Tổng quan về thạch dừa

Phần I: Tổng quan về thạch dừa
I/ Giới thiệu chung về cây dừa- thạch dừa
Từ xưa đến nay cây Dừa rất quen thuộc đối với nhiều nước trên thế giới như philippin, Indonesia,
Ấn Độ , Việt Nam. cây dừa đã đem lại nhiều nguồn lợi nhuận . Đặc biệt là các sản phẩm của nó
như: gỗ dừa, kẹo dừa , bánh tráng, đồ mỹ nghệ và làm nhiên liệu. Tuy nhiên, lượng nước dừa
hàng năm chỉ sử dụng một ít vào giải khát, lượng còn lại thải ra ngoài từ các nhà máy cơm dừa
nạo sấy. Đó là nguyên nhân gây ra ô nhiễm môi trường trầm trọng. Do đó, việc tận dụng nước dừa
già vào sản xuất là nhu cầu cấp thiết để giải quyết môi trường và làm tăng giá trị của cây dừa.
Trong số các thành tựu đạt được thì công nghệ sản xuất thạch dừa là hướng giải quyết tốt nhất và
hiệu quả nhất.
- Dừa là cây thuộc họ Palmas, bộ Spadiciflorales. Cây dừa thường ra hoa từ năm 7-12 tuổi
sau khi trồng. Tự thụ phấn đến khi trái chín 12-13 tháng. Khi chín trái dừa nặng 1,2 – 2 kg.
- Thạch dừa (Nata de coco) là một loại thực phẩm phổ biến được tạo ra từ sự 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. Sản phẩm thạch dừa là một món ăn tráng miệng dai, trong
suốt và ăn rất ngon, có bản chất hóa học là polysaccharide nên không có giá trị dinh dưỡng
cao nhưng có đặc tính kích thích nhu động ruột làm cho việc điều hòa bài tiết được tốt hơn.
Chế phẩm từ dừa này có tác dụng phòng ngừa ung thư và có thể giữ cho da được mịn màng.
- Thạch dừa là loại thực phẩm chứa ít năng lượng và có giá trị cảm quan cao là phương thuốc
thần diệu để giảm nguy cơ bệnh béo phì. Nhờ sự lên men của vi khuẩn Acetobacter
xylinum trên nước dừa già tạo ra sản phẩm có hàm lương chất xơ cao rất tốt cho hệ tiêu hòa
giúp cơ thể chống bệnh ung thư ruột kết.
II/ Cấu trúc của thạch dừa:
- Bản chất của thạch dừa là một màng nhày có cấu trúc là hemicellulose. Do thạch dừa có
bản chất là polysaccharide ngoại bào nên cố khả năng ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác
nhau. Cho đến nay, việc ứng dụng thạch dừa mới chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu chế biến
thành những sản phẩm kẹo, jelly, các sản phẩm giải khát.
- Hàm ẩm của thạch dừa là một mạng polymer sinh học, có khả năng giữ nước rất lớn. Miếng
thạch dừa sai 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 chuối polymer của mạng thạch dừa chứa các nhóm –OH nên rất dễ dàng tạo liên kết
hidro 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 xen vào
nhau rất chằng chịt theo mọi phía. Do trong quá trình lên men, các vi khuẩn Acetibacter
xylinum đã chuyển động hỗn loạn không theo quy luật. Đó là nguyên nhân tạo nên tính dai
và chắc về mọi phía của mieenhs 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.
Phần II: Sản xuất thạch dừa
I/ Nguyên liệu sản xuất thạch dừa:
I.1/ Nước dừa:
a) NGuồn gốc:
Nước dừa được thu mua chủ yếu từ các cơ sở sản xuất cơm dừa nạo sấy. Ở những vùng có nhiều
dừa thì sản xuất thạch dừa từ nguồn nguyên liệu nước dừa già có hiệu quả kinh tế rất cao bởi nó
rất tốt cho quá trình lên men vừa giải quyết vấn đề môi trường.
b) Phân loại:
Nước dừa trong sản xuất thạch dừa gồm 2 loại là nước dừa già và nước dừa non.
c) Thành phần hóa học của nước dừa:
Trung bình một trái dừa có chứa 300ml nước, chiếm 25% trọng lượng trái dừa. Nước dừa là loại
nước giải khát phổ biến vì chứa nhiều chất dinh dưỡng như : đường, protein, lipid, vitamin và
khoáng những với nồng độ rất thấp.
STT Thành phần Nước dừa già Nước dừa non
1 Tổng chất rắn (%) 5.4 6.5

2 Đường khử (%) 0.2 4.4
3 KHoáng (%) 0.5 0.6
4 Protein (%) 0.1 0.01
5 Chất béo (%) 0.1 0.01
6 Acid (mg %) 60 120
7 Ph 5.2 4.5
8 K (mg %) 247 290
9 Na (mg %) 48 42
10 Ca (mg %) 40 44
11 Mg (mg %) 15 10
12 P (mg %) 6.3 9.2
13 Fe (mg %) 79 106
14 Cu (mg %) 26 26
- Đường có trong nước dừa chủ yếu dưới dạng đường khử ( glucose và fructose) còn đường
sucrose chỉ xuất hiện sau này khi trái chín dần và lượng đường khử giảm.
- Khoáng: Nước dừa non chừa hầu hết các khoáng chất như K, Ca, Na, P, Fe Trong đó thì
K chiếm hơn phân nửa lượng khoáng chất, điều này có thể giải thích là do ảnh hưởng của
chế độ bón phân Kali.Nước dừa non giàu K và một số khoáng chất khác giữ vai tro quan
trọng trong việc tăng sự bài tiết chất thải.
- Protein: Nước dừa chứa một lượng rất nhỏ protein. Hàm lượng alanine, arginnine, cysteine
trong protein của nước dừa non cao hơn hàm lượng có trong sữa bò.
- Nước dừa non có chứa acid ascorbic (vitamin C) và các vitamin nhóm B.
- Lượng vitamin C trong khoảng 2,2 – 3,7 mg/ml và lượng này giảm dần kho cơm dừa cứng
dần
- Chất kích thích sinh trưởng : hexitol, sorbitol, ribosid
d) Giá trị dinh dưỡng của nước dừa:
- Nước dừa là một thức uống bổ dưỡng, làm mát và tăng cương sinh lực cơ thể. Nước dơaf
chứa lượng đường vừa đủ cung cấp cho cơ thể dưới dạng đường dễ tiêu hóa. Nước dừa
chứa nhiều đạm cần thieeys cho cơ thể dưới dạng nit[ acid 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.
- Nước dừa có nhiều tính năng chữa bệnh như
 Nước dừa chứa những hợp chất hữu cơ kích thích cho sự phát triển.
 Nước dừa loại trừ chất độc trong trường hợp ngộ độc khoáng, giúp khử trùng và ngăn
nhiễm trùng đường tiết niệu, lợi tiểu .
 Nước dừa có thể được tiêm vào tĩnh mạch trong các trươgf hợp khẩn cấp thay thế huyết
thanh máu bởi vì nó vô trùng, không sinh nhiệt và dễ dàng được cơ thể chấp nhận.
e) Tác hại của nước dừa:
- Nước dừa chứa lượng Kali cao làm mất cân bằng hệ điện phân trong tế bào, ngoài ra nước
dừa còn chứa khá nhiều đường không thích hợp cho người bị bệnh tiểu đường và béo phì.
- Nước dừa chỉ có hại khi ta làm dụng hay sử dụng vào các trường hợp bệnh cấm dùng.
Dùng nước dừa không đúng lúc cũng có hại như dùng nước dừa với đá vào buổi tối rất dễ
bị bệnh.
f) Ứng dụng của nước dừa:
- Do thành phần hóa học có trong nước dừa rất đa dạng và có giá trị dinh dưỡng nên nước
dừa đã được sử dụng như 1 loại nước giải khát phổ biến.
- Nước dừa còn là môi trường nuôi cấy vi khuẩn và nó còn kích thích sự tăng trưởng của vi
khuẩn.
- Nước dừa dùng để nuôi nấm men Saccharomyces fragilis tạo ra protein đơn bào bổ sung
nguồn protein thực phẩm cho con người. Dùng nước dừa để nuôi nấm men có ưu điểm là
không cần bổ sung một số chất dinh dưỡng. Nước dừa dùng để sản xuất thạch dừa.
I.2/ Vi sinh vật trong sản xuất thạch dừa:
Giống vi sinh vật dùng trong sản xuất thạch dừa là Acetobacter xylinum.
1/ Đăc điểm giống vi khuẩn Acetobacter:
- Giống vi khuẩn Acetobacter thuộc họ Pseudomonadieae, phân booss 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.
- Vi khuẩn Acetobacter :
 Dạng hình que, tùy điều kiện nuôi cấy ( t

o
, 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.
 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 hóa nhiều nguồn thức ăn carbon khác nhau:
đường, acid hữu cơ 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
- Vi khuẩn Acetobacter có khả năng đồng hóa muối và phân giải peptone. Một số loài đòi hỏi
một số vitamin , acid, khoáng ở dạng muối vô cơ, hữu cơ hoặc hợp chất hữu cơ. Do đó, các
môi trường bia, 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.
2/ Phân loại giống vi khuẩn Acetobacter:
Bảng phân loại Acetobacter của J-Frateur
- Acetobacter xylinum: Trực khuẩn không di động tạo thành váng nhăn và khá dày. Váng có
chưa hemicellulose nên khi gặp H
2
SO
4
và thuốc nhuộm Iod sẽ bắt màu xanh. Có thể tích
lũy 4,5 % acid acetic trong môi trường. Thường gặp loài vi khuẩn này cùng với nấm men
trong " nấm chè" còn gọi là thủy hoài sâm, một loại sản phẩm giải khát bổ dưỡng theo cách
làm của người Trung Hoa.
- Acetobacter schutzenbachi: Trực khuẩn khá dài, tạo thành váng dày, và không bền vững, có

khả năng tích lũy trong môi trường đến 11,5% acid acetic do đó thường được sử dụng để
làm giấm.
- Acetobacter suboxydans: tạo thành váng mỏng, dễ vỡ ra, có khả năng chuyển hóa glucose
thành acid gluconic hay sorbic thành sorbose. Loại vi khuẩn này muốn phát triển bình
thường cân được cung cấp một số chất sinh trưởng như acid pẩ amino penzoic , acid
panthoteric, acid nicotinic.
- Acetobacter orleansen: Trực khuẩn dài trung bình không di động. Gặp điều kiện nhiệt độ
cao có thể sinh ra các tế bào dị hình kéo dài hoặc phình to ra. Tọa ra váng rất dày trên môi
trường dịch thể. Có thể phát triển được có nồng độ rượu cao và làm tích lũy đến 9,5% acid
acetic. Thường được dùng trong công nghiệp chuyển rượu vang thành giấm, phát triển thích
hợp ở nhiệt độ 25-30
o
C.
- Acetobacter aceti: Trực khuẩn ngắn, không di động, thường xếp thành từng chuỗi dài. Váng
của vi khuẩn bắt đầu màu vàng khi nhuộm bằng thuốc nhuộm Iod , chúng có thể phát triển
trong môi trường có nồng độ rượu khá cao 11% và có thể tích lũy đến 6% acid acetic trong
môi trường, phát triển thích hợp nhất ở nhiệt độ 34
o
C.
- Acetobacter pasteurianum:Hình dạng tương tự như loại trên nhưng váng vi khuẩn có dạng
khô và nhăn nheo, váng bắt màu xanh khi nhuộm với thuốc Iod.
3/ Giống vi khuẩn Acetobacter xylinum:
a) Nguồn gốc: CHủng Acetobacter xylinum thuộc nhóm vi khuẩn Acetic. Thuộc lớp
Schizommycetes, bộ Pseudomonadales, họ Pseudomonadieae.
b) Đặc điểm:
- Acetobacter xylinum là loại vi khuẩn hình que thẳng hoặc hơi cong dài khoảng 2µm , đứng
riêng lẻ hoặc xếp thành chuỗi, có khả năng di chuyển nhờ tiên mao. Chúng là vi khuẩn hiếu
khí bắt buộc, vì vậy chúng tăng trưởng ở bề mặt tiếp xúc giữa môi trường lỏng và môi
trường khí.
- KHi phát triển trên môi trường nuôi cấy, các tế bào được bao bọc bởi chất nhầy tạo thành

váng nhăn khá dày, bắt màu xanh với thuốc nhuộm Iod và H
2
SO
4
, có khả năng tạo váng
hemicellulose khá dày.
- Acetobacter xylinum có thể tích lũy 4,5% acid acetic, sinh trưởng ở pH <5. Acid acetic sinh
ra do quá trình hoạt động của vi khuẩn nhưng khi chúng sinh ra quá mức giới hạn cho phép
sẽ ức chế lại chính hoạt động của chúng.
- Trên môi trường thiếu dinh dưỡng và môi trường đã nuôi cấy, A.xylinum dễ dàng sinh ra
những tế bào có hình thái đặc biệt ( tế bào có thể phình to hoặc kéo dài đôi khi lại có dạng
phân nhánh).
- A.xylinum có khuẩn lạc nhỏ, tròn, bề mặt nhầy và trơn bóng , phần giữa khuẩn lạc lồi lên,
dày hơn và sẫm màu hơn các phần chung quanh, rìa mép khuẩn lạc nhẵn. Sau 5 ngày nuôi
cấy, đường kính khuẩn lạc đạt từ 2-5 mm. KHi nuôi cấy trong môi trường thạch , lúc còn
non, A.xylinum phát triển thành từng tế bào riêng lẻ, nhầy và trong suốt. Khi già, các tế bào
dính với nhau thành từng cụm mọc theo đường cấy.
- Trong môi trường lỏng, sau 24h nuôi cấy sẽ xuất hiện một lớp trong và ngày càng dày.
c) Sinh lý, sinh hóa:
- Acetobacter xylinum là vi sinh hiếu khí bắt buộc , cho phản ứng catalase dương tính, có khả
năng oxy hóa tiếp tục ethanol thành acid acetic, CO
2
và H
2
O. CHuyển hóa được glucose
thành acid, glycerol thành dihydroxyaceton, tổng hợp được cellulose nhưng không có khả
năng sinh trưởng trên môi trường Hoyer và không tạo sắc tố nâu.
- Theo hestrin , pH tối ưu để A.xylinum phát triển là 4,5 và nó không phát triển ở 37
o
C ngay

cả trong môi trường dinh dưỡng tối ưu.
- A.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.
d) Cách phân lập vi khuẩn Acetobacter xylinum:
Vi khuẩn Acetobacter có thể được phân lập từ dấm, rượu bia, hoa quả , chuối chin váng
dấm
Ví dụ: Muốn phân lập vi khuẩn Acetobacter từ không khí người ta pha rượu thành dung
dịch 5-6% (hoặc theo kinh nghiệm dân gian, chỉ cần lấy 1 phần rượu hòa với 7 phần nước
lã đựng trong cốc miệng rộng giữ ở tủ ấm 30
o
C trong 2-3 ngày. Rượu sẽ đục và trên bề mặt
xuất hiện 1 váng mỏng. Lấy váng mỏng này pha loãng ra và phân lập trên môi trường thạch
dĩa.
Để ức chế sự phát triển của các loại nấm men Mycoderma ( thường phát triển đông thời với
sự phát triển của vi khuẩn Acetobacter) , người ta bổ sung vào mơi trường phân lập 1-1,5%
acid acetic
4) Cơ chế tổng hợp:
- A.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 trên màng tế bào. Sau đó nó được thoát ra
ngoài tế bào cùng với một enzyme. Enzyme này có thể polymer hóa glucose thành cellulose.
- A.xylinum taon nên lớp cellulose dày là do môi trường nuôi cấy nước dừa có bổ sung các chất
dinh dưỡng cần thiết. Cellulose là những polysaccharide không tan trong nước mà tan trong môi
trường kiềm. Đó cũng là thành phần chính của màng tế bào thực vật.
- Polysaccharide của vi sinh vật thường được tích tụ đáng kể trong môi trường lỏng. Vi sinh vật có
khả năng tổng hợp các oligo và polysaccharide. Lượng các oligo và các polysaccharide nội bào có
thể đạt tới 60% trọng lượng khô của tế bào.
II) Nguyên liệu
Nguyên liệu được sử dụng chủ yếu là nước dừa già thu nhận từ các nhà máy cơm, dừa, nạo,

sấy. Do nước dừa làm môi trường lí tưởng với các thành phần dinh dưỡng rất tốt cho sự phát triển
của vi sinh vật nên không thể tuần trữ nước dừa trong điệu kiện bình thường, nhiều ngày và chỉ có
thể tiếp nhận mỗi ngày với số lượng vừa đủ để sản xuất. Tuy nhiên để đảm bảo nguồn nguyên liệu
cho sản xuất lâu dài thì cần có chiến lược về nguyên liệu dự trữ
Ngoài ra có thể sản xuất thách từ các nguyên liệu khác như nước dứa, hỗn hợp nước dứa-dừa.
II.1 ) Quy trình sản xuất :
b1) Chuẩn bị giống để sản xuất
- Giống acetobacter xylinum được nuôi trong môi trường thạch nghiêng, thành phần gồm:
SA 8g
DAP 2g
saccharose 20g
agar 20g
nước dừa 1000ml
-Rót môi trường vào các ống nghiệm đem đi thanh trùng ở 121
0
C trong 20’
cấy giống để trong tủ ẩm 2-4 ngày
- Tiến hành nhân giống, môi trường được khử trùng ở 100
0
C trong 30’, để nguội đến 30
o
C ,
cấy giống theo tỷ lệ 10%. Lắc hay sục khí trong thời gian 18-20h. Sau đó giống được đưa vào sản
xuất.
B2 ) Chuẩn bị môi trường
- Nước dừa già được thu nhận từ các nhà máy. Dùng vải lọc để loại bỏ tạp chất
- Bổ sung dinh dưỡng SA, (NH4)
2
HPO
4

, đường glucose làm nguồn cung cấp N, khoáng và môi
trường tối ưu trong quá trình sinh tổng hợp sản phẩm. Môi trường sau khi bổ sung dinh dưỡng
được thanh trùng bằng cách đun sôi 10-15’ để tiêu diệt các vi sinh vật có trong môi trường sau đó
làm nguội.
- dung acid-axetic 40% chính về ph =3-3,5, chính nhiết độ đến 28-31
o
C
B3) Lên men
Đổ môi trường vào các dụng cụ cấy giống theo tỉ lê 1-10. Đậy thau bằng vải mỏng hoặc giấy báo.
Giữ nhiệt độ phòng ở 28-31 trong vòng 48h. Trong thời gian này tránh khuấy động môi trường để
tránh ảnh hưởng đến lớp thạch đang hình thành.
B4) Thu nhận và h oàn thiện sản phẩm
- Dùng vợt để vớt khối xenlulose ra khỏi dịch lên men. Sau đó rửa khối xenlulose bằng nước
lạnh –
- Dùng máy cắt để cắt khối xenlulose tạo các miếng nhỏ đều đặn
- Ngâm trong sản phẩm trong dung dịch Na
2
CO
3
3-5% trong 10’ để trung hòa acid axetic còn
sót lại trong thạch. Sau đó xả lại bằng nước lạnh
- Đun sôi để làm trong sản phẩm và tạo độ dai bằng cách bổ sung chất tạo dai/
- Ngâm đường tạo độ ngọt và tăng độ trong cho sản phẩm
- Bổ sung màu, mùi để hoàn thiện để hoàn thiện cảm quan
SƠ ĐỒ QUY TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA
CHÚ Ý: Một số biến đổi trong quá trình lên men:
- Sự thay đổi pH trong quá trình lên men : một trong những điều kiện quan trọng đối với hoạt
động sống của vi sinh vật là độ acid của môi trường.
- A.xylinum là một loài chịu acid nên môi trường được điều chỉnh về pH=3,5-4 bằng acid
acetic 40%. Nhận thấy trong 4 ngày đầu pH tăng dần từ 3,78 tới 3,91 sau đó giảm dần đến

ngày thứ 10 thị đạt giá trị 3.
- Các quá trình đồng hóa , dị hóa của vi sinh vật có liên quan đến việc tạo thành các acid hữu
cơ như là sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối cùng của sự trao dổi chất. Nếu nguồn C
không được vi khuẩn sử dụng hết thì có thể có sự tích lũy acid hữu cơ phụ thuộc vào từng
chủng mỗi loài vi khuẩn, vào thành phần môi trường, vào sự thông khí và các thành phần
khác. Đối với A.xylinum việc lên men đi liền với hình thành acid dicaboxylic không bay
hơi, các acid oxaloacetic, pyruvic như là các sản phẩm trung gian và các acid môn
cacboxylic bay hơi như là sản phẩm cuối cùng.
Nước dừa già Tiệt trùng
15’/121
o
C
Bổ sung đường
SA,DAP
Lọc
Lên men 7 ngày
Tách khối cellulose
Chỉnh pH
Làm nguội
Rửa
Ngâm Na
2
CO
3

3-5%(10 phút)
Cắt nhỏ 1x2x2.5 cm Xả nước lạnh
Bổ sung chất tạo
màu, tạo mùi
Ngâm dung dịch

đường 70%
Thành phẩm
Đun sôi
Để ráo
Cặn
Acid
acetic