NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT LÊN MEN TỪ TRÁI DÂU TẰM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC






KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT
LÊN MEN TỪ TRÁI DÂU TẰM

Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Niên khóa: 2007 - 2011
MSSV: 06126170
Sinh viên thực hiện: VÕ ĐÌNH TRUNG

Tháng 7/2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC






KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT
LÊN MEN TỪ TRÁI DÂU TẰM

Hướng dẫn khoa học:

Sinh viên thực hiện:

ThS. TRƯƠNG PHƯỚC THIÊN HOÀNG

VÕ ĐÌNH TRUNG

Tháng 07/2011


LỜI CẢM ƠN
Qua hơn ba tháng nghiên cứu, đề tài “Nghiên cứu sản xuất nước giải khát lên men
từ trái dâu tằm” đã hoàn thành.
Em xin gửi lời cảm ơn đến ThS. Trương Phước Thiên Hoàng đã tận tình giúp đỡ
em hoàn thành đề tài này.
Em chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Công Nghệ Sinh Học đã truyền
đạt cho em những kiến thức quý báu trong thời gian qua.
Em chân thành cảm ơn các cán bộ của Viện Công Nghệ Sinh Học và Môi Trường,
Đại học Nông Lâm đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốt đề tài này.
Em cũng xin cảm ơn gia đình, bạn bè, các anh chị khoá trước đã đóng góp, động
viên giúp đỡ em hoàn thành đề tài này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Võ Đình Trung

TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu sản xuất nước giải khát lên men từ trái dâu tằm” được tiến
hành tại phòng Vi Sinh, Viện Công Nghệ Sinh Học và Môi Trường, Đại Học Nông Lâm
TP.HCM trong khoảng thời gian từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2011. Đề tài được thực hiện
với mục đích tìm ra các điều kiện tối ưu cho quá trình lên men nước dâu tằm, từ đó xây
dựng quy trình sản xuất thử nghiệm nước dâu tằm lên men.
Dâu tằm (Morus nigra L.) có chứa nhiều hợp chất có lợi cho sức khỏe của con
người, trong thành phần của quả dâu tằm có chứa nhiều vitamin như vitamin A, B6, C,
thiamin, riboflavin, việc tận dụng ưu điểm này của quả dâu tằm là hết sức cần thiết. Chế
biến dâu tằm thành nước giải khát lên men sẽ làm phong phú hơn chủng loại nước giải
khát ở nước ta, tạo ra một loại nước giải khát giàu hàm lượng chất dinh dưỡng.
Trong nghiên cứu này chúng tôi tiến hành phân lập chủng nấm men có trong dâu
tằm, khảo sát lần lượt ảnh hưởng của tỷ lệ giống nấm men, nồng độ chất khô ban đầu, pH
ban đầu, nhiệt độ lên men đến quá trình lên men nước dâu tằm.
Và kết quả chúng tôi thu nhận được là chủng nấm men phân lập được từ trái dâu
tằm thuộc loài Saccharomyces cerevisiae, thích hợp cho lên men nước dâu tằm. Các
thông số kỹ thuật của quá trình lên men nước dâu tằm: tỷ lệ giống tốt nhất là 9% so với
thể tích dịch lên men, mật độ nấm men là 107 tế bào/ml, nồng độ chất khô tốt nhất của
dịch trước lên men là 240Bx, độ pH tốt nhất là 3,5, và nhiệt độ lên men thích hợp nhất là
28 – 300C, lên men tiến hành trong hai ngày, và sau đó điều vị với 10% dịch syrup đường
và thanh trùng ở 60 – 630C trong vòng 20 phút.


SUMMARY
Thesis’s title: “The study on product of fermentation beverage from black
mulberry”. Thesis were performed from February to June, 2011 at Microbiology lab,
Institutes of Biotechnology and Environment, Nong Lam University.
Black mulberry (Morus nigra L.) have many compounds which useful for human’s
healthy, include many vitamins such as vitamin A, B6, C, thiamin, riboflavin. Product of
fermentation beverage from black mulberry will make a kind of beverage which contain

nutriments.
The aim of this study consists of determination the influence of parameters,
optimization in fermentation process. The mulberry’s yeast were isolated. The parameters
in fermentation such as yeast inocolum, temperature, pH, initial solube substances were
studied and optimized.
As a result, the yeast of mulberry is S. cerevisiae, the optimom conditions of
fermentation process were found to be yeast inocolum 9%, initial solube substances of
240Bx, pH 3,5, temperature of 28 ÷ 300C and residence time of 48 h.
Key: mulberry, beverage, fermentation.


MỤC LỤC
Lời cảm ơn .................................................................................................................... i
Tóm tắt ......................................................................................................................... ii
Summary ..................................................................................................................... iii
Mục lục ....................................................................................................................... iv
Danh sách các bảng ...................................................................................................... v
Danh sách các hình ...................................................................................................... vi
Chương 1 MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................. 1
1.2. Yêu cầu đề tài ........................................................................................................ 1
1.3. Nội dung đề tài ...................................................................................................... 1
Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................................... 3
2.1. Tổng quan về dâu tằm ........................................................................................... 3
2.1.1. Giới thiệu chung về cây dâu tằm ......................................................................... 3
2.1.2. Đặc điểm sinh học............................................................................................... 4
2.1.3. Thành phần hoá học và ứng dụng ........................................................................ 5
2.2. Tổng quan về nấm men .......................................................................................... 6
2.2.1. Đặc điểm chung của nấm men............................................................................. 6
2.2.2. Vai trò của nấm men............................................................................................ 7

2.2.3. Đặc điểm sinh lý, sinh hoá của nấm men............................................................. 7
2.2.4. Đặc điểm chung của S. cerevisiae ...................................................................... 8
2.2.5. Sự sinh trưởng và phát triển của nấm men .......................................................... 8
2.3. Công nghệ lên men ................................................................................................ 9
2.3.1. Tổng quan về quá trình lên men .......................................................................... 9
2.3.1.1. Tác nhân lên men ............................................................................................. 9
2.3.1.2. Cơ chế của quá trình lên men ..........................................................................10
2.3.2. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men .................................................11
2.3.2.1. Nhiệt độ ..........................................................................................................11
2.3.2.2. pH môi trường.................................................................................................11


2.3.2.3. Nồng độ đường ...............................................................................................12
2.3.2.4. Nồng độ cồn ethylic ........................................................................................12
2.3.2.5. Ảnh hưởng của đạm, muối trong dịch lên men ................................................12
2.3.2.6. Nồng độ oxy ...................................................................................................13
2.3.2.7. Nồng độ CO2 của môi trường ..........................................................................13
2.3.2.8. Thời gian.........................................................................................................14
2.3.3. Những kỹ thuật chung áp dụng cho nước quả.....................................................14
2.3.3.1. Chống oxy hoá nước quả.................................................................................14
2.3.3.2. Theo dõi quá trình lên men..............................................................................14
2.3.4. Các sản phẩm phụ tạo thành trong quá trình lên men..........................................14
2.3.5. Tình hình nghiên cứu giải khát và nước giải khát lên men..................................15
2.3.5.1. Tình hình sản xuất nước giải khát trên thế giới ................................................15
2.3.5.2. Tình hình nghiên cứu sản xuất nước giải khát tại Việt Nam.............................16
Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................17
3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu .........................................................................17
3.2. Vật liệu thí nghiệm ...............................................................................................17
3.2.1. Mẫu ...................................................................................................................17
3.2.2. Hoá chất và dụng cụ thí nghiệm .........................................................................17

3.2.2.1. Hoá chất..........................................................................................................17
3.2.2.2. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm ........................................................................17
3.3. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................................18
3.3.1. Phân lập nấm men ..............................................................................................18
3.3.1.1. Quy trình phân lập nấm men ...........................................................................18
3.3.1.2. Thuyết minh quy trình.....................................................................................19
3.3.2. Nghiên cứu sản xuất nước giải khát lên men từ trái dâu tằm...............................21
3.3.2.1. Quy trình dự kiến sản xuất nước lên men dâu tằm ...........................................21
3.3.2.2. Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng pectinase bổ sung ................23
3.3.2.3. Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men ................................24
3.3.2.4. Thí nghiệm 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chất khô ...........................25


3.3.2.5. Thí nghiệm 4: Nghiên cứu ảnh hưởng của pH .................................................26
3.3.2.6. Thí nghiệm 5: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ .........................................27
3.3.3. Phương pháp đếm nấm men bằng buồng đếm hồng cầu .....................................28
3.3.4. Phương pháp đánh giá cảm quan ........................................................................29
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................................32
4.1. Kết quả phân lập nấm men ....................................................................................32
4.2. Kết quả nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men ..........................32
4.2.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng pectinase ...................................32
4.2.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ giống ...................................................33
4.2.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chất khô.........................................35
4.2.4. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH...............................................................36
4.2.5. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ .......................................................38
4.2.6. Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm.................................................................39
4.3. Kết luận ................................................................................................................39
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ.......................................................................43
5.1. Kết luận ................................................................................................................45
5.2. Đề nghị ................................................................................................................45

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................48
PHỤ LỤC


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Thành phần hoá học của quả dâu .........................................................5
Bảng 2.2 Thành phần vitamin trong quả dâu ......................................................5
Bảng 3.1 Bảng điểm đánh giá chất lượng sản phẩm nước lên men dâu tằm ......30
Bảng 3.2 Bảng quy định đánh giá mức chất lượng nước lên men dâu tằm ........31
Bảng 4.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng pectinase................... 32
Bảng 4.2 Số lượng nấm men khi nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ giống............ 34
Bảng 4.3 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ giống lên quá trình lên men........34
Bảng 4.4 Số lượng nấm men khi nghiên cứu ảnh hưởng của Brix..................... 35
Bảng 4.5 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của Brix ban đầu ............................... 35
Bảng 4.6 Số lượng nấm men khi nghiên cứu ảnh hưởng của pH ....................... 36
Bảng 4.7 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH ban đầu .................................37
Bảng 4.8 Số lượng nấm men khi nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ............... 38
Bảng 4.9 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ......................................38
Bảng 4.10 Kết quả đánh giá cảm quan.............................................................. 39


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1. Quả dâu tằm đen.................................................................................3
Hình 3.1 Quy trình phân lập nấm men từ trái dâu tằm ......................................18
Hình 3.2 Quy trình dự kiến sản xuất nước lên men từ trái dâu tằm ................... 21
Hình 3.3 Bố trí thí nghiệm xác định lượng enzyme bổ sung thích hợp.............. 23
Hình 3.4 Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ giống bổ sung tối ưu......................... 24
Hình 3.5 Bố trí thí nghiệm xác định lượng đường bổ sung tối ưu ..................... 26
Hình 3.6 Bố trí thí nghiệm xác định lượng pH ban đầu tối ưu .......................... 27
Hình 3.7 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ tối ưu .........................................28

Hình 4.1 Nấm men dâu tằm được phân lập trong môi trường Hansen............... 32
Hình 4.2 Hình ảnh nấm men dâu tằm chụp dưới kính hiển vi ........................... 32
Hình 4.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ giống đến nồng độ rượu ethylic tạo thành ..........34
Hình 4.4 Ảnh hưởng của Brix ban đầu đến độ cồn sau lên men........................ 36
Hình 4.5 Ảnh hưởng của pH ban đầu đến độ cồn sau lên men .......................... 37
Hình 4.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới lượng rượu ethylic tạo thành .................. 38
Hình 4.7 Quy trình sản xuất nước giải khát lên men dâu tằm............................ 43
Hình 4.8 Hình ảnh sản phẩm nước lên men dâu tằm.........................................44


Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Dâu tằm có tên khoa học là Morus nigra L. , từ lâu y học cổ truyền đã dùng các bộ
phận của cây dâu tằm như lá dâu, vỏ rễ dâu, quả dâu và các loại tầm gửi trên cây dâu để
làm thuốc để chữa hen suyển, viêm phế quản. Thật vậy, trong các phần của cây dâu tằm
có chứa các hợp chất có lợi cho người sử dụng về mặt dinh dưỡng cũng như sức khoẻ. Đó
là sự có mặt của các acid amin thiết yếu, các loại vitamin như vitamin A, thiamine,
roboflavin và một số yếu tố vi lượng khác.
Trong quả dâu tằm có chứa hàm lượng vitamin tương đối lớn, rất có lợi cho sức
khoẻ con người. Nhưng hiện nay ở Việt Nam quả dâu tằm thường chỉ được sử dụng như quả ăn
tươi, một phần để sản xuất siro, thính, nước ép, chưa tận dụng được hết những ưu điểm của dâu.
Ngành sản xuất nước giải khát đang phát triển với tốc độ rất nhanh cả về chủng
loại và số lượng. Nếu thế kỷ XX là thế kỷ của các mặt hàng nước giải khát truyền thống
với các nhãn hàng nổi tiếng như Cocacola, Pepsico… thì thế kỷ XXI được đánh giá là thế
kỷ dành cho các mặt hàng nước giải khát có chứa nhiều chất dinh dưỡng như nước ép trái
cây, nước giải khát lên men… nước giải khát lên men là loại nước uống tự nhiên có độ
cồn thấp, hàm lượng dinh dưỡng cao, phù hợp với nhiều lứa tuổi.
Ở Việt Nam hiện nay, nhu cầu về nước giải khát đang ngày càng tăng lên, một
phần là do thời tiết đang có phần nóng lên, một phần nữa là do đời sống con người đang
dần được cải thiện. Để có thể làm phong phú thêm chủng loại và góp phần tạo ra một loại

nước giải khát có hàm lượng dinh dưỡng cao, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài
“Nghiên cứu sản xuất nước giải khát lên men từ trái dâu tằm”.
1.2. Yêu cầu đề tài
Phân lập được chủng nấm men có trong trái dâu tằm
Đánh giá được sự ảnh hưởng của các yếu tố tỉ lệ giống, nồng độ chất khô ban đầu,
pH ban đầu, nhiệt độ đến quá trình lên men nước dâu tằm.
Xây dựng được quy trình sản xuất thử nghiệm nước giải khát lên men dâu tằm.
1.3. Nội dung đề tài
Phân lập chủng nấm men trong quả dâu tằm trên môi trường Hansen.


Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ giống đến quá trình lên men nước dâu tằm.
Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu đến quá trình lên men nước
dâu tằm.
Nghiên cứu ảnh hưởng của pH ban đầu đến quá trình lên men nước dâu tằm.
Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình lên men nước dâu tằm.


Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về dâu tằm
2.1.1. Giới thiệu về cây dâu tằm
Cây dâu tằm có tên chung là mulberry, chúng có nhiều giống khác nhau như:
White Mulberry (Morus alba L.), Black Mulberry (M. nigra L.), American Mulberry, Red
Mulberry (M.rubra L.). Chúng có họ hàng gần với giống Korean Mulberry (Morus
australis), Himalayan Mulberry (M.laevigata).
Nguồn gốc: Morus alba L. có nguồn gốc từ miền đông và miền trung Trung Quốc.
Chúng được du nhập sang châu Âu từ những thế kỷ trước và nó được đưa sang châu Mỹ
vào thời thực dân xâm chiếm thuộc địa nhằm mục đích phát triển nghề nuôi dâu tằm tự
nhiên. Morus alba L. được đưa đến nơi đây và được nhân lên một cách tự nhiên, ngoài ra
còn được lai với giống Morus rubal L. có sẵn ở các nước thuộc địa. Morus rubal L. có

nguồn gốc từ miền đông nước Mỹ, Morus nigra L. có nguồn gốc từ châu Á và được trồng
để lấy quả ở châu Âu từ trước thời La Mã cổ đại (Lê Văn Nhất Hoài, 2004).

Hình 2.1 Quả dâu tằm đen (Morus nigra L.)
()


2.1.2. Đặc điểm sinh học
 Khả năng thích nghi
Morus alba L. trong chừng mực nhất định giống Morus rubra L. chịu được điều
kiện khô hạn, ô nhiễm và đất bạc màu, trong khi Morus nigra L. cần phải có điều kiện
thuận lợi chúng mới phát triển tốt, chúng phát triển chậm trong điều kiện khí hậu lạnh và
nóng ẩm. Morus alba L. là giống cây chịu lạnh tốt nhất trong các giống cây dâu thông
dụng còn Morus nigra L. là một trong những giống chịu lạnh kém nhất.
 Quá trình sinh trưởng và phát triển cây
Cây dâu tằm thuộc vào cây rụng lá theo mùa. Morus alba L. có thể cao đến 80 feet,
thường phát triển theo dạng hình chóp hoặc dạng tán. Trong điều kiện đất đai màu mỡ thì
Morus alba L. có thể cao 70 feet. Morus nigra L. là giống thấp nhất trong ba giống dâu
tằm, chúng chỉ cao khoảng 30 feet, chúng có khuynh hướng phát triển theo dạng bụi nếu
không được chăm sóc từ nhỏ. Các loại dâu tằm có tuổi thọ rất khác nhau. Morus rubra L.
có thể sống trên hơn 75 năm, trong khi Morus alba L. và Morus nigra L. sống trên 100 năm.
 Hình thái
Morus alba L. có tên là white mulberry không những do chồi nụ có màu trắng mà
còn do màu sắc của quả. Độ dày mỏng, mức độ xanh sáng của lá trên cùng một cây là
khác nhau tuỳ theo vị trí của lá trên cây. Morus rubra L. có lá lớn và dày hơn so với
Morus alba L. , bề mặt của lá nhám bên trên và có lông tơ bên dưới. Morus nigra L. có lá
tương tự như của Morus rubra L. nhưng nhỏ hơn, cành non thì cứng cáp hơn, chồi cũng
lớn hơn. Các loài dâu có thời gian rụng lá nhất định trong năm và thời gian rụng lá khác
nhau đối với mỗi loài, đối với Morus alba L. nói chung thường rụng lá đầu mùa xuân,
trong khi Morus nigra L. thường rụng lá sau đó hai tháng.

 Hoa
Dâu tằm vừa là cây đơn tính, vừa lưỡng tính và chúng còn thụ phấn với những cây
lân cận. Hoa nhỏ rụng xuống và rất khó nhận ra, chúng thường ra hoa từ nách lá của
những nhánh non đang phát triển và trên phần chồi non của nhánh già. Chúng thụ phấn
nhờ gió và một số phương pháp tự nhiên để hình thành quả mà không cần thiết phải có sự
giao phấn. Tại California dâu tằm ra quả mà không cần sự thụ phấn.


 Quả
Dâu tằm có quả không phải hoàn toàn giống quả mọng mà chỉ là một tập hợp quả
bề ngoài tương tự quả mâm xôi. Khi hoa đã được thụ phấn chúng bắt đầu phình to, cuối
cùng chúng thay đổi hoàn toàn kết cấu, màu sắc và trở nên mọng, béo, nhiều nước. Màu
sắc của quả không đồng nhất với giống dâu, chẳng hạn Morus alba L. có thể cho quả màu
trắng, xanh nhạt hơi phai màu đỏ hoặc đen. Nhìn chung Morus alba L. thường cho quả
ngọt nhưng lại thiếu vị chua cần thiết. Morus rubra L. cho quả màu đỏ thẫm gần như
đen, dòng vô tính của loài dâu này có thể cho quả có hương vị ngang bằng với giống
Morus nigra L., Morus nigra L. cho quả lớn, nhiều nước kết hợp hài hoà giữa vị ngọt và
chua làm cho chúng có hương vị thơm ngon nhất trong các loài dâu tằm (Lê Văn Nhất
Hoài, 2004).
2.1.3. Thành phần hoá học và ứng dụng
Thành phần hoá học của quả: thành phần hoá học của quả phụ thuộc vào nhiều yếu
tố như giống, điều kiện trồng trọt…, dưới đây là thành phần trung bình của quả dâu tằm
trong điều kiện trồng trọt bình thường:
Bảng 2.1 Thành phần hoá học của quả dâu (trong 100g)
Nước

Protein

Chất béo

Carbonhydrat

Xơ

87,68

1,44

0,38

9,7

1,7

(USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 23 (2010))

Trong quả dâu tằm còn chứa một lượng vitamin tương đối lớn, thành phần vitamin
của dâu như sau:
Bảng 2.2 Thành phần vitamin trong quả dâu (trong 100g)
Vitamin A

Thiamin

Riboflavin

Vitamin B6

Vitamin C

25 UI

0,029 mg

0,101 mg

0,050 mg

36,4 mg

(USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 23 (2010))

Ngoài ra trong quả dâu còn có chứa một số thành phần vi lượng khác.
Ứng dụng: Theo Hartwell quả dâu tằm có thể dùng để chữa nhiều bệnh như bệnh
ung bướu, hen suyễn, viêm phế quản…(trích dẫn bởi Lê Văn Nhất Hoài, 2004).


2.2. Tổng quan về nấm men
2.2.1. Đặc điểm chung của nấm men
Nấm men là tên chung để chỉ những nhóm nấm có cấu tạo đơn bào, sống riêng lẻ
hoặc sống thành từng đám, không di động và sinh sản vô tính chủ yếu bằng hình thức nảy chồi.
Chúng phân bố rộng rãi trong thiên nhiên như trong đất, nước, lương thực thực
phẩm…, đặc biệt có nhiều trong các loại hoa quả chín, ngọt.
Hình dạng và kích thước nấm men thay đổi tùy theo loài, giống, điều kiện dinh
dưỡng và một số yếu tố khác.
Nấm men thường có dạng hình trứng, hình bầu dục (S. cerevisiae, Saccharomyces
ellipsoideus...), hình tròn (Candida utilis), hình ống dài (Pichia), hình quả dưa chuột
(Saccharomyces pastorianus), hình một đầu nhọn (Brettanomyces), hình tam giác
(Trigonopsis) và một số hình dạng đặc biệt khác.
Một số nấm men có tế bào hình dài, nối tiếp nhau thành những dạng sợi gọi là
khuẩn ty (mycelium) hoặc khuẩn ty giả (pseudomycelium). Ở khuẩn ty giả, các tế bào

không nối liền nhau một cách chặt chẽ như ở khuẩn ty. Khuẩn ty và khuẩn ty giả thường
quan sát thấy ở các giống Endomycopsis, Candida, Trichosporon…, nhiều loài nấm chỉ
sinh khuẩn ty giả khi không được cung cấp đủ oxy.
Hình dạng nấm men không ổn định, nó còn phụ thuộc vào tuổi giống và điều kiện
ngoại cảnh. Ví dụ, Saccharomyces thường có hình bầu dục trong môi trường nuôi cấy giàu dinh
dưỡng. Trong điều kiện yếm khí thường có hình tròn, trong điều kiện hiếu khí tế bào có hình dài hơn.
Kích thước tế bào nấm men thay đổi rất nhiều tùy theo giống, loài và từng giai
đoạn phát triển. Nhìn chung, tế bào nấm men to hơn tế bào vi khuẩn một cách rõ rệt, kích
thước trung bình 3 – 5 * 10 – 12 µm, nấm men bia là 6 – 8 µm, nấm men gia súc thường nhỏ hơn.
Để quan sát hình thái và đo kích thước tế bào nấm men, người ta thường sử dụng
môi trường mạch nha dịch thể với nồng độ đường khoảng 10 – 150B (độ Baumé, đơn vị
thường sử dụng để tính hàm lượng đường) hoặc trong môi trường thạch mạch nha, thời
gian nuôi cấy là 3 ngày ở 25 – 300C.


Nấm men là sinh vật có nhân thật, cấu tạo tế bào có màng tế bào, nguyên sinh chất,
nhân, ty thể, ribosome, không bào, một số thể vùi (glycogen, lipit, volutin…) (Vương Thị
Hồng Vy, 2007).
2.2.2. Vai trò của nấm men
Nấm men có khả năng sinh sản nhanh chóng, sinh khối của chúng rất giàu protein,
lipid và vitamin (đặc biệt là vitamin B). Chúng có khả năng lên men các loại đường để tạo
thành rượu trong điều kiện yếm khí, còn trong điều kiện hiếu khí thì chúng có khả năng
tăng nhanh lượng sinh khối tế bào.
Trong quá trình trao đổi chất của hầu hết giống nấm men đều không sinh ra chất
độc gây hại cho sức khỏe của người và vật nuôi nên chúng được sử dụng rộng rãi trong
công nghiệp chế biến thực phẩm như sản xuất rượu, bia, nước giải khát có cồn, làm men bánh
mì, chế biến các thực phẩm sữa lên men kefir, johur… cho người, sản xuất thức ăn gia súc.
Người ta còn sử dụng nấm men để sản xuất protein đơn bào, sản xuất vitamin,
enzyme…, và đặc biệt loài S. cerevisiae đang được sử dụng như một công cụ đắc lực để
mang các DNA tái tổ hợp phục vụ cho việc sản xuất các sản phẩm thế hệ mới của ngành

công nghệ sinh học hiện đại.
Tuy nhiên, cũng có một số nấm men gây bệnh cho người và gia súc như Candida
albican, Cryptococcus neoforman… và gây hư hỏng thực phẩm như Endomycopsis
fiibuligera, Saccharomyces bisporus… (Vương Thị Hồng Vy, 2007).
2.2.3. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa của nấm men
Nấm men là vi sinh vật hiếu khí tùy nghi, chúng hô hấp như một cơ thể hiếu khí
bậc cao, khi môi trường hết oxy phân tử chúng chuyển sang hô hấp kỵ khí, gọi là quá
trình lên men. Khi phản ứng lên men bắt đầu phát triển, tốc độ sinh sản của tế bào nấm
men bị kìm hãm và đến một giai đoạn nhất định hầu như không còn nữa. Về cơ chế sinh
học, đây là một quá trình sử dụng không hết năng lượng những chất dinh dưỡng của môi
trường. Vì quá trình phân hủy 1 phân tử gam đường bằng cách lên men chỉ tiết ra khoảng
28 kcal, trong khi đó nếu oxy hóa hoàn toàn 1 phân tử gam đường ta sẽ có 674 kcal. Quá
trình lên men tạm gọi là quá trình phosphoryl hóa. Vì trong khi lên men, các hợp chát
ATP, ADP tham gia vào 1 cách tích cực.


Nấm men tiếp nhận thức ăn bằng con đường hấp thụ chọn lọc trên bề mặt của tế
bào và sau đó khuếch tán vào bên trong. Màng và lớp bao bọc nguyên sinh chất của tế bào
đóng vai trò màng bán thấm ngăn cách, điều hòa các chất dinh dưỡng vào tế bào và thải các sản
phẩm trao đổi chất ra ngoài. Các chất dinh dưỡng sau khi được hấp thụ vào trong tế bào sẽ xảy
ra những phản ứng hóa học để chuyển hóa thành các hợp chất như protein, glucid, lipid…
(Hoàng Văn Tiến, trích từ Nguyễn Thị Thu Hằng, 2008).
2.2.4. Đặc điểm chung của S. cerevisiae
Đươc Meyen mô tả vào năm 1938, tế bào có dạng hình trứng, bầu dục…, kích
thước trung bình 3 – 6 * 8 –12 µm, sinh sản bằng hình thức nảy chồi không theo quy luật,
có thể xuất hiện từng cái một, từng đôi hoặc một chuỗi.
Khuẩn lạc có màu trắng nhạt, rìa tròn, lồi lên, bề mặt sáng lấp lánh, đường kính 1 –
2 mm vào ngày thứ ba.
Phát triển tối ưu ở 33 – 350C trong môi trường chứa 10 – 30% glucose. Nhiệt độ
tối thiểu là 40C trong 10% glucose và 130C trong 50% glucose, nhiệt độ tối đa là 38 –

390C (Jermini and Schmidt – Lorenz, 1987, trích từ Vương Thị Hồng Vy, 2007).
Có khả năng phát triển ở pH = 1,6 trong HCl; pH = 1,7 trong H3PO4 và pH = 1,8 –
2 trong acid hữu cơ, có sức chịu đựng lớn nhất đối với các acid benzoic 100 mg/kg ở pH
= 2,5 – 4 và acid sorbic 200 mg/kg ở pH = 4 (Juven et al, 1978, trích từ Vương Thị Hồng Vy,
2007).
Có khả năng lên men đường glucose, galactose, maltose, saccharose, rafinose và các
dextrin đơn giản, không lên men lactose, manitol, không đồng hoá nitrate, không phân giải tinh bột.
Là loài nấm men hay được sử dụng làm men bánh mì, lên men rượu, bia và hiện
còn được sử dụng làm probiotic phục vụ cho chăn nuôi gia súc và nuôi trồng thuỷ sản nhờ
có khả năng chịu được acid dạ dày và muối mật tốt, đề kháng tự nhiên với kháng sinh.
2.2.5. Sự sinh trưởng và phát triển của nấm men
Sự sinh trưởng và phát triển của nấm men diễn biến qua 4 giai đoạn.
 Giai đoạn thích nghi
Là giai đoạn từ lúc cấy nấm men vào môi trường đến lúc chúng bắt đầu sinh sản. Ở
giai đoạn này, chúng còn phải thích nghi với điều kiện môi trường mới.


Trong giai đoạn này, tế bào nấm men trải qua những biến đổi lớn về hình thái và
sinh lý, kích thước tăng lên đáng kể và chúng trở nên nhạy cảm với những tác động bên
ngoài. Số lượng tế bào nấm men ở giai đoạn này là không tăng hoặc tăng không đáng kể.
 Giai đoạn logarit
Số lượng và sinh khối tế bào trong giai đoạn này tăng theo cấp số nhân. Khả năng
thích ứng với những điều kiện không thuận lợi của môi trường ngoài tăng lên rõ rệt, đồng
thời xuất hiện chức năng lên men rượu.
Giai đoạn này thuận tiện để xác định năng lượng sinh sản, thời gian nảy chồi,
nhưng không nên đánh giá kích thước của tế bào cũng như những dấu hiệu khác của
khuẩn lạc. Do trong thời kỳ đầu của giai đoạn này, tốc độ sinh sản của tế bào thường
nhanh hơn tốc độ tạo thành tế bào chất nên kích thước của tế bào có phần nhỏ đi.
 Giai đoạn ổn định
Số lượng tế bào trong giai đoạn này không tăng nữa, có thể là do sự cân bằng giữa số

sinh ra và chết đi. Song kích thước tế bào tăng lên rõ rệt. Quá trình lên men rượu cũng bắt đầu.
 Giai đoạn thoái hoá
Số lượng tế bào giảm xuống do có hiện tượng tiêu huỷ. Lượng protein và acid
nucleic giảm xuống, glycogen và treganose hoàn toàn tiêu biến.
Như vậy có thể thấy số lượng tế bào nấm men đạt cao nhất ở giai đoạn logarit,
song sinh khối tế bào lại đạt cao nhất ở giai đoạn ổn định vì khối lượng tế bào ở giai đoạn này lớn
(Vương Thị Hồng Vy, 2007).
2.3. Công nghệ lên men
2.3.1. Tổng quan về quá trình lên men
Lên men là quá trình trao đổi cơ chất dưới tác dụng của enzyme tương ứng. Tuỳ
theo sản phẩm tích tụ sau quá trình lên men mà người ta chia thành nhiều kiểu lên men
khác nhau. Trong đó hai hình thức lên men chính là lên men yếm khí và lên men hiếu khí.
Lên men sản xuất nước giải khát là quá trình lên men yếm khí với sự có mặt của nấm men.
2.3.1.1. Tác nhân lên men
Tác nhân chính của quá trình lên men nước giải khát là các chủng nấm men
Saccharomyces. Dựa vào đặc tính của quá trình lên men mà nấm men được chia thành


hai dạng chính:
Nấm men nổi: gây ra sự lên men nổi, lên men ở nhiệt độ cao 20 – 280C. Quá trình
lên men nhanh, tạo nhiều bọt.
Nấm men chìm: quá trình lên men chậm ở nhiệt độ 5 – 100C, CO2 thoát ra ít trong
quá trình lên men, nấm men nằm ở đáy thùng lên men.
2.3.1.2. Cơ chế của quá trình lên men
Để lên men người ta cho vào môi trường một lượng nấm men nhất định. Tuỳ theo
phương pháp mà cho lượng nấm men khác nhau. Vì diện tích bề mặt tế bào của nấm men
lớn (do số lượng tế bào lớn) nên khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng của nấm men là
rất lớn. Đường lên men và các chất dinh dưỡng khác có trong môi trường lên men đầu
tiên được hấp thụ trên bề mặt nấm men, sau đó được khuếch tán vào trong tế bào nấm
men. Rượu và CO2 được tạo thành theo phương trình tổng quát sau:

CH3COCOOH

Enzyme piruvat decarboxylase

(Acid piruvic)

CH3CH=O + NAD-H+ + H+
(Acetaldehyde)

CH3CHO + CO2
(Acetaldehyde)

CH3CH2OH + NAD
(ethanol)

Như vậy sự lên men chuyển đường thành rượu là một dãy quá trình oxy hoá khử
có enzyme nội bào tham gia. Rượu etylic tạo thành khuếch tán ra môi trường ngoài qua
màng tế bào nấm men. Rượu hoà tan vô hạn trong nước nên khuếch tán rất mạnh trong
môi trường. CO2 cũng hoà tan vào trong môi trường nhưng không lớn. Vì thế CO2 sinh ra
trong quá trình lên men sẽ khuếch tán vào môi trường và nhanh chóng đạt được trạng thái
bão hoà. Khi bão hoà CO2 sẽ bám vào tế bào nấm men hình thành những bọt khí. Bọt khí
sinh ra càng nhiều và lớn lên tạo thành những túi khí, đến thời điểm nào đó do có sự
chênh lệch về khối lượng riêng, tế bào nấm men sẽ nổi lên bề mặt môi trường. Khi đến bề
mặt, do có sự thay đổi đột ngột về sức căng bề mặt nên các túi khí sẽ vỡ ra làm CO 2 thoát
ra ngoài. Lúc này tế bào nấm men sẽ lại chìm xuống như cũ, quá trình cứ diễn ra liên tục
nên tế bào nấm men luôn chuyển từ trạng thái tĩnh sang trạng thái động, tạo điều kiện cho
nấm men tiếp xúc nhiều với môi trường giúp cho quá trình trao đổi chất diễn ra nhanh
hơn, rút ngắn thời gian lên men. Khí CO2 ức chế quá trình lên men nhưng trong quá trình

thoát khí CO2 khả năng lên men của nấm men sẽ tăng lên.
Lên men ethanol được chia làm hai thời kỳ:
– Thời kỳ cảm ứng: Ở thời kỳ này, lượng acetaldehyde tạo thành còn ít nên hydro
từ NADH2 được chuyển đến glyceraldehyde-3-phosphat để tạo thành glycerin-3phosphat. Sau đó glycerin-3-phosphate bị mất gốc phosphate và tạo thành glycerin.

(Glyceraldehyd-3-phosphat)

Glycerin-3-phosphat

Glycerin-3-phosphat

Glycerin

– Thời kỳ tĩnh:
Khi acetaldehyde đã đạt được một lượng nào đó, chất tiếp nhận hydro lúc này là
acetaldehyde và acetaldehyde bị khử thành rượu ethylic (Trần Thụy Cẩm Tâm, 2005).
2.3.2. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
2.3.2.1. Nhiệt độ
Mỗi loài sinh vật đều có nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của chúng. Đối với nấm
men Saccharomyces, nhiệt độ tối ưu nằm trong giới hạn 28 – 32oC. Ở nhiệt độ cao, hoạt
tính của nấm men sẽ giảm nhanh nhưng chủ yếu là dễ bị nhiễm lactic và nấm men hoang
dại.Ở nhiệt độ 30oC, men hoang dại phát triển nhanh hơn Saccharomyces từ 2-3 lần, còn
ở nhiệt độ 35 – 38oC chúng phát triển nhanh gấp 6 – 8 lần. Mặt khác khi lên men ở nhiệt
độ cao sẽ tạo nhiều este, aldehyd và tổn thất rượu theo CO 2 tăng.
Nhiệt độ lên men cao nhất là 39oC và thấp nhất là 4 – 6oC.
2.3.2.2. pH môi trường
Nồng độ H+ trong canh trường có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của nấm men. Mỗi
vi sinh vật chỉ có thể phát triển tốt trong những trạng thái ion nhất định, mà trạng thái này
lại phụ thuộc vào pH của canh trường. pH tối thích cho sự lên men của nấm men không
cố định mà phụ thuộc nhiều yếu tố:

– Loài, chủng nấm men.
– Thành phần của môi trường lên men.
– Điều kiện lên men.
Thường thì pH tối ưu cho quá trình lên men là từ 3,5 – 6.
pH môi trường còn ảnh hưởng đến các enzyme hình thành trong nấm men. Theo
nghiên cứu của Haldane thì 96 enzyme có pH tối thích từ 4 – 8, ở pH < 4, hoạt tính của
các enzyme giảm dần.
Trong quá trình lên men rượu, một số acid sẽ được hình thành thêm, dẫn đến sự hạ
thấp pH xuống.
2.3.2.3. Nồng độ đường
Các loại dịch quả, dịch đường hoá đều tạo nên một áp suất thẩm thấu. Áp suất này
càng tăng khi gia tăng nồng độ đường của môi trường. Các nấm men đều phải có khả
năng cân bằng áp suất thẩm thấu của môi trường với áp suất nội thể. Trường hợp ngược
lại nấm men sẽ bị co nguyên sinh.
Từng loại nấm men riêng biệt có khả năng chịu đựng áp suất thẩm thấu khác nhau.
Những nòi lên men nổi có đặc tính là khả năng chịu đựng áp suất thẩm thấu cao hơn các
nòi khác. Ví dụ như những nấm men của giống Zygosaccharomyces có thể phát triển
trong môi trường có hàm lượng đường từ 50 – 80 %.
2.3.2.4. Nồng độ cồn ethylic
Cồn ethylic chính là sản phẩm chính được tạo ra trong quá trình lên men rượu từ
đường. Nhưng nó có thể ức chế hoạt động của nấm men. Nồng độ rượu 1,5% thể tích đã
phần nào ức chế sự sinh sản và phát triển của nấm men, khi tăng lên 5% thì sự sinh sản
bắt đầu ngừng trệ. Nếu nồng độ rượu lên đến 7 – 8 % thì lên men bắt đầu giảm mạnh và
bắt đầu giai đoạn lên men yếu.
Đa số các loại nấm men ở điều kiện tối ưu chịu được nồng độ cồn khoảng 14-16% thể tích.
2.3.2.5. Ảnh hưởng của đạm muối trong dịch lên men
Đạm
Để nấm men phát triển nhanh và cường độ lên men mạnh thì đòi hỏi phải đủ đạm

trong dịch lên men.


Thường trong dịch nước quả có đủ đạm để cung cấp cho nhu cầu của nấm
men,nhưng cũng có năm do điều kiện không thuận lợi: sâu bệnh, hạn hán, tỉ lệ đạm thấp
thì cần phải bổ sung thêm. Đối với các loại nấm men Saccharomyces, muối amon thích
hợp nhất vì chúng đồng hoá được các muối này. Từ muối amon, nấm men có thể tổng hợp
tất cả các acid amin và protein cần thiết cho mình nhưng nếu cho thêm acid amin, nhất là
dưới dạng hỗn hợp thì tác dụng kích thích rất rõ.
Muối khoáng
Muối khoáng cần thiết cho nấm men để cấu thành các tổ chức của mình, cũng cần
để tạo ra các enzyme, là tác nhân sinh ra các phản ứng sinh hoá trong rượu.
Khi lên men tiến hành bổ sung P 2O5, K2O và MgO bao giờ cũng kích thích sự lên
men. Nguồn K và P có thể dùng để bổ sung là K2HPO4, KH2PO4 hoặc (NH4)2HPO4, NH4H2PO4
và K2SO4, nguồn Mg và lưu huỳnh có thể dùng là MgSO4, nguồn sắt – FeCl3, FeSO4.
2.3.2.6. Nồng độ oxy
Oxy rất cần thiết cho giai đoạn đầu của quá trình lên men, lúc này nấm men sẽ tiến
hành hô hấp hiếu khí để tăng sinh khối.
Tuy nhiên, khi bắt đầu chuyển qua giai đoạn lên men, oxy lại gây bất lợi. Lúc này
sự lên men bắt buộc phải yếm khí hoàn toàn, ở điều kiện này sự phát triển vi sinh vật cần
oxy bị cản trở hoàn toàn (vi khuẩn lactic, nấm men hoang dại).
2.3.2.7. Nồng độ CO2 của môi trường
CO2 được hình thành trong quá trình lên men rượu từ đường: một phần sẽ tồn tại
trong môi trường, một phần tách lên trên bề mặt môi trường, phần còn lại tích tụ thành
một lớp ngăn cách giữa không khí và môi trường.
CO2 tích tụ lại trong môi trường chỉ làm giảm khả nâng sinh sản của nấm men,
nhưng không làm giảm khả năng lên men của chúng.
Theo Muler Turgar, với nồng độ 0,25% trọng lượng CO2 trong môi trường sẽ ức
chế sự sinh sản của nấm men rượu vang (trích dẫn bởi Vương Thị Hồng Vi, 2007).
2.3.2.8. Thời gian

Thời gian là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm nước lên men. Thời
gian lên men phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ lên men, nồng độ lên men, chủng nấm men
(Lê Văn Nhất Hoài, 2004).
2.3.3. Những kỹ thuật áp dụng chung cho quá trình lên men
2.3.3.1. Chống oxy hoá nước quả
Nếu dịch quả tiếp xúc với oxy của không khí sẽ gây ra hiện tượng oxy hoá dịch lên
men ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Vì thế cần có những biện pháp phòng chống.
Sau đây là một số biện pháp phòng chống:
– Không làm dập nát quả trong suốt quá trình thu hái vận chuyển.
– Cần có công đoạn phân loại, lựa chọn nguyên liệu khi đưa vào sản xuất.
– Vừa tách dịch xong cần lên men ngay
– Dùng những biện pháp lý hoá để hạn chế oxy hoá.
– Chứa dịch trong thiết bị có CO2 thay cho O2.
– Xử lý nhiệt cũng là một biện pháp chống oxy hoá có hiệu quả.
2.3.3.2. Theo dõi quá trình lên men
Kỹ thuật theo dõi quá trình lên men là công việc hết sức quan trọng, nếu không
được theo dõi chu đáo có thể dẫn đến hỏng cả mẻ lên men hoặc sản phẩm sẽ kém chất
lượng. Nên phải tạo điều kiện cho quá trình lên men diễn ra nhanh. Để tránh cho vi sinh
vật phát triển làm hỏng sản phẩm. Theo dõi quá trình lên men bằng cách theo dõi lượng
bọt khí bay lên, nếu thấy tốc độ lên men chậm thì cần bổ sung thêm nấm men ngay.
2.3.4. Các sản phẩm phụ tạo thành trong quá trình lên men
Khi lên men bên cạnh các sản phẩm chính là rượu etylic và khí CO 2 còn có nhiều
sản phẩm phụ khác như: acid acetic, glycerin, acetaldehyd,…
– Sự tạo thành glycerin
Trong điều kiện bình thường, khi pH của môi trường từ 4-5 thì sự lên men được
giải thích bằng phương trình tổng quát sau:
C6H12O6

pH=4-5

CH3CHO + CO2 +C3H8O3 (glycerin)


Còn khi pH > 7 thì sản phẩm tạo ra như sau:
C6H12O6

CH3CHO + O2 +C3H8O3 + C2H5OH

– Sự tạo thành acid hữu cơ
Trong quá trình lên men rượu luôn tạo các acid hữu cơ bao gồm: acetic, lactic,
citric, pyrovic và succinic nhưng nhiều nhất là acetic và lactic, axit acetic bị mất hydro và
ngưng tụ tạo thành axit succinic.
– Sự tạo thành este
Cùng với sự tạo thành axit, alcol, dưới tác dụng của enzym esterase của nấm men,
các axit và alcol sẽ tác dụng với nhau để tạo thành những este tương ứng. Được viết dưới
dạng tổng quát như sau:
R1CH2OH + R2COOH

R2COOCH2R1 + H2O

Ngoài ra trong quá trình lên men còn tạo ra các sản phẩm phụ khác như: aceton,
diacetyl và 2,3-butanol (Lê Cảnh Tuấn, 2009).
2.3.5. Tình hình nghiên cứu nước giải khát và nước giải khát lên men
nước giải khát là loại đồ uống đóng vai trò quan trọng đối với đời sống con người,
ngoài việc cung cấp cho con người một lượng nước đáng kể, nó còn bổ sung cho cơ thể
một lượng lớn các chất dinh dưỡng, các loại muối khoáng, cung cấp nguồn năng lượng
lớn cho cơ thể. Vì vậy nước giải khát trở thành nhu cầu tất yếu của con người.
2.3.5.1. Tình hình sản xuất nước giải khát trên thế giới

Ngày nay khi đời sống con người ngày càng được nâng cao thì nhu cầu sử dụng
nước giải khát ngày càng tăng và đang chuyển dần từ loại nước giải khát pha chế truyền
thống sang sử dụng các loại nước giải khát có chứa nhiều chất dinh dưỡng được sản xuất
từ các loại trái cây. Đây được coi là mặt hàng chiến lược chủ yếu của thế kỷ XXI, nhiều
quốc gia như Mỹ, Nhật, Hàn Quốc, Hà Lan, Đức… đã và đang tập trung nghiên cứu và
sản xuất được nhiều loại nước giải khát từ trái cây có chất lượng cao phù hợp với nhu cầu
ngày càng cao của khách hàng.
Cho đến nay đã có một số sản phẩm nước giải khát từ trái cây không cồn như:
Bluebird, Treetop…được sản xuất tại bang Florida (Mỹ), làm từ 100% dịch trái nho, táo.