TỔNG QUAN VỀ THẠCH DỪA

THẠCH DỪA
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ THẠCH DỪA
I.1. Giới thiệu
Thạch dừa (Nata de coco) là một loại thức ăn phổ biến, có nguồn gốc từ
Philippin, được tạo ra từ sự lên men nước dừa bởi 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 rất ngon.
Hiện nay, không chỉ người dân ở Philippine mà người dân ở các nước khác trên
thế giới cũng rất thích món ăn này đặc biệt là người Nhật Bản. Năm 1992, thạch dừa
bắt đầu được giới thiệu ở Nhật bản như một sản phẩm thực phẩm ăn kiệng cho các
cô gái trẻ. Năm 1993, thạch dừa từ Philippine được xuất khẩu sang Nhật Bản.
Hơn thế nữa, người Nhật còn cho rằng thạch dừa có thể giúp cơ thể con người
chống lại bệnh ung thư ruột kết. Trong thạch dừa có hàm lượng chất xơ cao rất tốt
cho hệ thống tiêu hoá. Thạch dừa cung cấp ít năng lượng và không chứa cholesterol.
I.2. 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 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 những 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 hoá 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
0
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 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 Acetobacter xylinum đã chuyển động hỗn loạn không theo
CBGD : Nguyễn Thuý Hương
2
THẠCH DỪA
quy luật. Đó là nguyên nhân tạo nên tính dai và chắc về 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.
CBGD : Nguyễn Thuý Hương
3
THẠCH DỪA
CHƯƠNG II : SẢN XUẤT THẠCH DỪA.
II.1. Vi sinh vật trong sản xuất thạch dừa
Giống vi sinh vật dùng trong sản xuất thạch dừa là Acetobacter xylinum.
II.1.1. Đặc điểm giống vi khuẩn Acetobacter.
- 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.
- Vi khuẩn Acetobacter:
 Dạng hình que, tuỳ 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 tuỳ 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 tuỳ loại:
o Acetobacter xylinum: tạo thành váng cellulose khá dày và chắc.
o Acetobacter orleanoe: tạo thành váng mỏng nhưng chắc.
o Acetobacter pasteurianum: tạo thành váng khô và nhăn nheo.
o Acetobacter suboxydans: tạo thành váng mỏng dễ tan rã.
o Acetobacter curvum: sinh acid acetic với nồng độ cao nhưng tạo thành
váng không chắc chắn.
CBGD : Nguyễn Thuý Hương
4
THẠCH DỪA
 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, dịch tự phân nấm men, nước mạch nha, nước trái
cây…là nguồn dinh dưỡng rất tốt cho sự phát triển của vi khuẩn
actobacter..
 Ngoài khả năng oxy hoá ethanol thành acid acetic, một số loài acetobacter
còn tổng hợp được vit B
1
, vit B
2
, oxy hoá sorbit thành đường sorbose
(dùng trong công nghiệp sản xuất vit C)…
II.1.2. Phân loại vi khuẩn Acetobacter
- Đến nay đã có nhiều tác giả đề cập đến vấn đề phân loại các loài vi khuẩn
trông giống Acetobacter, nhưng đáng chú ý nhất là bảng phân loại
Acetobacter của J-Frateur-1950. Sau đây là một số loài quan trọng nhất:
 Acetobacter aceti: trực khuẩn ngắn, không chuyển động và chúng có thể
liên kết với nhau thành chuỗi dài. Chúng bắt màu vàng với iod, có thể sống
ở nồng độ cồn khá cao (11%) và có khả năng oxyhoá cồn tạo thành 6%
acid acetic. Nhiệt độ phát triển tối ưu của chúng là 340C. Nếu nhiệt độ cao
quá 400C sẽ gây ra hiện tượng co tế bào và tạo thành hình quả lê. Thường
thấy chúng phát triển trong bia.
 Acetobacter schutzenbachii: trực khuẩn khá dài, tạo thành ván dày, và
không bền vững, có khả năng tích luỹ trong môi trường đến 11.5%acid
acetic do đó thường được sử dụng để làm giấm theo phương pháp nhanh
(phương pháp của Đức).
 Acetobacter suboxydans: tạo thành váng mỏng, dễ vỡ ra, có khả năng
chuyển hoá glucose thành acid gluconic hay sorbic thành sorbose. Loại vi
khuẩn này muốn phát triển bình thường cần được cung cấp một số chất
sinh trưởng như acid para aminopenzoic, 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.

Tạo ra váng rất dày trên môi trường dịch thể. Có thể phát triển được có
nồng độ rượu cao (10%-12%) và làm tích luỹ đến 9.5% acid acetic.
CBGD : Nguyễn Thuý Hương
5
THẠCH DỪA
Thường được dùng trong công nghiệp chuyển rượu vang thành giấm
(phương pháp của Pháp). Phát triển thích hợp ở nhiệt độ 25-30
o
C.
 Acetobater xylinum: trực khuẩn không di động, tạo thành váng nhăn và khá
dày.Váng có chứa hemicellulose nên khi gặp H
2
SO
4
và thuốc nhuộm Iod sẽ
bắt màu xanh.Có thể tích luỹ 4.5% acid acetic trong môi trường. Thường
gặp loài vi khuẩn này cùng với nấm men trong “nấm chè”, còn gọilà “thuỷ
hoài sâm”, một loại sản phẩm giải khát bổ dưỡng theo cách làm của
nghười Trung Hoa. Đó là một loại nước chua có vị thơm dùng để pha nuớc
giải khát trong các gia đình người Trung Hoa, trên mặt nước có một váng
vi sinh vật dày được nuôi sống bằng nước chè và đường.
 Acetobacter pasteurianum: trực khuẩn ngắn, váng vi khuẩn có dạng khô và
nhăn nheo, váng bắt màu xanh khi nhuộm với thuốc Iod. Có khả năng o
xyhoá và tạo 6.2% acid acetic.
II.1.3. Phân lập Acetobacter
- Vi khuẩn Acetobacter có thể được phân lập từ giấm, rượu, bia, hoa quả, chuối
chín, váng giấm...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 một phần rượu hoà 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 một
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
đồng thời với sự phát triển của vi khuẩn Acetobacter), người ta bổ sung vào
môi trường phân lập 1-1.5% acid acetic.
◊ Do những ưu điểm vượt trội của chủng Acetobacter xylinum đã được nêu
ở trên nên Acetobacter xylinum đựoc ứng dụng trong sản xuất thạch dừa.
II.1.4. Giống Acetobacter xylinum
a/ Đặc điểm
- Chủng Acetobacter xylinum này có nguồn từ Philippin. Acetobacter xylinum
thuộc nhóm vi khuẩn acetic. Theo hệ thống phân loại của nhà khoa học
CBGD : Nguyễn Thuý Hương
6
THẠCH DỪA
Bergey thì Acetobacter xylinum thuộc: lớp Schizommycetes, bộ
Pseudomonadales, họ Pseudomonadieae.
- A.xylinum là loại vi khuẩn hình que dài khoảng
2μm, gram âm, đứng riêng lẽ hoặc xếp thành chuỗi,
có khả năng di động nhờ tiên mao.
- Có khả năng tạo váng hemicellulose khá dày, bắt
màu với thuốc nhuộm Iod và H
2
SO
4
.
- A.xylinum sinh trưởng ở điều kiện pH < 5, nhiệt độ
khoảng 28-32
o

C và có thể tích luỹ 4.5% acid
acetic.
- Acid acetic là sản phẩm sinh ra trong quá trình hoạt động của vi khuẩn, nhưng
khi chúng vượt quá mức cho phép, chúng sẽ quay ngược trở lại làm ức chế
hoạt động của vi khuẩn.
b/ Sinh lý, sinh hoá
- 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. Kế đó nó được thoát ra ngoài tế bào cùng với một enzyme.
Enzyme này có thể polyme hoá glucose thành cellulose.
- A.xylinum tạo nên lớp cellulose dày là do môi trường nuôi cấy nước dừa có
bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết. Cellulose là những polisaccharide
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 các 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.
- Tất cả các oligo và polysaccharide được tổng hợp bằng cách kéo dài chuỗi
saccharide có trước nhờ vào việc thêm vào đơn vị monosaccharide. Đơn vị
monosaccharide được thêm vào tham gia phản ứng ở dạng nucleotide,
monosaccharide được hoạt hoá thường là dẫn xuất của các uridin diphosphat
(UDP-X) nhưng đôi khi cũng với các nucleotide, purin và các pirimidin khác.
CBGD : Nguyễn Thuý Hương
7
Hình1. Vi khuẩn A. xylinum
THẠCH DỪA
- Sự tổng hợp diễn ra theo các phản ứng sau:
…X-X-X-X- + UDP-X = …X-X-X-X-X + UDP
n nhánh (n+1) nhánh

- Cơ chế quá trình sinh tổng hợp diễn ra theo sự tổng hợp các loại polysaccharide
phân nhánh hiện chưa rõ.
- Người ta cho rằng thứ tự các gốc đường và tính đặc trưng tham gia của chúng
vào chuỗi polysaccharide phụ thuộc vào các enzyme transferase.
- 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.
II.2. Bản chất sinh hoá của quá trình
 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 bao bọc xung quanh chúng, tiếp đó là sự hình thành các sợi
cellulose được polime hoá từ các đơn phân glucose ở vị trí α-1,6 dưới tác
dụng của enzym 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.
 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 Acetobacterium xylium với glucose và oxy.
II.3. Nguyên liệu trong sản xuất thạch dừa.
II.3.1. Nguyên liệu chính
- 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 nhưng với nồng độ rất loãng.
Bảng 2 : Thành phần hoá học của nước dừa
STT Thành phần Khối lượng
CBGD : Nguyễn Thuý Hương
8