CNSX kombucha (Trà Giấm)

LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với xu hướng tiêu dùng mới, khi vấn đề sức khỏe người tiêu dùng
được đặt lên hàng đầu, thì các loại thực phẩm gần gũi với thiên nhiên ngày càng
được ưa chuộng. Thị trường đồ uống không ngừng gia tăng sản lượng và đa dạng
hóa sản phẩm. Trong đó dòng sản phẩm lên men đang dần chiếm ưu thế.
Đối với người Việt Nam, trà đã trở nên khá quen thuộc và gần gũi. Uống trà
không những là thói quen trong đời sống, mà đã trở thành một nhã thú hưởng thụ
tinh thần. Uống trà không chỉ để giải khát mà còn có khả năng phòng trị bệnh tật,
nâng cao sức khoẻ, kéo dài tuổi thọ cho con người. Trên thị trường đã có nhiều loại
thức uống được chế biến từ trà nhưng sản phẩm trà lên men thì hầu như còn rất mới
mẻ đối với thị trường tiêu dùng Việt Nam.
Trà lên men Kombucha là loại đồ uống thông dụng và phổ biến ở các nước
Đông Âu và các nước khác, nó được biết đến như một loại thực phẩm có lợi cho
sức khỏe. Ở nước ta, loại trà lên men này đã được sản xuất nhỏ lẻ trong một số hộ
gia đình, nhưng chưa có nghiên cứu nào sản xuất trên quy mô công nghiệp. Sản
phẩm trà lên men Kombucha được sử dụng ngay sau khi lên men, hoặc bảo quản
lạnh trước khi dùng. Điều này gây hạn chế thời gian, điều kiện bảo quản và khả
năng tiêu thụ sản phẩm.
1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về nấm Kombucha
1.1.1 Nguồn gốc
Kombucha đã được sử dụng phổ biến qua hơn 200 năm ở vùng Viễn Đông
và khoảng hơn 100 năm ở Đông Âu.
Tài liệu ghi chép có một số cư dân sống tại vùng đồi núi Caucase đã thọ trên
trăm tuổi. Những người sống trường thọ như vậy cũng còn tìm thấy tại một số làng
mạc ở Yakutia thuộc Tây Bá Lợi Á, Poltaya ở Ukraine, Tây Tạng và Tây Ban Nha.
Ở Nga, Tây Tạng và Tây Ban Nha thường có những người sống trên trăm tuổi.
Những người trường thọ ở Nga cho biết họ sống lâu như vậy nhờ từ hàng
trăm năm nay họ còn có thói quen dùng loại trà lên men Kombucha.
Thời xưa người Kargasoks tin tưởng rằng trà nấm này có tác dụng giúp họ

được sống khỏe và kéo dài tuổi xuân. Cho nên khi một nữ du khách quí tộc người
Nhật đến thăm thắng cảnh ở làng Kargasok, trông thấy những người già ở đây khoẻ
mạnh lạ thường, gương mặt họ không có nếp nhăn và ít lộ vẻ già nua. Bà lấy làm
ngạc nhiên và hỏi rõ thì được biết dân chúng ở đây có thói quen uống trà Kombucha
hằng ngày. Bà đã xin một ít nấm để làm giống và mang về Nhật rồi sau đó chia với
bạn bè cùng sử dụng. Sau nhiều tuần lễ, các bạn của bà đều vô cùng khen ngợi về
sự hữu hiệu của loại nấm này. Có người bảo rằng họ đã hết bệnh cao máu, vết nhăn
trên da đã nhạt mờ, tóc bạc trở lại đen từ từ. Do đó trà nấm này được truyền bá khắp
cả Nhật Bản.
1.1.2 Đặc điểm cấu tạo
Kombucha là môi trường cộng sinh của vi khuẩn và nấm men. Hệ vi sinh vật
trong Kombucha rất phong phú, chủ yếu là các chủng Acetobacter như: Acetobacter
xylinum, Acetobacter xylinoides, Acetobacter Ketogenum… và nấm men:
Saccharomycodes ludwigii, Saccharomycodes apiculatus, Saccharomyces
cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe… Ngoài ra còn có thể có các chủng
Lactobacillus, Brettanomyces, Pediococcus, Bacterium gluconicum…
2
Hình 1.1: Acetobacter Hình 1.2: Saccharomyces
Hình 1.3: Lactobacillus
Chính sự có mặt của các chủng
Acetobacter (đặc biệt là Acetobacter
xylinum) đã hình thành nên cấu trúc
của Kombucha. Acetobacter
xylinum có khả năng tạo màng
hemicellulose khá dày và chắc, tạo màu xanh với thuốc nhuộm Iod và H
2
SO
4
.
Nên Kombucha trông giống một cái bánh dẹp, thường được gọi là nấm trà hay

SCOBY ("Symbiotic Colony of Bacteria and Yeast").
3
Hình 1.4: Nấm Kombucha
Kombucha sinh trưởng tốt trong môi trường nước trà đường. Thường được
sử dụng để lên men dung dịch trà đường, nên gọi là nấm trà. Trong quá trình lên
men, Kombucha sẽ tạo ra một lớp màng mỏng trên bề mặt dịch trà, và dần dần tăng
bề dày, hình thành nên một Kombucha thứ hai (thường gọi là Kombucha con), tách
biệt với Kombucha ban đầu.
Hình dạng và kích thước của Kombucha phụ thuộc vào hình dạng tiết diện
của bình chứa.
Hình 1.5: Kombucha vuông
Cả trà xanh và trà đen đều có thể được sử dụng để lên men, tạo ra mùi vị
khác nhau. Tuy nhiên, trong môi trường nước trà xanh, Kombucha tạo thành mỏng
hơn, nhưng tốc độ tăng trưởng nhanh hơn trong dịch trà đen.
1.1.3 Hệ vi sinh vật trong Kombucha
1.1.3.1 Giống Acetobacter
4
Giống vi khuẩn Acetobacter thuộc họ Pseudomonadieae, phân bố rộng rãi
trong tự nhiên và có thể phân lập được các vi khuẩn này từ không khí, đất, nước,
lương thực thực phẩm, dấm, rượu, bia, hoa quả… Có khoảng 20 loài thuộc giống
Acetobacter đã được phân lập và mô tả, trong đó có nhiều loài có ý nghĩa kinh tế.
• Đặc điểm chung của chủng Acetobacter
- Dạng hình que, tùy điều kiện nuôi cấy (t
0
, thành phần môi trường nuôi cấy)
mà các vi khuẩn Acetobacter có thể sinh ra các tế bào có hình thái khác biệt dạng
kéo dài hoặc phình to ra.
- Kích thước thay đổi tùy loài (0.3-0.6 x 1.0-8.0μm).
- Có thể di động (có tiên mao đơn hoặc chu mao), hoặc không di động (không
có tiên mao).

- Không sinh nha bào tử.
- Hiếu khí bắt buộc.
- Chịu được độ acid cao.
- Vi khuẩn Acetobacter có khả năng đồng hoá nhiều nguồn thức ăn cacbon
khác nhau nhưng không sử dụng được tinh bột.
- Tế bào đứng riêng lẽ hoặc kết thành từng chuỗi.
- Có khả năng tạo thành váng trên môi trường lỏng, khả năng tạo thành váng
thay đổi tùy loại:
Acetobacter xylinum: tạo thành váng cellulose khá dày và chắc.
Acetobacter orleanoe: tạo thành váng mỏng nhưng chắc.
Acetobacter pasteurianum: tạo thành váng khô và nhăn nheo.
Acetobacter suboxydans: tạo thành váng mỏng dễ tan rã.
Acetobacter curvum: sinh acid acetic với nồng độ cao nhưng tạo thành váng
không chắc chắn.
Acetobacter có khả năng đồng hoá muối (NH
4
)
+
và phân giải pepton. Một số
loài đòi hỏi một số acid amin nhất định như acid pantothenic và các chất khoáng K,
Mg, Ca, Fe, P, S …ở dạng muối vô cơ, hữu cơ hoặc hợp chất hữu cơ. Do đó bia,
5
dịch tự phân nấm men, nước mạch nha, nước trái cây…là nguồn dinh dưỡng rất tốt
cho sự phát triển của vi khuẩn Acetobacter..
Ngoài khả năng oxy hoá ethanol thành acid acetic, một số loài Acetobacter
còn tổng hợp được vitamin B
1
, vitamin B
2
, oxy hoá sorbit thành đường sorbose

(dùng trong công nghiệp sản xuất vitamin C)…
1.1.3.2 Nấm men
• Hình thái và cấu tạo tế bào
Tế bào nấm men thường có dạng hình cầu, ovan, elip, hình trụ…, thường có
kích thước rất lớn gấp từ 5 – 10 lần tế bào vi khuẩn.
Kích thước trung bình: Chiều dài: 9 – 10
µ
m, chiều rộng: 2 – 7
µ
m
Hình dạng và kích thước tế bào thay đổi, không đồng đều ở các loài khác
nhau, ở các lứa tuổi khác nhau và điều kiện nuôi cấy khác nhau.
Nấm men là sinh vật đơn bào, tế bào nấm men cũng như nhiều loại tế bào
khác được cấu tạo chủ yếu từ các phần cơ bản như sau:
- Thành tế bào: cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau. Trong đó chủ yếu
là: glucan, manan, protein, lipid và một số thành phần nhỏ khác như kitin, volutin,
…
- Màng nguyên sinh chất: gồm các hợp chất phức tạp như protein,
phospholipit enzyme permeaza…
- Chất nguyên sinh: thành phần cấu tạo chủ yếu là nước, protit, gluxit, lipit
và các muối khoáng, enzyme và có các cơ quan trong đó.
- Nhân tế bào
- Những thành phần – cơ quan con khác: không bào, ty lạp thể, riboxom,…
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của nấm men
Thành phần Tỉ lệ (%)
Nước 75
Chất vô cơ 5 – 10
Cacbon 25 – 50
6
Nitơ 4,8 – 12

Protein (Nx6,25) 30 – 75
Lipit 2 – 5
(Lương Đức Phẩm – Nấm men công nghiệp – NXB Khoa học và Kĩ thuật
– Năm 2006 – Trang 29)
• Sự sinh sản của nấm men
Nấm men có một số hình thức sinh sản sau:
- Sinh sản bằng cách nảy chồi.
- Sinh sản bằng cách phân đôi.
- Sinh sản bằng bào tử và sự hình thành bào tử.
+ Tiếp hợp đẳng giao
+ Tiếp hợp dị giao
+ Sinh sản đơn tính
• Phân loại nấm men
Chủ yếu có hai lớp: nấm men thật (Ascomyces) và nấm men giả (Fungi
imporfecti)
- Lớp nấm men thật (Ascomyces):
Phần lớn nấm men dùng trong công nghiệp thuộc lớp Ascomyces, đa số thuộc
giống Saccharomyces.
+ Giống Endomyces
+ Giống Schizosaccharomyces
- Lớp nấm men giả (Fungi imporfecti)
+ Crytococus (toscula, tornlopsis)
+ Mycoderma
+ Eandida
+ Geotrichum (đã được xếp vào lớp nấm mốc)
+ Rhodotorula
• Các quá trình sinh lí của tế bào nấm men
7
Nấm men cũng như các sinh vật sống khác cần oxy, hydro, cacbon, nitơ,
phospho, kali, magiê,…

- Dinh dưỡng Cacbon
Nguồn Cacbon cung cấp là các loại đường khác nhau: saccharose, maltose,
lactose, glucose…
Hô hấp hiếu khí:
C
6
H
12
O
6
+ 6O
2
6CO
2
+ 6H
2
O + 674 cal
Hô hấp kị khí:
C
6
H
12
O
6
2CH
3
CH
2
OH + 2CO
2

+ 33 cal
- Dinh dưỡng oxy, hydro: được cung cấp cho tế bào từ nước của môi trường
nuôi cấy hay dịch.
- Dinh dưỡng Nitơ:
Nấm men không có men ngoại bào để phân giải protid, nên không thể phân
cắt albumin của môi trường mà phải cung cấp nitơ ở dạng hòa tan, có thể là đạm
hữu cơ hoặc vô cơ. Dạng hữu cơ thường dùng là acid amin, pepton, amid, urê. Đạm
vô cơ là các muối amon khử nitrat, sulfat…
- Các vitamin và chất khoáng:
Chất khoáng có ảnh hưởng to lớn đến hoạt động sống của nấm men
+ Phospho: có trong thành phần nucleoprotein, polyphosphat của nhiều
enzyme của sản phẩm trung gian của quá trình lên men rượu, chúng tạo ra liên kết
có năng lượng lớn.
+ Lưu huỳnh: tham gia vào thành phần một số acid amin, albumin, vitamin
và enzyme.
+ Magiê: tham gia vào nhiều phản ứng trung gian của sự lên men.
+ Sắt: tham gia vào các thành phần enzyme, sự hô hấp và các quá trình khác.
+ Kali: chứa nhiều trong nấm men, nó thúc đẩy sự phát triển của nấm men,
tham gia vào sự lên men rượu, tạo điều kiện phục hồi phosphorin hóa của acid
pyruvic.
+ Mangan: đóng vai trò tương tự như magiê.
8
• Cơ chế vận chuyển các chất dinh dưỡng vào trong tế bào nấm men
Nấm men hoàn toàn không có cơ quan dinh dưỡng riêng biệt, các chất dinh
dưỡng mà nó sử dụng chủ yếu được vận chuyển qua thành tế bào theo hai con
đường cơ bản.
- Thẩm thấu bị động: trên thành tế bào nấm men có những lỗ nhỏ, những lỗ
này có tác dụng làm cho chất dinh dưỡng vận chuyển vào trong tế bào từ môi
trường bên ngoài nhờ áp suất thẩm thấu, ngược lại chất thải trong quá trình trao đổi
cũng được thải ra theo con đường này.

- Hấp thu chủ động: các thành phần dinh dưỡng không có khả năng xâm nhập
vào tế bào theo con đường thứ nhất thì lập tức có hệ permeaza hoạt hóa. Permeaza
là một protid hoạt động, chúng liên kết với chất dinh dưỡng tạo thành hợp chất và
hợp chất này chui qua thành tế bào trong, tại đây chúng lại tách ra và permeaza lại
tiếp tục vận chuyển tiếp.
• Quá trình sinh trưởng và phát triển
Trong quá trình nuôi cấy, trong điều kiện dinh dưỡng đầy đủ, tế bào nấm
men tăng nhanh về kích thước và đồng thời sinh khối được tích lũy nhiều.
Các nấm men sinh sản bằng phương pháp nhân đôi thường cho lượng sinh
khối rất lớn sau một thời gian ngắn. Trong trường hợp sinh sản theo phương pháp
này thì trong dịch nuôi cấy sẽ không có tế bào già. Vì rằng tế bào được phân chia
thành hai cứ như vậy tế bào lúc nào cũng ở trạng thái đang phát triển. Tế bào chỉ già
khi môi trường thiếu chất dinh dưỡng và tế bào không có khả năng sinh sản nữa.
Tuy nhiên đa số nấm men sinh sản bằng phương pháp nảy chồi nên hiện
tượng phát hiện tế bào già rất rõ. Khi chồi non tách khỏi tế bào mẹ để sống độc lập
thì nơi tách đó trên tế bào mẹ tạo thành một vết sẹo. Vết sẹo này sẽ không có khả
năng tạo ra chồi mới. Cứ như vậy tế bào mẹ sẽ chuyển thành tế bào già theo thời
gian.
Để xác định số lượng tế bào nấm men phát triển theo thời gian hiện nay
người ta dùng nhiều phương pháp khác nhau như:
9
+ Xác định số lượng tế bào bằng phương pháp đếm trực tiếp trên kính hiển
vi hay gián tiếp trên mặt thạch.
+ Đo độ đục của tế bào trong dung dịch nuôi cấy trên cơ sở xây dựng một đồ
thị chuẩn của mật độ tế bào…
Quá trình sinh trưởng của nấm men trong dịch lên men tĩnh có thể chia làm 5
giai đoạn:
N

t

Hình 1.6: Quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men
- Giai đoạn tiềm phát: giai đoạn này tế bào làm quen với môi trường, sinh khối
chưa tăng nhiều.
- Giai đoạn logarit: đây là giai đoạn phát triển rất nhanh, sinh khối tăng ào ạt,
kèm theo sự thay đổi mạnh mẽ của dịch lên men.
- Giai đoạn chậm dần: tốc độ sinh trưởng nấm men giảm dần, thành phần dịch
lên men còn lại ít, các sản phẩm lên men được tích tụ nhiều.
- Giai đoạn ổn định: số lượng tế bào nấm men không tăng nữa, tốc độ sinh sản
bằng tốc độ chết.
- Giai đoạn chết: tốc độ chết tăng nhanh, tốc độ sinh sản rất ít do đó số lượng
tế bào nấm men giảm dần.
1.1.3.3 Giống vi khuẩn lên men lactic
Vi khuẩn lên men lactic thuộc họ Lactobacterium. Đây là những trực khuẩn,
cầu khuẩn không tạo bào tử và hầu hết không di động, hô hấp tùy tiện. Chúng có
khả năng lên men nhiều loại đường đơn và đường đôi nhưng không có khả năng lên
men các loại glucid phức tạp và tinh bột. Sự phát triển của nó cần có sự có mặt của
10
pepton, acid amin hay muối amon. Chúng có yêu cầu đặc biệt về chất dinh dưỡng là
giàu vitamin, acid amin và khoáng chất. Quá trình lên men xảy ra tốt nhất trong môi
trường acid pH từ 5,5 ÷ 6, khi pH nhỏ hơn 5,5 quá trình lên men bị dừng lại. Nhiệt
độ thích hợp cho quá trình lên men từ 15 ÷ 50
o
C. Tuy nhiên, mỗi loài có khoảng
nhiệt độ thích hợp khác nhau, nếu nhiệt độ lớn hơn 80
o
C vi khuẩn lactic bị tiêu diệt
hoàn toàn.
1.2 Cơ sở khoa học của quá trình lên men
Theo kết quả nghiên cứu về thành phần cấu tạo của Kombucha thì quá trình
lên men dịch trà có thể xảy ra các quá trình chính như sau:

• Lên men ethanol (lên men rượu)
11
Hình 1.7: Cơ chế phân hủy đường trong tế bào nấm men
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:
12
- Thời kỳ phát triển sinh khối: giai đoạn này với sự có mặt của oxy, tế bào
nấm men phát triển sinh khối.
- 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
.
Sau khi được vận chuyển vào trong tế bào chất, đường hexose được chuyển
hóa theo chu trình đường phân để tạo thành acid pyruvic. Tiếp theo acid pyruvic sẽ
được chuyển hoá thành acetaldehyde rồi thành ethanol.
Dihydroxyacetone phosphat là một sản phẩm trung gian trong chu trình
đường phân, hợp chất này có thể chuyển hoá thành glyxerol.
Trong môi trường pH acid, glycerol chỉ được tạo ra với hàm lượng nhỏ.
Ngược lại, trong môi trường pH kiềm lượng glycerol sinh ra sẽ tăng lên rất nhiều và
glycerol sẽ trở thành một trong những sản phẩm chủ yếu của quá trình lên men.
Phương trình tổng quát của quá trình lên men trong môi trường pH acid:
C
6
H

12
O
6
+ 2ADP +2Pi → 2C
2
H
5
OH + 2CO
2
+ 2ATP
Sự chuyển hóa đường hexose thành ethanol và khí CO
2
diễn ra trong tế bào
chất của nấm men. Đây là quá trình trao đổi năng lượng của nấm men trong điều
kiện kỵ khí. Ethanol và CO
2
trong tế bào chất sẽ được nấm men thải vào môi trường
lên men. Ngoài ra tế bào nấm men còn tổng hợp và thải vào dịch lên men hàng trăm
sản phẩm phụ và sản phẩm lên men khác, những hợp chất này được tìm thấy với
hàm lượng rất nhỏ, chúng được chia thành 4 nhóm: glyxerol cùng rượu bậc cao,
aldehyde, acid hữu cơ và este.
Trong quá trình lên men ethanol, nhiều acid hữu cơ được tạo thành (The
Moll, 1990). Một số acid hữu cơ được sinh tổng hợp từ chu trình Krebs, nếu như
quá trình lên men không diễn ra trong điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt, các acid hữu cơ
chiếm hàm lượng cao nhất trong dịch lên men là: acid citric, malic, acetic, lactic...
• Lên men acetic:
Lên men acid acetic là quá trình oxy hóa rượu thành acid acetic dưới tác
dụng của vi khuẩn.
13
C

2
H
5
OH + O
2
→ CH
3
CHO (Acetaldehyd) + H
2
O
CH
3
CHO + H
2
O → CH
3
CH(OH)
2
(Hydrat acetaldehyd)
CH
3
CH(OH)
2
+ O
2
→ CH
3
COOH + H
2
O

Hình 1.8: Quá trình oxi hóa rượu thành acid acetic
• Lên men lactic:
Lên men lactic là một quá trình trao đổi năng lượng. Các phân tử ATP được
hình thành trong quá trình chuyển hóa cơ chất sẽ được vi khuẩn giữ lại trong tế bào
để phục vụ cho quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của vi sinh vật. Ngược lại, các
sản phẩm như acid lactic, ethanol, CO
2
được vi khuẩn thải vào môi trường lên men.
14
Kết quả là hàm lượng acid lactic tích lũy trong môi trường lên men ngày càng tăng,
làm giảm pH môi trường và kéo theo những biến đổi hóa lý khác.
Bản chất: là quá trình chuyển hóa đường thành acid lactic nhờ vi sinh vật.
Phương trình phản ứng:
C
6
H
12
O
6
→ CH3 CHOH COOH + 94kcal
Trong quá trình lên men lactic ngoài sản phẩm acid lactic (lên men đồng
hình), acid acetic, ethanol, CO
2
(lên men dị hình) trong dịch lên men còn xuất hiện
cả trăm hợp chất hóa học mới khác. Chúng là sản phẩm trung gian hoặc sản phẩm
phụ của quá trình lên men. Một số hợp chất trong nhóm trên rất dễ bay hơi. Chúng
đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần hình thành nên mùi vị đặc trưng cho
những sản phẩm lên men lactic.
Phương trình tổng quát:
C

6
H
12
O
6
 CH
3
CHOHCOOH + CH
3
COOH + C
2
H
5
OH + COOH(CH
2
)
2
COOH +
CO
2
Glucose acid lactic (40%) acid acetic etanol acid sucxinic
Lượng sản phẩm phụ tạo thành hoàn toàn phụ thuộc vào giống vi sinh vật,
vào môi trường dinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh, nói chung thì acid lactic
thường chiếm 40% lượng đường đã được phân hủy, acid sucxinic 20%, rượu etylic
chiếm 10%, acid axetic 10% và các loại khí gần 20%.
1.3 Giới thiệu về trà lên men Kombucha
Đây là một loại thức uống được lên men trong dung dịch trà đường bởi
Kombucha.
Kombucha có thể sử dụng một số loại trà để lên
men, nhưng không sử dụng được trà thảo mộc vì

Kombucha dễ bị hỏng khi lên men trà có nhiều tinh dầu.
Loại trà như Earl Grey có chứa dầu thơm Bergamot, có
15