trong những ngày lễ tết. [20]

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
7

a. Đặc điểm sinh học cây lá Cẩm
Loài Cẩm (Peristrophe bivalvis (L.) Merr., syn. P. roxburghiana) thuộc họ Ô rô
(Acanthaceae) - cây cỏ, lâu năm, cao khoảng 30 - 6oCm, cành non có lông về sau
nhẵn, thân thường 4 cạnh, có rãnh dọc sâu. Lá đơn, mọc đối; hình bầu dục hay trứng
hoặc thuôn mũi giáo, thường có bớt màu trắng ở dọc gân; kích thước 2 - 10cm x 1,2 –
3,6cm; hai mặt có lông hay không, gốc lá thuôn nhọn; chóp lá nhọn hay có khi có mũi

hay hơi tù tròn. Cụm hoa chùm ở ngọn hay nách lá, chùm ngắn; lá bắc cụm hoa
thường hình trứng. Đài 5 răng đều dính nhau ở nửa dưới, kích thước ngắn hơn lá bắc
hoa. Tràng màu tím hay hồng, phân 2 môi, môi dưới có 3 thuỳ cạn, ống hẹp kéo dài.
Nhị 2, thò ra khỏi ống tràng. Bầu 2 ô, mỗi ô 2 – nhiều noãn. Hàng năm, cây Cẩm ra
hoa vào tháng 10 –11.
b. Sự đa dạng của loài Cẩm
Cẩm thuộc loại cây ưa ẩm và ưa bóng, nhưng không chịu úng, thường mọc ở ven
rừng núi đá vôi ẩm, gần bờ suối và được trồng dưới tán các cây ăn quả, bên cạnh các
nguồn nước. Cây sinh trưởng mạnh vào xuân hè, có hoa vào mùa thu. Vào cuối mùa
thu khi nhiệt độ xuống thấp và ít mưa cây bắt đầu bị rụng lá và vào mùa đông thì cây
hầu như không còn lá. Cây Cẩm có vùng phân bố tương đối rộng, phân bố rải rác ở
hầu hết các tỉnh miền núi phía Bắc nước ta như: Lạng Sơn, Tuyên Quang, Hà Giang,
Yên Bái, Lào Cai, Lai Châu, Hoà Bình… Hiện nay hiếm khi gặp cây Cẩm mọc hoang
dại, để thuận tiện cho việc sử dụng, người dân ở các địa phương trên chỉ trồng 1 - 2m
2

ngay trong vườn nhà hoặc trên nương rẫy.







Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
8

Bảng 1.5. Đặc điểm hình thái của 4 dạng Cẩm
Tên
phổ

thông
Tên dân tộc
(Nùng)
Phân biệt theo hình thái của
lá
Màu của
dịch chiết
Nhuộm
Cẩm đỏ
Chằm thủ
Lá hình bầu dục, gốc lá thon,
xanh đậm, có nhiều long, mặt
trên không có bớt trắng.
Đỏ
Đũa, xôi
Cẩm
tím
Chằm lai
Lá hình trứng rộng, gốc tròn,
xanh nhạt, mỏng, ít long,
diệm tích mang đốm trắng ở
dọc gân lá lớn.
Tím
Xôi
Cẩm
tím
Chằm khâu
Lá hình bầu dục, gốc tròn hay
thon, xanh đậm, dầy, ít long,
ít gặp đốm trắng ở dọc gân lá.

Tím
Xôi
Cẩm
vàng
Chằm hiên
Lá hình trứng, gốc lá thon,
đầu lá thon nhọn, 2 mặt có
long rải rác, phiến lá thường
nhăn nheo, đặc biệt là mép lá.
Vàng xanh


(Đặng Thành Trung, Nghiên cứu chiết xuất màu từ cây lá Cẩm – 2011)

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
9


Hình 1.2. Các loại Cẩm
1.3. Quá trình lên men thạch dừa
Thạch dừa (nata de coco) là một loại thức ăn phổ biến được tạo ra từ quá trình 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.
Thạch dừa là món ăn có bản chất hóa học là polysaccharide, không chứa
cholesterol, cung cấp ít năng lượng, không có giá trị dinh dưỡng cao nhưng có đặc
tính kích thích nhu động ruột làm cho việc điều hòa bài tiết tốt hơn do có chứa hàm
lượng xơ cao rất tốt cho hệ thống tiêu hóa, phòng ngừa ung thư ruột kết và có thể giữ
cho da được mịn màng.
Quá trình lên men thạch dừa ngoài nguyên liệu chính là nước dừa còn có vi sinh
vật dùng trong sản xuất thạch dừa là Acetobacter xylinum có nguồn gốc từ Phillipin,

thuộc nhóm vi khuẩn acetic. Theo hệ thống phân loại của nhà khoa học Bergey thì
Acetobacter xylinum thuộc lớp Schizommycetes, bộ Pseudomonadales, học
Pseudomonadieae. 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

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
10

giống Acetobacter đã được phân lập và mô tả, trong đó có nhiều loài có ý nghĩa kinh
tế.
 Đặc điểm của giống vi khuẩn Acetobacter xylinum
 Dạng hình que, dài
khoảng 2µm.
 Đứng riêng lẽ hoặc xếp
thành chuỗi.
 Không di động.
 Là vi khuẩn Gram (-).
 Vỏ nhầy được cấu tạo bởi
cellulose.

Hình 1.3. Vi khuẩn Acetobacter xylinum
 Tính chất sinh lý, sinh hóa của vi sinh vật
 Có khả năng tạo váng cellulose khá dày.
 Acetobacter xylinum sinh trưởng ở pH <5 , t
o
= 28- 32
o
C và có thể tích
lũy 4,5% acid acetic. Acid acetic là sản phẩm sinh ra trong quá trình

hoạt động của A.xylinum nhưng khi lượng acid tích lũy quá cao thì sẽ
ức chế chúng.
 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 trong màng tế bào. Kế đó nó được thoát ra ngoài tế
bào cùng với một enzyme. Enzyme này có thể polymer hóa glucose
thành cellulose.
 Acetobacter xylinum sống thích hợp ở nhiệt độ 28 – 32
o
C. Ở nhiệt độ
này quá trình hình thành các sản phẩm trong đó có thạch dừa là tốt
nhất.


Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
11

 Môi trường sản xuất
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
o
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
o
C
trong 30 phút . Để nguội đến 30
o
C, cấy giống theo tỉ lệ 10%. Lắc hay sục khí trong
thời gian 18- 20 giờ. Sau đó giống được đưa vào sản xuất.

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
12



















Hình 1.4. Quy trình lên men thạch dừa

1.3.2. Thuyết minh quy trình
 Nguyên liệu 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,…
hòa tan và một số tạp chất khác.
Lọc
Phối trộn
Thanh trùng
Để nguội
Nước dừa già
SA, DAP,
đường
saccharose
Nhân giống
Lên men
(28- 32
o
C, 7- 10 ngày )
Cấy giống
Bổ sung acid
acetic
Thạch dừa thô
Giống

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
13

 Tiến hành 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.
 Phối trộn: bổ sung dinh dưỡng: SA, DAP, đường glucose là nguồn cung

cấp Nitơ, khoáng,… tạo môi trường tối ưu cho quá trình sinh tổng hợp sản
phẩm.
 Thanh trùng: môi trường sau khu bổ sung dinh dưỡng được thanh trùng
bằng cách đun sôi khoảng 10– 15 phút để tiêu diệt các vi sinh vật có trong
môi trường. Sau đó làm nguội.
 Chỉnh pH: dùng acid acetic 40% chỉnh về pH= 3– 3,5 , chỉnh nhiệt độ đến
28– 31
o
C trong vòng 9– 15 ngày. Trong thời gian này tránh khuấy động
môi trường để tránh ảnh hưởng đến lớp thạch đang hình thành.
 Cấy giống và cho lên men: đổ môi trường vào các dụng cụ, cấy giống theo
tỉ lệ 1÷ 10. Đậy thau, chậu bằng vải mỏng hoặc giấy báo. Giữ nhiệt độ
phòng ở 28– 31
o
C trong vòng 9– 15 ngày. Trong thời gian này tránh khuấy
động môi trường để tránh ảnh hưởng đến lớp thạch đang hình thành.
 Thu nhận sản phẩm thạch dừa thô bằng cách dùng vợt để vớt khối
cellulose ra khỏi dịch lên men. Sau đó rửa khối cellulose nhiều lần bằng
nước lạnh.
1.3.3. Cơ chế tạo thành sản phẩm thạch dừa
Ở điều kiện tối ưu, 1 lít 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 và
bao bọc xung quanh chúng. Tiếp đó là sự hình thành các sợi cellulose được polime
hóa từ các đơn phân glucose ở vị trí α – 1,6 dưới tác dụng của enzyme 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.

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí

14

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 Acetobacter
xylinum với glucose và oxy.
1.3.4. Cấu trúc của thạch dừa
Bản chất của thạch dừa là một màng nhầy có cấu trúc 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 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 hóa 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 90
o
C thì mỏng như tờ giấy, bề mặt láng bóng và rất dai chắc. Kết quả xác
định 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
hydro 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
xem 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 vè 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: CH
2
OH-CO-HOCH-HCOH-HOCH-CH
2
OH.

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí
15

1.3.5. 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 vi sinh vật 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– 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 ứng tỏng dịch nuôi cấy. Sự tích lũy và tỉ 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 tốt 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.
1.3.6. Yêu cầu đối với sản phẩm thô
 Trong điều kiện tối ưu pH = 5,0 ; T = 28 - 31
o
C , 1 lít nước được bổ sung
100g đường , 5g (NH

4
)
2
HPO
4
, 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.
Như vậy yêu cầu đối với thạch dừa sau lên men là phải đạt được :
 Cấu trúc : độ dày (1,5- 3cm), dai , chắc.
 Màu sắc : trắng ngà.