NGHIÊN CỨU THU NHẬN CHẾ PHẨM VI SINH VẬT TỔNG HỢP ENZYMPECTINASE, CELLULASE VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT CÀ PHÊNHÂN THEO PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
 
LÊ HỒNG PHÚ
NGHIÊN CỨU THU NHẬN CHẾ PHẨM VI SINH VẬT TỔNG HỢP ENZYM
PECTINASE, CELLULASE VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT CÀ PHÊ
NHÂN THEO PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN
Chuyên ngành: Hóa Sinh
Mã số chuyên ngành: 1.05.10
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC
Tp. Hồ Chí Minh – Năm 2012
Công trình được hoàn thành tại:
1. Bộ môn Sinh Hóa, Khoa Sinh học ĐH KHTN, 227 Nguyễn Văn Cừ, Q.5, TP.HCM
2. Bộ môn CNSH, Đại học Bách Khoa Tp.HCM 268 Lý Thường Kiệt, Q.10, P.5, TP. HCM
3. PTN CNSH 701, 702 & 502 Khoa CNSH, Đại học Quốc Tế - ĐHQG TP.HCM, Khu phố 6, P.Linh Trung,
Thủ Đức, TP.HCM
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Đức Lượng
Phản biện 1: PGS. TSKH. Ngô Kế Sương
Phản biện 2: PGS.TS Quyền Đình Thi
Phản biện 3: TS. Nguyễn Hữu Phúc
Phản biện độc lập 1: PGS.TS Nguyễn Anh Dũng
Phản biện độc lập 2: TS. Võ Thị Hạnh
Phản biện độc lập 3: TS. Nguyễn Thị Thanh Kiều
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại
…………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………
Vào lúc giờ ngày tháng năm
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
- Thư viện Khoa học Tổng hợp Tp.HCM
- Thư viện Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài: Tại Việt Nam, cây cà phê có mặt gần 150 năm, từ đó đến
nay, sản lượng cà phê đã tăng gấp 100 lần, đứng thứ hai trong số các nước sản xuất
cà phê, đứng đầu về sản xuất cà phê vối Coffea robusta. Xuất khẩu cà phê mỗi năm
đã mang lại cho đất nước ta hàng trăm triệu đô la, thậm chí cả tỉ đô la Mỹ (1,47 tỉ
USD năm 2010). Chúng ta vẫn chế biến cà phê chủ yếu theo phương pháp truyền
thống cho chất lượng cà phê trung bình. Trong một vài năm gần đây, đã có một số
công ty mạnh dạn ứng dụng phương pháp mới nhưng quy mô còn nhỏ và chế phẩm
ứng dụng chưa nhiều. Một thực tế ở nhiều nước (Indonesia, Đài Loan,…) xuất hiện
loại cà phê đặc biệt, đó là cà phê “chồn”. Loại cà phê này có chất lượng cao và rất
phù hợp với người tiêu dùng cả ở Indonesia và ở Việt Nam. Hằng năm, người ta sản
xuất ra loại cà phê chồn không nhiều vì phụ thuộc chủ yếu vì sự tham gia chủ yếu
của loài chồn hương có ở nông trường cà phê. Loài chồn hương này chỉ ăn những trái
cà phê chín và khi đi qua hệ tiêu hóa của chúng, cà phê nhân được trải qua giai đoạn
lên men. Như vậy bản chất của cà phê chồn là cà phê nhân đã được lên men nên chất
lượng rất cao. Tương tự như vậy ở Đài Loan người ta cho khỉ ăn trái cà phê và cà phê
nhân sau khi qua hệ tiêu hóa của khỉ cũng có chất lượng tương đương cà phê chồn.
Như vậy bản chất sinh học ở đây là một quá trình chuyển hóa tác động bởi enzym có
trong hệ thống tiêu hóa của các động vật. Chính vì thế đề tài được đặt ra theo hướng
nghiên cứu mới dạng “phỏng sinh học” nhằm tìm ra bản chất sinh hóa và từ đó xây
dựng nên kỹ thuật mới nâng cao chất lượng cà phê. Đề tài được xác định là: “Nghiên
cứu thu nhận chế phẩm vi sinh vật tổng hợp enzym pectinase, cellulase và ứng
dụng trong sản xuất cà phê theo phương pháp lên men”
Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu tạo ra các chế phẩm vi sinh vật có khả năng sinh tổng
hợp pectinase và cellulase, tìm ra quy trình kỹ thuật lên men để nâng cao khả năng
tách vỏ, trích ly chất hòa tan từ cà phê cũng như cải thiện tốt hương và vị nhằm nâng
cao chất lượng cà phê.
1
Những nội dung nghiên cứu của đề tài:
1. Phân lập và thuần hóa các chủng nấm sợi, nấm men và vi khuẩn trong tự
nhiên từ vỏ cà phê .

2. Khảo sát sơ bộ khả năng sinh tổng hợp enzym pectinase và cellulase của
những chủng thuần hóa và từ bộ sưu tập có sẵn của PTN và định danh các vi sinh vật
có hoạt tính các enzym cao
3. Kiểm tra sơ bộ sự sinh tổng hợp độc tố của các chủng vi sinh vật (nếu có,
chủng vi sinh vật sẽ bị loại bỏ vì không thể sử dụng trong chế biến thực phẩm)
4. Nghiên cứu các điều kiện phù hợp để tạo các chế phẩm VSV bao gồm thành
phần hóa học môi trường, độ ẩm, thời gian, pH ban đầu, nhiệt độ, …
5. Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện nhằm tăng khả năng tách vỏ của cà phê
tươi
6. Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện lên men nhằm tăng khả năng trích ly các
chất hòa tan như độ ẩm cà phê nhân, tỉ lệ chế phẩm đưa vào lên men, thời gian lên
men thông qua chỉ số
o
Brix sản phẩm sau lên men (thành phần chất hòa tan)
7. Xây dựng quy trình công nghệ lên men cà phê
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án
Những đóng góp mới của luận án:
- Định danh và thuần hóa hệ các vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp pectinase
và cellulase từ đối tượng cà phê Việt Nam: 5 chủng phân lập là Aspergillus
carbonarius, Aspergillus japonicus, Aspergillus flavus, Aspergillus phoenicis,
Aspergillus tubingiensis và 5 chủng nấm sợi tại PTN gồm Aspergillus niger,
Trichoderma harzianum, Trichoderma longgibran, Trichoderma fluferum,
Trichoderma reesei. Ngoài ra còn thu được 3 chủng nấm men và 5 chủng vi khuẩn
có khả năng sinh tổng hợp pectinase, cellulase và không sinh độc tố, có tên Candida
tropicalis, Issatchenkia orientalis, Pichia guilliermonii, Bacillus megaterium QM
B1551, Bacillus subtilis HNL01, Bacillus subtilis CICC10162, Bacillus subtilis
NIOB 088, Bacillus subtilis B215. Việc phân lập những vi sinh vật có khả năng sinh
tổng hợp pectinase và cellulase từ đối tượng cà phê Việt Nam chưa có nghiên cứu
trong và ngoài nước đề cập đến cho đến nay.
2

-Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện tạo chế phẩm vi sinh vật: Đã nghiên cứu
các điều kiện tối ưu để sản xuất 18 chế phẩm như thành phần hóa học môi trường, độ
ẩm, thời gian để sinh tổng hợp pectinase, cellulase đối với các chủng nấm sợi, và
thành phần môi trường, độ ẩm, thời gian, độ Brix, pH ban đầu và (NH
4
)
2
SO
4
để sinh
tổng hợp pectinase, cellulase đối với các chủng nấm men và vi khuẩn. Những chủng
nấm sợi như Aspergillus niger, Trichoderma harzianum, Trichoderma reesei hay các
chủng vi khuẩn Bacillus megaterium, Bacillus subtilis đã có nhiều nghiên cứu được
thực hiện để sinh tổng hợp nhiều loại enzym và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực lên
men, kháng bệnh và cân bằng sinh học trong nông nghiệp cũng như trong lĩnh vực
nuôi trồng thủy sản. Tuy vậy, việc nghiên cứu những chủng vi sinh vật nêu trên đã
thích nghi trên đối tượng cà phê là chưa nhiều và kết quả của đề tài góp phần thêm
vào sự hiểu biết chung, cụ thể các điều kiện tối ưu sinh tổng hợp các enzym này. Ở
nước ngoài, nghiên cứu về sinh tổng hợp cellulase của các chủng VSV như
Aspergillus phoenicis, Trichoderma longgibran , Aspergillus flavus đã có một số
công trình nhưng ở Việt Nam thì còn hạn chế. Đặc biệt, việc nghiên cứu sinh tổng
hợp pectinase ở 3 chủng này chưa được công bố trước đây ở cả trong nước và nước
ngoài. Đây là nội dung có tính mới mẻ của đề tài. Ngoài ra, tính mới đặc biệt thể hiện
trong những khảo sát tối ưu quá trình sinh tổng hợp pectinase và cellulase ở các
chủng Trichoderma fluferum, Aspergillus carbonarius, Aspergillus japonicus,
Aspergillus tubingiensis, Candida tropicalis, Pichia guilliermonii, Issatchenkia
orientalis. Những chủng nấm sợi và nấm men vừa được nêu chủ yếu được nghiên
cứu về khả năng sinh tổng hợp các loại enzym phân giải liên kết α-glucosidic. Những
nghiên cứu tìm được tối ưu để sinh tổng hợp enzym thủy phân β-glucosidic là
pectinase, cellulase thì chưa được thực hiện cho đến luận án này.

- Đã tạo được các chế phẩm có thể ứng dụng quy mô công nghiệp trong việc
tách vỏ cà phê: Đã thử nghiệm và thấy rằng có 5 chế phẩm có thể ứng dụng cho tách
vỏ cà phê tươi cụ thể là những chế phẩm được tạo ra từ các chủng nấm sợi sau:
Aspergillus niger, Trichoderma harzianum, Aspergillus phoenicis, Trichoderma
reesei, Aspergillus tubingiensis. Lượng chế phẩm sử dụng từ 5 đến 6% và thời gian
lên men tách vỏ là 9 - 10 giờ tùy từng loại chế phẩm.
3
-Đã tạo được các chế phẩm có thể ứng dụng quy mô công nghiệp trong việc làm
tăng chất trích hòa tan và cảm quan tốt về hương và vị: Nghiên cứu tối ưu hóa
các điều kiện lên men các loại cà phê: như độ ẩm cà phê nhân, tỉ lệ chế phẩm đưa
vào lên men, thời gian lên men thông qua chỉ số độ Brix sản phẩm sau lên men
(thành phần chất hòa tan). Cà phê lên men phải được ngâm trong nước 1,5 giờ để đạt
độ ẩm 53-60%W, để ráo nước và tiến hành lên men với 8 chế phẩm. Các chế phẩm
biocoffee-1, biocoffee-2, biocoffee-3, biocoffee-8, và biocoffee-10 lên men cà phê
trong môi trường rắn ẩm. Còn các chế phẩm còn lại Biocoffee-12, Biocoffee-14 và
biocoffee-15 tiến hành lên men trong môi trường lỏng. Cà phê lên men đã được tiến
hành đánh giá cảm quan và kết quả cho thấy các loại cà phê lên men đạt điểm cao
hơn (tốt và xuất sắc) so với cà phê không lên men (trung bình hoặc dưới trung bình).
Cà phê lên men có hương vị đậm đà, hậu vị tốt. Trích ly được nồng độ các chất hòa
tan tăng đến 53% so với mẫu đối chứng khi sử dụng các chế phẩm đơn, đặc biệt nồng
độ chất trích hòa tan tăng đến 67% khi sử dụng phối hợp các chế phẩm. Khảo sát
hàm lượng caffeine trong hạt cà phê sau lên men chế phẩm đơn hoặc phối hợp chế
phẩm cũng thu được kết quả ấn tượng, tăng 38% đối với chế phẩm đơn và đặc biệt
tăng 46 % đối với phối hợp chế phẩm. Ngoài ra, cà phê lên men ở điều kiện thu được
chất hòa tan, cũng như caffeine cao hương vị, và các chỉ tiêu cảm quan hình thái màu
sắc của cà phê đều đạt, thậm chí chất lượng cảm quan cải thiện khá rõ rệt.
-Ý nghĩa thực tiễn của luận án
Đề tài thành công đã góp phần làm sáng tỏ quy trình sản xuất chế phẩm VSV mang
hoạt tính pectinase và cellulase và ứng dụng của chúng trong việc tách vỏ và lên men
cà phê nhằm tăng hiệu suất trích ly các chất hòa tan và cải thiện hương vị cà phê

trong điều kiện Việt Nam. Kết quả có thể ứng dụng tại các công ty sản xuất cà phê
nhân, đặc biệt có thể ứng dụng tại các công ty sản xuất cà phê hòa tan.
Bố cục của luận án: gồm 163 trang. Ngoài phần mở đầu, mục lục và phụ lục, nội
dung nghiên cứu gồm 4 chương. Chương 1: Tổng quan về cà phê, về cơ chất pectin,
cellulose cũng như enzym pectinase & cellulase, cơ sở khoa học của việc tách vỏ và
lên men cà phê trong và ngoài nước gồm 36 trang. Chương 2 có 39 trang: Vật liệu,
phương pháp nghiên cứu. Chương 3 có 78 trang, trình bày các kết quả xác định thành
4
phần hóa học chủ yếu có trong lớp nhớt và cà phê nhân, phân lập và định danh các
chủng vi sinh vật, nghiên cứu các điều kiện kỹ thuật tạo các chế phẩm, nghiên cứu
quá trình tách vỏ cà phê, quá trình lên men. Chương 4: Phần kết luận và kiến nghị
gồm 2 trang. Danh mục công trình 2 trang và có 167 tài liệu tham khảo tiếng Việt và
tiếng Anh.
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN
Trong phần tổng quan chúng tôi giới thiệu về cây cà phê bao gồm lịch sử, giá trị kinh
tế, tình hình sản xuất cà phê, tầm quan trọng của chế biến cà phê cũng như các vấn
đề kỹ thuật cần nghiên cứu trong chế biến cà phê. Giới thiệu về thành phần hóa học
về trái cà phê và cà phê nhân. Giới thiệu về hai thành phần chủ yếu trong lớp vỏ nhớt
và cà phê nhân; pectin, cellulose và cũng giới thiệu về enzym pectinase, cellulase.
Giới thiệu về vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp các enzym trên. Giới thiệu rõ cơ
sở khoa học của việc tách vỏ và lên men cà phê, đồng thời nêu rõ các ứng dụng hiện
nay về vấn đề tách vỏ cà phê và lên men cà phê trên thế giới và trong nước.
Tổng quan cho thấy cà phê là một nông sản có giá trị và được các nước trên thế giới
quan tâm. Việt Nam hằng năm xuất khẩu hơn 1 tỷ đô la Mỹ (USD), đặc biệt năm
2010 Việt Nam xuất khẩu 1,47 tỉ USD. Tuy nhiên, Việt Nam chủ yếu vẫn xuất khẩu
cà phê thô, giá thành thấp. Cà phê được chế biến theo phương pháp truyền thống có
chất lượng trung bình và lệ thuộc rất lớn vào nhiệt độ và ánh sáng tự nhiên. Thế giới
đã nghiên cứu chế biến cà phê bằng các công nghệ lên men ngay sau khi thu hoạch
nhằm loại bỏ hoàn toàn vỏ và lớp nhớt pectin. Điều này làm thay đổi căn bản cảm
quan và chất lượng cà phê. Tại Việt Nam, có khoảng 20 công ty đang ứng dụng công

nghệ lên men ướt nhằm tách vỏ và lớp nhớt cà phê để thu được cà phê đạt tiêu chuẩn
xuất khẩu. Tuy nhiên, chế phẩm được sử dụng là enzym được nhập rất đắt tiền từ
nước ngoài. Trong xu thế hội nhập đòi hỏi cao về chất lượng, ngành chế biến cần có
nhiều nghiên cứu mới để sản xuất cà phê đạt chất lượng thế giới, đòi hỏi nguồn
enzym thay thế rẻ hơn sản xuất tại Việt Nam. Việt Nam là nơi giàu nguồn vi sinh vật,
bằng công nghệ tế bào và công nghệ enzym chúng ta có thể sản xuất chế phẩm vi
sinh vật hay chế phẩm enzym để thay thế nguồn ngoại nhập đắt tiền.
5
CHƯƠNG 2 - VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu:
- Cà phê nhân: 3 loại cà phê được đưa vào nghiên cứu với tên gọi là cà phê chè
(Coffea arabica), vối (Coffea robusta), mít (Coffea chari) có nguồn gốc từ Đắc Lắc.
- Nguồn vi sinh vật nghiên cứu: Nấm sợi, nấm men và vi khuẩn từ nguồn phân lập
từ vỏ, cà phê nhân, ngoài ra còn có 5 chủng nấm sợi từ PTN
- Môi trường sử dụng: Môi trường Malt có bổ sung dùng nuôi cấy, nấm sợi, nấm
men và vi khuẩn, môi trường cám, trấu, cà rốt có bổ sung (NH
4
)
2
SO
4
là môi trường
nhân giống và môi trường PGA làm môi trường giữ giống
- Hóa chất: (NH
4
)
2
SO
4
, glucose, agar, nước cất, thuốc thử DNS (axit 3,5 -

dinitrosalicylic) C
7
H
4
N
2
O
7
, NaOH, dung dịch CMC 1%, dung dịch CH
3
COOH 1M,
dung dịch pectin 1%,…
- Thiết bị - dụng cụ: Máy đo quang phổ UV-Vis Spectro 2000RS (LaboMed, Inc.),
máy đo pH, máy ly tâm, máy nghiền, dụng cụ đo nồng độ chất tan (Brix Hand-held
Refractometer ATAGO), nồi hấp, tủ sấy, tủ ấm, tủ lạnh, cân phân tích điện tử
Nhiệt kế, ống nghiệm, đĩa petri, erlen 250 ml, 500 ml, becher 100 ml, 500 ml, 1000
ml, bình định mức các loại, ống đong các loại, pipette các loại, phễu lọc, giấy lọc,
đèn cồn, que cấy, đũa thủy tinh, bếp điện, chảo rang, khay tre, vải mùng
2.2 Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp phân lập, cấy chuyền và làm thuần giống vi sinh vật từ vỏ cà phê, cà
phê nhân
- Phương pháp cấy truyền và giữ giống
- Phương pháp định danh vi sinh vật (PP kỹ thuật sinh học phân tử)
- Phương pháp xác định độ ẩm
- Phương pháp trích chất hòa tan
- Phương pháp nghiền, ray, ngâm
- Xác định hoạt tính cellulase (PP so màu với thuốc thử Antron)
- Xác định hoạt tính pectinase (PP so màu với thuốc thử DNS)
- Xác định hàm lượng cellulose (Dựa vào tính chất bền vững của cellulose trước tác
dụng của axit mạnh, kiềm mạnh, không bị thủy phân dưới tác dụng của axit yếu).

6
- Xác định hàm lượng pectin (PP Canxi pectat)
- Xác định hàm lượng đường tổng số hòa tan (dựa trên sự phản ứng màu đặc trưng
cho bởi đường và nhiều chất hữu cơ với sự hiện diện của axit sulfuric (H
2
SO
4
))
- Xác định hàm lượng đường khử (PP phản ứng màu với thuốc thử axit 3,5
dinitrosalicylic (DNS))
- Xác định hàm lượng tro và tổng hữu cơ (PP tro hóa và xác định tổng lượng tro)
- Xác định hàm lượng tinh bột (PP thủy phân bằng axit)
- Định lượng nitơ tổng và protein thô (PP Kjeldahl)
- Phương pháp khảo sát các điều kiện nuôi cấy đến sự sinh tổng hợp hai loại enzym
cellulase và pectinase của nấm sợi
- Phương pháp xử lý tách vỏ và phương pháp lên men cà phê bằng PP lên men rắn
đối với các chế phẩm nguồn gốc nấm sợi, và PP lên men lỏng đối với các chế phẩm
nguồn gốc nấm men và vi khuẩn
- Phương pháp đánh giá cảm quan (TCVN 3215-79)
- Phương pháp xử lý số liệu (ANOVA với các chuẩn LSD, Duncan và Turkey)
CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CHỦ YẾU CÓ TRONG CÀ PHÊ
3.1.1 Thành phần pectin và cellulose có trong lớp nhớt cà phê
Theo tài liệu cho thấy pectin có khả năng hút nước cao và tạo ra dịch keo nhớt.
Ngoài ra trong lớp nhớt còn có cellulose. Đây là lớp rất khó bị phân giải hoàn toàn,
và lớp này dễ hóa nâu hay bị nhiễm vi sinh vật. Chất lượng cà phê nhân phụ thuộc rất
nhiều vào lớp nhớt này. Xu hướng chế biến hiện nay là phá bỏ hoàn toàn lớp nhớt
này để kéo dài thời gian bảo quản hạt đồng thời nâng cao chất lượng cà phê.
Bảng 3.1: Thành phần hóa học chủ yếu trong lớp nhớt cà phê
Stt Thành phần

hóa học
Cà phê chè
(Arabica)(%)
Cà phê vối
(Robusta)
(%)
Cà phê mít
(Chari) (%)
1 Pectin 36,5 ± 1,2 39,7 ± 1,4 37,2 ± 1,1
2 Cellulose 17,0 ± 0,4 16,5 ± 0,3 17,6 ± 0,3
7
Kết quả khảo sát cho thấy trong lớp nhớt, tổng hai thành phần pectin và cellulose
chiếm hơn 1/2 thành phần hóa học của lớp nhớt.
3.1.2 Thành phần hóa học chủ yếu có trong cà phê nhân
Cà phê nhân được khảo sát thành phần hóa học có độ ẩm từ 11,26 - 12,02%, kết quả
thành phần hóa học được trình bày ở bảng 3.2.
Bảng 3.2: Các thành phần hóa học chủ yếu có trong cà phê nhân
Stt Thành phần Cà phê chè
Arabica (%)
Cà phê vối
Robusta (%)
Cà phê mít
Chari (%)
1 Tro 3,5 ± 0,1 3,3 ± 0,1 3,4 ± 0,1
2 Cellulose 4,4 ± 0,2 3,6 ± 0,1 3,9 ± 0,1
3 Pectin 19,2 ± 0,7 28,8 ± 0,9 19,1 ± 0,6
4 Lipit 11,6 ± 0,3 11,4 ± 0,2 11,1 ± 0,2
5 Protein 17,5 ± 0,6 16,6 ± 0,5 15,4 ± 0,5
6 Đường khử 6,8 ± 0,2 5,6 ± 0,1 7,5 ± 0,2
7 Tinh bột 20,3 ± 0,9 22,5 ± 0,8 18,5 ± 0,9

8 Thành phần khác 16,7 ± 0,5 8,1 ± 0,5 20,9 ± 0,5
Kết quả thu được từ bảng 3.2 cho thấy pectin cũng chiếm một tỉ lệ khá lớn trong cà
phê nhân và là thành phần rất cứng, bền và khó phân giải. Từ nhiều tài liệu cũng cho
thấy, pectin chiếm chủ yếu trong thành tế bào của cà phê nhân, hạt càng già thì cấu
trúc này càng bền chặt và rất vững, khó phân hủy. Tuy nhiên pectin kết hợp với
cellulose tạo phức rất phức tạp và bền vững. Chính hai thành phần khó phân giải này
làm hạn chế khả năng trích ly các chất hòa tan của cà phê. Vì thế việc sử dụng enzym
là một hướng tích cực vì enzym là một chất xúc tác hữu cơ có bản chất là protein, tác
động lên những liên kết rất đặc trưng và rất gần gũi với tự nhiên nên không sinh độc
tố không mong muốn (những tác nhân gây ung bướu và ung thư rất quan ngại trong
các quy trình sản xuất cũ dùng nhiều axit và bazơ mạnh). Enzym sẽ giúp phân giải
hoàn toàn pectin và cellulose ở ngoài lẫn sâu bên trong cà phê nhân.
Cả ba loại cà phê đều cho thấy ngoài các chất dinh dưỡng như protein, lipit và đường
thông thường, các loại poly saccharide có chức năng bảo vệ tế bào như cellulose và
pectin chiếm tỷ lệ đáng kể trong vỏ, lớp nhớt và cà phê nhân chín. Việc hiểu biết về
cấu trúc của chúng cần được quan tâm và có ý nghĩa khi chuyển hóa sinh hóa trong
8
các quá trình lên men để thu được chất hòa tan cao, đặc biệt những chất hòa tan nằm
sâu trong tế bào của cà phê nhân.
3.2 Định danh và thuần hóa hệ các vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp
pectinase và cellulase từ đối tượng cà phê Việt Nam:
Kết quả thu được có 12 chủng nấm sợi có khuẩn lạc rời có hình dạng đặc trưng. Kết
quả thu được 7 chủng sinh tổng hợp được cả hai enzym trên. Kết quả định danh cho
thấy 1 chủng thuộc giống Rhizopus và 6 chủng đều thuộc giống Aspergillus. Tuy
nhiên; kết quả lại cho thấy có hai chủng dương tính có sản sinh độc tố aflatoxin,
ochratoxin là Rhizopus oryzae và Aspergillus fumigatus. Năm chủng còn lại không
sinh độc tố là Aspergillus carbonarius, Aspergillus japonicus, Aspergillus flavus,
Aspergillus phoenicis, Aspergillus tubingiensis. Ngoài 5 chủng nấm sợi phân lập, đề
tài cũng xác định có 5 chủng nấm sợi tại PTN có khả năng sinh tổng hợp pectinase
và cellulase cao có thể ứng dụng trong xử lý cà phê. Các chủng nấm sợi này bao gồm

Aspergillus niger, Trichoderma harzianum, Trichoderma longgibran, Trichoderma
pluferum, Trichoderma reesei. Phân lập nấm men và vi khuẩn từ vỏ và hạt cà phê,
kết quả thu được 18 chủng. Bước đầu khảo sát sơ bộ khả năng sinh hoạt tính
pectinase và cellulase cho thấy có 8 chủng có khả năng này. Trong đó có 3 chủng
nấm men và 5 chủng vi khuẩn. Định danh các chủng nấm men bằng kỹ thuật giải
trình tự gen 28S RNA và xác định trên BLAST NCBI và vi khuẩn bằng kỹ thuật giải
trình tự gen 16S RNA và xác định trên BLAST NCBI. Kiểm tra khả năng sinh độc tố
của các chủng này bằng phương pháp AOAC 999.07 – 2000. Kết quả thu được 3
chủng nấm men và 5 chủng vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp pectinase, cellulase
và không sinh độc tố, có tên Candida tropicalis, Issatchenkia orientalis, Pichia
guilliermonii, Bacillus megaterium QM B1551, Bacillus subtilis HNL01, Bacillus
subtilis CICC10162, Bacillus subtilis NIOB 088, Bacillus subtilis B215. Việc phân
lập toàn bộ hệ vi sinh vật trên đối tượng vỏ, hạt cà phê tại Việt Nam, đặc biệt tổng hệ
những vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp pectinase và cellulase từ đối tượng cà
phê chưa có nghiên cứu trong và ngoài nước đề cập đến cho đến nay.
3.3 Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện tạo chế phẩm vi sinh vật:
9
Đã nghiên cứu các điều kiện tối ưu để sản xuất 18 chế phẩm như thành phần chất
cảm ứng trong môi trường, độ ẩm, thời gian để sinh tổng hợp pectinase, cellulase đối
với các chủng nấm sợi, và thành phần môi trường, độ ẩm, thời gian, độ Brix, pH ban
đầu và (NH
4
)
2
SO
4
để sinh tổng hợp pectinase, cellulase đối với các chủng nấm men
và vi khuẩn. Những chủng vi sinh vật như Aspergillus niger, Trichoderma
harzianum, Trichoderma reesei hay các chủng vi khuẩn Bacillus megaterium,
Bacillus subtilis đã có nhiều nghiên cứu được thực hiện để sinh tổng hợp nhiều loại

enzym và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực lên men, kháng bệnh và cân bằng sinh
học trong nông nghiệp cũng như trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản. Tuy vậy, việc
nghiên cứu những chủng vi sinh vật nêu trên đã thích nghi trên đối tượng cà phê là
chưa nhiều và kết quả của đề tài góp phần thêm vào sự hiểu biết chung, cụ thể các
điều kiện tối ưu sinh tổng hợp các enzym này. Ở nước ngoài, một số chủng VSV như
Aspergillus phoenicis, Trichoderma longgibran, Aspergillus flavus đã có một số
công trình nghiên cứu về sinh tổng hợp cellulase nhưng ở Việt Nam thì được tìm
thấy rất ít. Đặc biệt, việc nghiên cứu sinh tổng hợp pectinase ở 3 chủng này chưa
công bố cả trong nước và nước ngoài. Đây là nội dung có tính mới mẻ của đề tài.
Ngoài ra, tính mới đặc biệt thể hiện trong những khảo sát tối ưu quá trình sinh tổng
hợp pectinase và cellulase ở các chủng Trichoderma fluferum, Aspergillus
carbonarius, Aspergillus japonicus, Aspergillus tubingiensis, Candida tropicalis,
Pichia guilliermonii, Issatchenkia orientalis. Những chủng nấm sợi và nấm men vừa
được nêu chủ yếu được nghiên cứu về khả năng sinh tổng hợp các loại enzym đường
phân nhiều nhất là hệ amylase nhưng nghiên cứu về tối ưu sinh tổng hợp pectinase,
cellulase thì chưa được thực hiện cho đến nay.
10
Quy trình tạo chế phẩm có hoạt tính pectinase cao
Tất cả 18 loại chế phẩm đã được nghiên cứu sản xuất và đã có quy trình tạo chế
phẩm có hoạt tính pectinase cao được tổng hợp và trình bày ở bảng 3.9:
Bảng 3.9: Công nghệ tạo chế phẩm có hoạt tính pectinase cao
Stt Tên chế phẩm Môi
trường
(cà rốt
%)
Độ ẩm
(%W)
Thời
gian
(giờ)

Nồng
độ
Đường
(brix)
pH
ban
đầu
(NH
4
)
2
SO
4
(%)
Nhiệt
Độ
(
o
C)
1 Biocoffee-1 15 64 42 - - 1 22-30
2 Biocoffee-2 15 60 42 - - 1 22-30
3 Biocoffee-3 15 56 46 - - 1 22-30
4 Biocoffee-4 09 60 38 - - 1 22-30
5 Biocoffee-5 12 60 42 - - 1 22-30
6 Biocoffee-6 12 64 46 - - 1 22-30
7 Biocoffee-7 06 56 42 - - 1 22-30
8 Biocoffee-8 12 64 42 - - 1 22-30
9 Biocoffee-9 12 56 38 - - 1 22-30
10 Biocoffee-10 12 56 38 - - 1 22-30
11 Biocoffee-11 0,7 - 36 4 6,5 0,09 31

12 Biocoffee-12 0,7 - 36 9 6,5 0,07 33
13 Biocoffee-13 0,7 - 36 7 5,0 0,05 33
14 Biocoffee-14 0,7 - 36 8 6,5 0,07 31
15 Biocoffee-15 0,7 - 36 4 5,5 0,09 31
16 Biocoffee-16 0,6 - 48 7 6,5 0,09 31
17 Biocoffee-17 0,7 - 36 4 7,0 0,09 33
18 Biocoffee-18 0,6 - 36 4 6,5 0,07 31
Tất cả 18 loại chế phẩm đã được nghiên cứu sản xuất và đã có quy trình tạo chế
phẩm có hoạt tính cellulase cao được tổng hợp và trình bày ở bảng 3.10:
11
Bảng 3.10: Quy trình tạo chế phẩm có hoạt tính cellulase cao
Stt Tên chế
phẩm
Môi
trường
(trấu
%)
Độ ẩm
(%W)
Thời
gian
(giờ)
Nồng độ
Đường
(brix)
pH
ban
đầu
(NH
4

)
2
SO
4
(%)
Nhiệt
Độ
(
o
C)
1 Biocoffee-1 09 56 38 - - 1 22-30
2 Biocoffee-2 09 60 38 - - 1 22-30
3 Biocoffee-3 9 56 38 - - 1 22-30
4 Biocoffee-4 12 60 36 - - 1 22-30
5 Biocoffee-5 15 60 36 - - 1 22-30
6 Biocoffee-6 12 60 38 - - 1 22-30
7 Biocoffee-7 15 56 38 - - 1 22-30
8 Biocoffee-8 15 60 38 - - 1 22-30
9 Biocoffee-9 15 56 36 - - 1 22-30
10 Biocoffee-10 15 64 36 - - 1 22-30
11 Biocoffee-11 0,7 - 36 4 6,5 0,09 31
12 Biocoffee-12 0,7 - 36 9 6,5 0,07 33
13 Biocoffee-13 0,6 - 48 7 5,0 0,05 33
14 Biocoffee-14 0,7 - 36 8 6,5 0,07 31
15 Biocoffee-15 0,7 - 36 4 5,5 0,09 31
16 Biocoffee-16 0,7 - 36 7 6,5 0,09 31
17 Biocoffee-17 0,6 - 36 4 7,0 0,09 33
18 Biocoffee-18 0,7 - 36 4 6,5 0,07 31
3.4 KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG CHẾ PHẨM THEO THỜI GIAN BẢO QUẢN
Với các kết quả đạt được từ các nội dung nghiên cứu 3.1, 3.2 và 3.3 chúng tôi

đã có quy trình sản xuất chế phẩm. Tuy nhiên, vấn đề chế phẩm có thể sử dụng được
lâu dài hay không và chất lượng chế phẩm như thế nào, đây là một nội dung quan
trọng. Chúng tôi chỉ tập trung trên chế phẩm dạng rắn từ nấm sợi, riêng chế phẩm vi
sinh vật dạng lỏng phải được sử dụng ngay. Khảo sát với các mốc 1, 30, 60 và 90,
kết quả được trình bày ở bảng 3.12:
12
Bảng 3.12: Khảo sát chất lượng chế phẩm theo thời gian bảo quản
Ngày Bio-1 Bio-2 Bio-3 Bio-8 Bio-10 Bio-12 Bio-14 Bio-15
Số lượng tế bào
VSV (a.10
8
tb/g
hoặc a.10
8
tb/ml)
1 22,14 ±0,58 3,01 ±0,35 17,55 ±0,21 13,67 ±0,32 10,28 ±0,32 7,50 ±0,12 8,16±0,22 6,34 ±0,09
30 20,02 ±0,26 2,59 ±0,30 16,08 ±0,35 12,26 ±0,24 9,45 ±0,39 - - -
60 19,00 ±0,26 2,30 ±0,40 15,24 ±0,28 11,60 ±0,61 8,23 ±0,61 - - -
90 17,28 ±0,29 2,20 ±0,15 13,86 ±0,66 10,5 ±0,36 7,50 ±0,30 - - -
Hoạt độ
pectinase (UI/g
hoặc UI/ml)
1 644,25±7,45 460,59±8,30 568,83±13,56 1027,57±18,35 657,45 ±8,97 224,59±3,54 226,21±5,78 163,62±6,87
30 629,98±8,23 445,38±4,34 543,68±6,89 998,78 ±15,79 623,04 ±4,23 - - -
60 619,46±12,89 428,71±6,20 528,01±11,79 948,23 ±10,57 586,29 ±7,93 - - -
90 605,50±9,14 418,60±10,3
7
500,57±9,68 924,30 ±14,98 565,51 ±10,38 - - -
Hoạt độ
cellulase (UI/g

hoặc UI/ml)
1 39,63 ±0,20 29,61 ±0,35 28,85 ±0,21 34,41 ±0,32 34,41 ±0,32 13,40 ±0,14 16,56 ±0,23 16,20 ±0,31
30 37,46 ±0,26 28,38 ±0,30 28,15 ±0,35 31,78 ±0,34 32,60 ±0,10 - - -
60 35,58 ±0,12 27,42 ±0,09 27,56 ±0,28 29,28 ±0,29 31,35 ±0,23 - - -
90 33,15 ±0,29 26,68 ±0,15 27,12 ±0,25 27,53 ±0,36 30,28 ±0,34 - - -
13
Tổng kết khảo sát chất lượng chế phẩm theo thời gian bảo quản cho thấy chất lượng
chế phẩm có thay đổi theo chiều hướng giảm nhưng trong phạm vi có thể chấp nhận
được. Từ kết quả 3.4.1, 3.4.2 và 3.4.3 cho thấy số lượng tế bào VSV giảm 21-27%,
pectinase giảm hoạt tính 6-14% và cellulase 5-19% sau 90 ngày bảo quản. Tuy nhiên
khi sử dụng chúng ta phải tăng lượng chế phẩm để bù vào khoảng thay đổi giảm để
vẫn thu được kết quả lên men là như nhau về số lượng tế bào và hoạt tính enzym
pectinase cũng như cellulase
3.5 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TÁCH VỎ CÀ PHÊ
3.5.1 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm đến khả năng tách vỏ cà phê
tươi
Quá trình tách vỏ tăng dần theo tỷ lệ tăng dần của chế phẩm. Các chế phẩm đều có
tác động tốt đến quá trình tách vỏ, nhận thấy tỷ lệ từ 5 - 6% là tỷ lệ tốt nhất để tách
hầu hết lớp nhớt của vỏ.
3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian lên men đến khả năng tách vỏ cà phê tươi
Kết quả thấy có sự khác biệt đáng kể giữa mẫu có bổ sung và mẫu không có bổ sung
chế phẩm. Mẫu đối chứng cho thấy không thể tách được hoàn toàn vỏ cà phê. Kết
quả cũng cho thấy vỏ cà phê bị tác động mạnh mẽ khi thời gian xử lý 10 giờ.
3.5.3 Tổng kết nghiên cứu quá trình tách vỏ cà phê và quy trình tách vỏ cà phê
Bảng 3.13: Tỷ lệ tách vỏ cà phê
Stt Tên chế
phẩm
Tỷ lệ chế
phẩm
(%)

Thời gian
(giờ)
Tỷ lệ tách
vỏ
(%)
1 Biocoffee-1 5,0 10 99,88
2 Biocoffee-2 5,5 10 99,81
3 Biocoffee-3 6,0 10 99,98
4 Biocoffee-8 5,0 10 100
5 Biocoffee-10 5,5 9 100
14
3.6 KẾT QUẢ QUÁ TRÌNH LÊN MEN.
Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện lên men các loại cà phê: như độ ẩm hạt cà phê, tỉ
lệ chế phẩm đưa vào lên men, thời gian lên men thông qua chỉ số độ Brix sản phẩm
sau lên men (thành phần chất hòa tan). Cà phê lên men phải được ngâm trong nước
1,5 giờ để đạt độ ẩm 53-60%W, để ráo nước và tiến hành lên men với 8 chế phẩm.
Các chế phẩm biocoffee-1, biocoffee-2, biocoffee-3, biocoffee-8, và biocoffee-10 lên
men cà phê trong môi trường rắn ẩm. Cà phê lên men đã được tiến hành đánh giá
cảm quan và kết quả cho thấy các loại cà phê lên men đạt điểm cao hơn (tốt và xuất
sắc) so với cà phê không lên men (trung bình hoặc dưới trung bình). Cà phê lên men
có hương vị đậm đà, hậu vị tốt. Ngoài trích ly được chất hòa tan cao, cà phê lên men
có nhiều ưu điểm trong hương vị. Cải thiện và nâng cao các chỉ tiêu cảm quan (hình
thái, hương và vị) của cà phê là điểm đáng được quan tâm nhất. Đây là sự chuyển
hóa căn bản nhất và là cơ sở cho nâng cao chất lượng cà phê lên men. Phát hiện mới
này là sự đóng góp tốt nhất mà đề tài mang lại.
3.6.5 Tổng kết nghiên cứu lên men cà phê nhân và quy trình lên men
Tóm lại qua các khảo sát cho thấy các CPVSV đã có tác dụng mạnh mẽ và rõ rệt lên
cà phê nhân làm tăng khả năng trích chất hòa tan trong cà phê nhân so với mẫu đối
chứng. Thời gian tối ưu để lên men cho tất cả các loại cà phê đối với bổ sung chế
phẩm 14 - 18 giờ trung bình là 16 giờ. Các chế phẩm có tác động khác nhau đối với

các loại cà phê khác nhau. Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện lên men như độ ẩm
hạt cà phê, tỉ lệ chế phẩm đưa vào lên men, thời gian lên men thông qua chỉ số độ
Brix sản phẩm sau lên men (thành phần chất hòa tan). Cà phê đưa vào lên men phải
được ngâm trong nước 1,5 giờ để đạt độ ẩm 53-60%W, sau đó để ráo nước và tiến
hành lên men với 8 chế phẩm. Các chế phẩm biocoffee-1, biocoffee-2, biocoffee-3,
biocoffee-8, và biocoffee-10 lên men cà phê trong môi trường rắn ẩm. Còn các chế
phẩm còn lại Biocoffee-12, Biocoffee-14 và biocoffee-15 tiến hành lên men trong môi
trường lỏng. Kết quả đã thu được quy trình lên men của 3 loại cà phê phổ biến ở Việt
Nam như bảng 3.14 bên dưới:
15
Bảng 3.14: Công nghệ lên men cho 3 loại cà phê phổ biến ở Việt Nam
3.6.7 Lên men cà phê nhân bởi kết hợp chế phẩm
Từ các kết quả nghiên cứu trên chúng tôi nhận thấy có 3 chế phẩm có tác động tốt
lên cà phê và cho kết quả cao trên 2 yếu tố khảo sát là nồng độ các chất hòa tan và
điểm cảm quan cao. Ngoài ra, cà phê Robusta là một loại cà phê chiếm hơn 95 % sản
lượng cà phê tại Việt Nam, cũng là loại cà phê xuất khẩu được thế giới quan tâm
nhất. Chúng tôi chọn chế phẩm Biocoffee-10, Biocoffee-12, Biocoffee-14 để tiến
hành lên men phối hợp theo các điều kiện tối ưu về tỷ lệ chế phẩm, thời gian và độ
ẩm. Mục đích của khảo sát này nhằm có những kết luận khi lên men kết hợp có thể
thay đổi nồng độ các chất hòa tan được trích ly và hàm lượng caffeine thay đổi như
thế nào theo các quá trình này.
Trong khảo sát này chúng tôi thực hiện chỉ trên cà phê Robusta, ĐC: Mẫu đối chứng,
B-10-R: Mẫu lên men với Biocoffee-10 trên đối tượng cà phê Robusta, tương tự
Biocoffee-12, Biocoffee-14, Biocoffee-10 & Biocoffee-12, Biocoffee-10 &
Biocoffee-14, Biocoffee-12 & Biocoffee-14 trên đối tượng cà phê Robusta. Kết quả
được trình bày như sau:
3.6.7.1 Khảo sát nồng độ chất tan bởi lên men kết hợp
Kết quả nồng độ các chất hòa tan của cà phê sau lên men được trình bày trong biểu
đồ 3.3:
16

Stt Tên chế
phẩm
Thời
gian
ngâm
cà
phê
(giờ)
Lượng CPVSV
(%)
Thời gian lên
men
(giờ)
Ara Rob
Ch
a
Ara Rob Cha
1 Biocoffee-1 1,5 12 12 18 16 16 16
2 Biocoffee-2 1,5 16 16 16 16 16 16
3 Biocoffee-3 1,5 16 16 16 16 16 18
8 Biocoffee-8 1,5 12 12 14 16 16 16
10 Biocoffee-10 1,5 12 12 16 14 14 14
12 Biocoffee-12 - 10 15 15 14 14 14
14 Biocoffee-14 - 15 15 20 14 14 14
15 Biocoffee-15 - 10 10 10 14 14 14
Biểu đồ 3.3: Khảo sát nồng độ chất tan bởi các chế phẩm đơn và chế phẩm kết
hợp
Kết quả từ biểu đồ 3.3 cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa nồng độ chất hòa tan khi sử
dụng các chế phẩm đơn và chế phẩm kết hợp. Tuy nhiên, lên men bởi chế phẩm kết
hợp cho kết quả tốt hơn rất nhiều và thu được nhiều chất trích hơn. Tỉ lệ chất trích

hòa tan tăng so với mẫu đối chứng được trình bày trong biểu đồ 3.4:
Biểu đồ 3.4: Nồng độ chất tan tăng so với mẫu đối chứng bởi các chế phẩm đơn
và chế phẩm kết hợp
Kết quả từ biểu đồ 3.4 cho thấy sự nồng độ chất tan tăng từ 14 đến 53% khi lên men
bởi chế phẩm đơn chủng. Đặc biệt, nồng độ chất tan tăng ấn tượng bởi lên men kết
hợp và có thể tăng đến 68% so với mẫu đối chứng.
3.6.7.2 Khảo sát hàm lượng caffeine giải phóng bởi lên men kết hợp
Kết quả khảo sát hàm lượng caffeine giải phóng bởi lên men kết hợp được trình bày
trong biểu đồ 3.5:
17
Biểu đồ 3.5: Hàm lượng caffein lên men bởi các chế phẩm đơn và chế phẩm
kết hợp
Từ biểu đồ 3.5 cho thấy hàm lượng caffeine thu được từ các mẫu cà phê là khác nhau
có ý nghĩa thống kê. Nhìn chung những mẫu cà phê có sử dụng chế phẩm chất hòa
tan tăng cao hơn đáng kể. Đặc biệt những mẫu cà phê lên men kết hợp cho kết quả
rất khả quan. Mẫu đối chứng caffeine chỉ đạt 1,51%, trong khi đó các mẫu từ lên men
đơn chủng hàm lượng caffeine giao động khoảng 1,7%, và đặc biệt lên men kết hợp
có mẫu đạt đến 2,12. Tỉ lệ hàm lượng caffeine tăng so với mẫu đối chứng được trình
bày trong biểu đồ 3.6:
Biểu đồ 3.6: Hàm lượng caffein tăng so với mẫu đối chứng bởi các chế
phẩm đơn và chế phẩm kết hợp
Từ kết quả biểu đồ 3.6 cho thấy các mẫu lên men đơn chủng tăng từ 13-19%, trong
khi đó cá mẫu lên men kết hợp đều cao hơn và nằm trong khoảng 26-46%. Caffeine
là thành phần rất quan trọng trong cà phê, căn bản quyết định đến chất lượng cuối
cùng của hương vị và kích thích hệ thần kinh gây hưng phấn và sảng khoái. Việc tác
18
động có hiệu quả của các chế phẩm đến việc trích ly các chất hòa tan sẽ giúp các đơn
vị chế biến trích ly hiệu quả.
CHƯƠNG 4 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN

1. Đã thuần hóa và định danh các vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp pectinase và
cellulase, đã hoạt hóa và kiểm tra khả năng sinh tổng hợp pectinase và cellulase của
các chủng vi sinh vật và cũng đã kiểm tra nguy cơ sinh độc tố để loại trừ không ứng
dụng trong chế biến thực phẩm cụ thể là trong chế biến cà phê. 5 chủng nấm sợi từ
vỏ, cà phê nhân bao gồm Aspergillus carbonarius, Aspergillus japonicus,
Aspergillus flavus, Aspergillus phoenicis, Aspergillus tubingiensis, 5 chủng nấm sợi
từ PTN bao gồm Aspergillus niger, Trichoderma harzianum, Trichoderma
longgibran, Trichoderma fluferum, Trichoderma reesei, 3 chủng nấm men bao gồm
Candida tropicalis, Pichia guilliermonii, Issatchenkia orientalis, 5 chủng vi khuẩn
trong tự nhiên bao gồm Bacillus subtilis CICC10162, Bacillus subtilis HNL01,
Bacillus subtilis NIOB 088, B. megaterium QM B1551 và Bacillus subtilis.
2. Đã nghiên cứu khảo sát các điều kiện tạo chế phẩm vi sinh vật như thành phần
môi trường, độ ẩm, thời gian đối với các chủng nấm sợi, và thành phần môi trường,
độ ẩm, thời gian, độ Brix, pH ban đầu và lượng (NH
4
)
2
SO
4
đối với các chủng nấm
men và vi khuẩn. Tất cả 18 chế phẩm VSV đã được tạo ra đặt tên biocoffee đánh số
từ 1 đến 18. Tất cả 18 loại chế phẩm VSV đã được nghiên cứu sản xuất và đã có quy
trình công nghệ tạo chế phẩm vi sinh vật có hoạt tính pectinase và có hoạt tính
cellulase.
3. Có 5 chủng nấm sợi, 1 chủng nấm men và 2 chủng vi khuẩn có hoạt tính pectinase
và cellulase cao đã được chọn để nghiên cứu khả năng tách vỏ và lên men cà phê. Cụ
thể những chế phẩm từ nấm sợi bao gồm: biocoffee-1, biocoffee-2, biocoffee-3,
biocoffee-8 và biocoffee-10, từ nấm men: biocoffee-12, từ vi khuẩn: biocoffee-14 và
biocoffee-15.
4. Đã khảo sát và cho thấy có 5 chế phẩm biocoffee-1, biocoffee-2, biocoffee-3,

biocoffee-8 và biocoffee-10, có thể ứng dụng cho tách vỏ cà phê tươi. Lượng chế
phẩm sử dụng từ 5 đến 6%, thời gian lên men là 9 - 10 giờ và tỉ lệ tách vỏ cà phê tươi
là 100% .
5. Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện lên men cà phê như độ ẩm cà phê nhân, tỉ lệ
chế phẩm đưa vào lên men, thời gian lên men thông qua chỉ số nồng độ chất hòa tan
(Brix) sản phẩm sau lên men. Cà phê đưa vào lên men phải được ngâm trong nước
1,5 giờ để đạt độ ẩm 56-60%W, sau đó để ráo nước và tiến hành lên men với 8 chế
phẩm. Các chế phẩm biocoffee-1, biocoffee-2, biocoffee-3, biocoffee-8, và
biocoffee-10 lên men cà phê trong môi trường rắn ẩm. Còn các chế phẩm còn lại
Biocoffee-12, Biocoffee-14 và biocoffee-15 tiến hành lên men trong môi trường
lỏng.
6. Lên men cà phê phối hợp sử dụng các chế phẩm thu được kết quả tốt trong việc
tăng cường trích ly các chất hòa tan. Cà phê sau lên men có nồng độ các chất hòa tan
tăng đến 53% so với mẫu đối chứng khi sử dụng các chế phẩm đơn, đặc biệt nồng độ
chất trích hòa tan tăng đến 68% khi sử dụng phối hợp các chế phẩm. Khảo sát hàm
19
lượng caffeine trong hạt cà phê sau lên men chế phẩm đơn hoặc phối hợp chế phẩm
cũng thu được kết quả ấn tượng, tăng 38% đối với chế phẩm đơn và đặc biệt tăng
46% đối với chế phẩm phối hợp.
7. Cà phê lên men đã được tiến hành đánh giá cảm quan và kết quả cho thấy các loại
cà phê lên men đạt điểm cao hơn (tốt và xuất sắc) so với cà phê không lên men (trung
bình hoặc dưới trung bình). Cà phê lên men có hương vị đậm đà, hậu vị tốt. Ngoài
việc trích ly được chất hòa tan cao, cà phê lên men có nhiều ưu điểm về trạng thái,
màu sắc, hương và vị.
KIẾN NGHỊ
Đề tài đã hoàn thành một khối lượng lớn công việc, song cũng còn nhiều vấn đề cần
được nghiên cứu thêm. Tác giả đề nghị nếu có thể, nghiên cứu thêm về lên men phối
hợp với các nghiệm thức kết hợp khác nhau lên men bằng chế phẩm có nguồn gốc
nấm sợi, nấm men và vi khuẩn để tăng cường hơn nữa quá trình trích ly các chất hòa
tan cũng như caffeine.

Nghiên cứu sản xuất chế phẩm enzym thô hoặc tinh và ứng dụng vào quá trình tách
vỏ cũng như lên men cà phê. Ngoài ra, để ứng dụng trong thực tế điều kiện Việt
Nam, lên men cà phê với qui mô pilot hàng nghìn tấn cần thiết phải khảo sát thêm
như điều kiện sục khí và đảo trộn, nhiệt độ khối ủ và các thiết bị lên men.
20
DANH MỤC CÔNG TRÌNH
1. Lê Hồng Phú, Nguyễn Đức Lượng (2004), Synthezing pectinase & cellulase enzymes from
Aspergillus niger and ultilized this bio product to treat coffee pulp to create organic fertilizer, The
2004 International Symposium on Advanced Science and Engineering, University of Technology
HCMC.
2. Lê Hồng Phú, Nguyễn Đức Lượng, Đỗ Đại Nghĩa (2008), Nghiên cứu chế tạo chế phẩm
Biocoffee-1 từ Aspergillus niger và ứng dụng lên men các loại cà phê, Tạp chí Phát triển Khoa
học và Công Nghệ, Tập 11, Số 12; ĐHQG TP.HCM.
3. Lê Hồng Phú, Nguyễn Thị Cẩm Vân (2010), Fermention of three kinds of coffee commonly used
coffee in Vietnam by Aspergillus phoenicis, Tạp chí Hóa học Tập 48, số 4A-2010, trang 582-587,
Hội Nghị Hóa Học Toàn Quốc lần V- 2010, Hà Nội.
4. Lê Hồng Phú, Bùi Thanh Hòa (2010), Research and application of bioproducts synthesized from
genus of Aspergillus for white peppercorn production, Tạp chí Hóa học Tập 48, số 4A-2010, trang
76-581, Hội Nghị Hóa Học Toàn Quốc lần V- 2010, Hội Nghị Hóa Học Toàn Quốc lần V - 2010,
Hà Nội.
5. Lê Hồng Phú, Bùi Thanh Hòa(2010), Increasing piperine extraction and husk removal from black
peppercorn by using products, Tạp chí Công nghệ Sinh học, Tập 8, số đặc biệt 3B-2010, trang
1537-1541, Hội nghị Khoa học công Nghệ Sinh Học Miền Trung và Tây Nguyên lần thứ 2, Thành
phố Huế.
6. Lê Hồng Phú, Phạm Thị Mỹ Vẹn (2010), Identification of microorganims producing cellulase and
pectinase activities from pepper plant, Tạp chí Công nghệ Sinh học, Tập 8, số đặc biệt 3A-2010,
trang 937-943, Hà Nội.
7. Lê Hồng Phú, Võ Ngọc Thanh (2010), White pepper production by bioproducts originated from
fungi (Biopep-2, Biopep-4, Biopep-6, and Biopep-8), Tạp chí Công nghệ Sinh học, Tập 8, số đặc
biệt 3A-2010, trang 819-826, Hà Nội.

8. Lê Hồng Phú, Nguyễn Thị Hiền, Nguyễn Văn Hoàng (2011), White peper production by
bioproducts originated from Aspergillus niger and Aspergillus oryzae, Tạp chí Khoa học và Công
nghệ, tập 49, số đặc biệt N.1A, trang 286-293
9. Lê Hồng Phú, Bùi Thanh Hòa, Phạm Văn Hùng (2011), Isolation and identification of
microorganisms from peper plant for the high cellulase and pectinase activity production, Tạp chí
Khoa học và Công nghệ, tập 49, số đặc biệt N.1A, trang 177-184
10.Lê Hồng Phú, Trương Thị Quỳnh Trâm (2011) Isolation and identification of microorganisms
from weasel coffee, Tạp chí Công nghệ Sinh học (accepted)
11.Lê Hồng Phú, Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp Trường – ĐHQG TP.HCM (2007),
Nghiên cứu tạo chế phẩm Bio-coffee có hoạt tính pectinase và cellulase cao, ứng dụng tăng chất
hòa tan trong sản xuất cà phê nhân lên men, nghiệm thu ngày 30/5/2007, đánh giá tốt.
12.Lê Hồng Phú, Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp Trường - ĐHQG TP.HCM (2008),
Nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ từ nguồn phế thải vỏ cà phê bởi Aspergillus niger, nghiệm thu
ngày 23/04/2008, đánh giá tốt.
13.Lê Hồng Phú, Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp Bộ (2009-2010), Nghiên cứu quần thể
vi sinh vật trên cà phê nhân có khả năng sản xuất enzym pectinase và cellulase nhằm mục tiêu xử
lý cà phê nhân trong quy trình chế biến ướt, Mã số đề tài: B2008-28-02, nghiệm thu ngày
06/10/2010. Điểm 57/60, đánh giá tốt.
14.Lê Hồng Phú, Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp Bộ (2011-2013), Nghiên cứu ứng dụng
các chế phẩm vi sinh vật trong sản xuất tiêu sọ, Mã số đề tài B2011-28-05 Số hợp đồng: 32-
11/HĐ-ĐHQT-QHQT&QLKH đang triển khai, đúng tiến độ và được đánh giá tốt.
21