Nghiên cứu quy trình sản xuất nước cacao lên men

Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về cây ca cao[7]
1.1.1. Nguồn gốc cây Ca cao
Cây ca cao

( Theobroma cacao

) thuộc về thứ

(genus) Theobroma cacao L., và họ (family)
sterculiaceae. Thứ theobroma bao gồm hơn 20 loài
(species), trong đó chỉ có lồi Theobroma cacao
được trồng rộng rãi cịn các lồi khác hoặc hoang dại, hoặc rất ít
được trồng.
Hình 1.1: Cây ca cao

Theobroma cacao là lồi duy nhất có giá trị
thương phẩm và nó được chia ra hai lồi phụ, là

Criollo và Forastero, ngồi ra cịn có một loài nữa là Trinitario là kết quả của sự
tạp giao giữa hai loài Criollo và Forastero. Tên Criollo (bản xứ) do người Tây Ban Nha đặt cho
cây ca cao trồng đầu tiên ở Venezuela. Nhóm Forastero là các giống ca cao thường của Brazil và
Tây Phi, chúng phân tán tự nhiên trong thung lũng sơng Amazon. Nhóm Trinitario là giống lai
của hai giống trên xuất hiện đầu tiên ở hòn đảo Trinidad, thuộc địa Tây Ban Nha, trong thế kỉ 18.
Nông dân Maya là những người đầu tiên trồng cây ca cao ở Trung Mỹ và chủ yếu ở
Mêhicô. Sử của người Astèque xác minh rằng, từ thế kỉ 14 cây ca cao đã được trồng ở Mêhicô. Ở
đây, gieo trồng và thu hoạch vào những dịp tổ chức các lễ bái tơn giáo.
Thực tế thì chỉ trong những năm của thế kỷ 19 nghề trồng ca cao mới đạt được những tiến bộ
đáng kể, giúp cho kỹ nghệ chocolate có cơ sở để phát triển ở Châu Âu. Ở Châu Mỹ, hai nước sản

xuất ca cao mới xuất hiện là Ecuador và Brazin. Ở Châu Phi, cây ca cao chỉ mới trồng ở các hòn
đảo của vịnh Guinea.
Trong thế kỷ 20, sản xuất ca cao phát triển với quy mơ rất lớn vì có sự mở rộng cực kì
nhanh chóng các diện tích trồng cây ca cao ở Châu Phi. Trong giai đoạn 1945 - 1985, năm
“cường quốc” ca cao là Brazin (19%), Cameroon (6%), Ghana (11%), Ivory Coast (30%) và
Nigeria (6%). Từ năm 1985 trở lại đây, các nước Châu Á bắt đầu phát triển mạnh ca cao, trước
hết là ở các nước Malaysia, Indonesia, ấn Độ, Sri Lanka,…
Ở Việt Nam, cây ca cao theo chân người Pháp đến Nam Bộ vào đầu thế kỉ 19 nhưng cây ca cao
chưa được trồng với quy mô đồn điền như cây cao su. Có lẽ vì cao su khơng thể thiếu với ngành
cơng nghiệp Pháp, cịn hạt ca cao thì không được như vậy.
SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 1


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoảng năm 1994, một dự án của nhà nước về trồng cây ca cao với quy mô 10.000 ha được
thực hiện, chủ yếu ở Quảng Ngãi nhưng đã thất bại vì nhiều lý do. Mong muốn phát triển trồng
cây ca cao tương tự như cây cà phê khơng thành. Chương trình nghiên cứu giống ca cao của nhà
nước được bắt đầu thực hiện từ năm 2000. Ðến năm 2002, tổ chức Success Alliance có dự án
phát triển cây ca cao mà khởi đầu từ tỉnh Bến Tre, sau đó là các tỉnh Tiền Giang, Bình Phước, Rịa
Vũng Tàu, Daklak. Đến nay, 01 bộ giống ca cao gồm 8 dịng thương mại đã được cơng nhận để
nhân giống phục vụ sản xuất.
Tương lai của cây ca cao ở đồng bằng Sông Cửu Long, Đông Nam Bộ, Tây Nguyên rất hứa
hẹn, có thể từ một quốc gia vô tiếng tăm về sản xuất hạt ca cao, Việt Nam có thể bước lên thành
một cường quốc xuất khẩu hạt ca cao trên thế giới, như đã thành công với cây cà phê Robusta .
Theo đề án phát triển ca cao của Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn là đến năm 2015 đạt
60000 ha và đến năm 2020 đạt diện tích 80.000 ha.
1.1.2. Đặc điểm của cây ca cao

Ca cao là lồi cây thân gỗ nhỏ có thể cao đến 10 – 20 m nếu mọc tự nhiên trong rừng.
Trong sản xuất do trồng mật độ cao và khống chế sự phát triển thông qua tỉa cành nên cây thường
có chiều cao trung bình khoảng 5 – 7 m, đường kính thân 10-18 cm. Ca cao sinh trưởng tốt dưới
bóng che, do dó có thể trồng xen với một số loài cây kinh tế khác. Thời kỳ kinh doanh hiệu quả
có thể kéo dài từ 25 – 40 năm.
Hoa ca cao nhỏ, có đường kính khoảng 10 – 15 mm, hoa có 5 cánh trổ thành từng chùm nhỏ
trên gỗ cũ, trên thân và cũng như trên những cành hoặc trên những nhánh ở chỗ lá đã rụng. Nụ
hoa bắt đầu nở vào buổi chiều và nở hết vào buổi sáng hôm sau. Chỉ một phần rất nhỏ trong số
các hoa nở sẽ đậu thành trái, mà nhân tố chính cho việc thụ phấn là những con ruồi nhỏ
Ceratopoginidae.
Thời gian phát triển của quả từ khi kết trái đến chín thường trong khoảng 5-6
tháng. Ngồi ra, quả non hình thành trên cây ca cao khơng chín hết được, mà số lớn thường khô
héo và rụng khỏi cây.
Quả ca cao có chiều dài 10 - 30 cm, đường kính 7 - 9 cm. Quả có thể cân nặng từ 200 –
1000 g. Tuỳ theo từng lồi, hình dạng của quả thay đổi nhiều từ hình cầu, hình dài và nhọn, hình
trứng hoặc hình ống. Màu sắc của quả khá đa dạng, có loại trái màu xanh, loại màu vàng và loại
màu đỏ.
SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 2


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Đặc tính của quả ca cao là khi chín thì vỏ khơng nở bung ra và ít bị rụng khỏi cây. Mỗi quả
ca cao thường chứa 30 - 40 hạt được bao quanh bằng lớp nhầy. Lớp nhầy này có vị hơi ngọt và đó
chính là cơ chất cho quá trình lên men khi ủ hạt sau này.

1.1.3. Các Giống ca cao trồng ở Việt Nam.
Ca cao có 3 nhóm chính:

- Nhóm Criollo:
+ Có nguồn gốc từ Nam Mỹ
+ Quả dài nhọn, rãnh sâu mang mười khía.
+ Màu đỏ vàng hoặc cam khi chín
+ Phơi nhũ trắng ngà
+ Vỏ sần sùi, mềm mỏng dễ cắt

Hình 1.2: Nhóm ca cao Criollo

+ Quả chứa 20-30 hạt

+ Quả có chất lượng cao, rất thơm và ít đắng, sản lượng thấp giá cao, dễ sâu bệnh. (khỏang
15% sản lượng thế giới). Chủ yếu là sản xuất chocolate chất lượng cao.
- Nhóm Forastero
+ Có nguồn gốc thượng Amazone do người Brazil và Tây Phi
+ Quả trịn hình bầu dục, khơng có rãnh sâu
+ Nhị lép màu tím
+ Trái màu xanh hay Oliu khi chín có màu vàng.

Hình 1.3: Nhóm ca cao forastero

+ Vỏ trơn cứng
+ Quả chứa 30-40 hạt
+ Sản lượng khá cao, kháng bệnh tốt, nhưng kém chất lượng
hơn Criollo, được trồng nhiều trên thế giới (80%)
- Nhóm Trinotario: (là kết quả của sự tạp giao giữa hai lịai
Hình 1.4: nhóm ca cao Trinotario
Criollo và Forastero)
+ Quả dài, vỏ dày và cứng
+ Màu sắc xanh vàng, đỏ

+ Phôi nhũ màu tím nhạt
SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 3


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

+ Quả chứa 30 hạt hay nhiều hơn
1.1.4 Thành phần hóa học của ca cao [8]

Hình 1.5: Thành phần cấu tạo của trái ca cao
a. Thành phần hóa học vỏ quả (pod)
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của vỏ quả ca cao.
STT
1
2
3
4
5
6
7

Thành Phần
Protein
Chất xơ
Tro
NaOH
K
Ca

P

Trung bình (% của tổng chất khơ)
6,25
27,30
8,10
0,01
3,20
0,44
0,09

b. Thành phần hóa học của lớp cơm nhầy (pulp)
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của lớp cơm nhầy
Thành phần
Nước
Đường
Pentosan
Axit citric
Muối khóang

Tỷ lệ%
82-87
10-13
2-3
1-2
10

c. Thành phần hóa học của nhân
Bảng 1.3. Thành phần hóa học của nhân
Thành phần

Nước
SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Tỷ lệ %
32-39
Trang 4


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Cellulose
Tinh bột
Pentosan
Chất béo
Protein
Theobromin
Caffeine
Polyphenol
Axit
Đường sucrose
Muối khóang

2-3
4-6
4-6
30-32
8-10
2-3
1
5-6

1
2-3
2-3

1.1.5 Tình hình sản lượng ca cao trong nước và thế giới.[7]
- Trên thế giới
+ Tình hình sản xuất
Cây ca cao được trồng ở 50 quốc gia trên thế giới với diện tích khoảng 5 triệu ha, tuy nhiên
mức cung lại phụ thuộc vào 3 quốc gia chính là Bờ Biển Ngà, Indonesia và Ghana, trong đó Bờ
Biển Ngà là nước sản xuất nhiều ca cao nhất thế giới, chiếm 40,7% sản lượng toàn cầu, Indonesia
chiếm 12% sản lượng, Ghana chiếm 21%.
Sản lượng ca cao trên thế giới niên vụ 2003/04 lên tới 3,5 triệu tấn, tăng so với niên vụ
2002/03 là 13,8% .
Tây phi sản xuất ca cao chiếm 72,4% sản lượng ca cao thế giới. Từ giữa những năm 1970
đến nay sản lượng ca cao ở Đông Nam Á tăng nhanh và hiện chiếm 17%. Tại vùng Đông Nam Á,
ca cao được trồng ở một số nước: Indonesia, Philipin, Malaysia, Việt Nam, Papua New Guinea,
India và Srilanca và cho sản lượng khoảng 500.000 tấn. Ngược lại tại một số nước trồng ca cao
khác sản lượng lại giảm đi do một số nguyên nhân như tại Brazil sản lượng ca cao liên tục giảm
từ đầu những năm 1990 đến nay do bệnh tua mực (witches’ broom) tàn phá. Tại Malaysia, trong
năm 1992 diện tích trồng ca cao ước tính đạt 380.000 ha, nhưng đến năm 2001 thì giảm xuống
chỉ cịn 70.000 ha, giảm khoảng 80% diện tích.
Theo ICCO Annual report 2004/2005, sản lượng xuất khẩu ca cao trên thế giới niên vụ
2004/05 như sau:
- Châu Phi: sản lượng xuất khẩu niên vụ 2004/05 đạt 2.309.000 Tấn. Trong đó nổi bật là Bờ
Biển Ngà với sản lượng xuất khẩu cao nhất đạt 1.273.000 Tấn
- Châu Mỹ: Niên vụ 2004/05 xuất khẩu đạt 445.000 Tấn
SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 5

Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

- Châu Đại Dương và Châu Á: Niên vụ 2004/05 xuất khẩu đạt 534.000 Tấn
Trong niên vụ này Indonesia là nước xuất khẩu nhiều nhất trong khu vực đạt 435.000 Tấn
Tuy nhiên, niên vụ 2005 - 2006 (từ tháng 10/2005 đến 9/2006), thị trường ca cao thế giới sẽ
thiếu hụt khoảng 221.000 tấn do sản lượng ca cao niên vụ này giảm. Nguyên nhân sản lượng ca
cao thế giới giảm chủ yếu do sản lượng ca cao của Bờ Biển Ngà - nước sản xuất ca cao lớn nhất
thế giới, giảm khoảng 1 triệu tấn. Nigiêria - nước xuất khẩu cacao lớn thứ 4 thế giới, sau Bờ Biển
Ngà, Indonesia và Ghana - từng có 20 nhà máy chế biến cacao năm 1980, nhưng đến nay chỉ còn
3 nhà máy do lợi nhuận và sản lượng cacao đều giảm (từ mức 307 tấn/năm trong thập niên 80
xuống cịn 60 tấn năm 2003).
Bảng 1.4 Tình hình xuất khẩu ca cao trên thế giới
Quốc Gia

2000/01
147

2001/02
151

2002/03
2158

2003/04
2500

Bờ Biển Ngà

1212

1265

1320

1405

Ghana

395

341

497

736

Nigeria

177

187

165

175

Cameroon

133

131

140

145

Các nước châu Phi khác
Châu Á Thái Bình Dương

30
488

29
539

36
528

39
514

Indonesia
Malaysia

392
35

455
25

425
40

415
35

Các nước Châu Á khác
Châu Mỹ

61
418

59
371

63
416

64
438

Brazil

163

124

163

164

Các nước Châu Mỹ khác

255

247

253

274

Tây phi

Bảng 1.5: Sản lượng ca cao trên thế giới
Quốc Gia
Châu Âu

1999/00
1336

2001/02
1282

2003/04
1360

Đức

215

195

225

Hà Lan

436

418

445

Các nước khác
Châu Phi

685
368

669
422

690
455

Bờ Biển Ngà

235

290

305

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 6


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Các nước khác
Châu Mỹ

133
852

132
758

150
822

Brazil

202

173

202

Mỹ

448

403

410

202
404

182
413

210
540

Dương

92

105

120

Indonesia

115

105

180

Malaysia

197

203

240

Các nước khác
Châu Á Thái

Bình

Các nước khác

+ Tình hình tiêu thụ
Tiêu thụ ca cao trên thế giới ngày càng tăng với tốc độ 2 - 3% mỗi năm và ca cao chủ yếu
dùng để sản xuất chocolate. Ước tính, tiêu thụ ca cao thế giới năm 2004/05 tăng lên 3,23 triệu
tấn, và sẽ tăng thêm 3 triệu tấn vào năm 2008.
Trong thế kỷ 20, tiêu thụ ca cao tăng nhanh do kết quả trực tiếp của việc gia tăng nhu cầu
chocolate. Nhu cầu chocolate tăng do nhiều yếu tố như tăng thu nhập, tăng dân số, giá bán lẻ
giảm, sản phẩm làm từ ca cao phong phú, kỹ thuật tiếp thị hiện đại…
Các nước Tây Âu và Bắc Mỹ là thị trường tiêu thụ lớn nhất thế giới, chiếm 70% sản lượng
ca cao thế giới, riêng các nước liên minh Châu Âu (EU) tiêu dùng khoảng một nửa sản lượng ca
cao hàng năm trên thế giới (Bỉ là nước tiêu thụ ca cao nhiều nhất, bình qn 5kg/người).
Cuộc khủng hoảng tài chính năm 1997 đã làm giảm mức tiêu thụ ở Châu Á và đặc biệt là
Liên Xô trước đây, tuy nhiên kinh tế các nước này đang hồi phục nhanh và có tiềm năng phát

triển tốt.
Nhiều nhà phân tích cho rằng với giá ca cao hiện nay (1.200 USD/tấn) nhu cầu tiêu thụ sẽ
tiếp tục tăng dần như lâu nay là 3% năm và giá ca cao sẽ tăng trong những năm tới.
- Ở Việt Nam
+ Tình hình sản xuất
SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 7


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Theo ơng Nguyễn Văn Hồ, phó cục trưởng cục trồng trọt (Bộ Nơng nghiệp và phát triển
nông thôn) cho biết, cây ca cao ở Việt Nam dù khơi phục và phát triển từ khi có sự hỗ trợ của dự
án quốc tế Success alliance từ vài chục ha năm 2000 tăng lên 7.320 ha năm 2006, tăng lên 11.400
ha vào cuối năm 2007 và dự kiến đến 2015 đạt 60.000 ha.
Trong đó, có gần 1.000 ha đang cho thu hoạch, năng suất ban đầu đạt bình qn 0,8 tấn/ha,
ước tính sản lượng đạt 773 tấn. Nhiều mơ hình trồng ca cao đạt năng suất từ 1,5 tấn đến hơn 2 tấn
hạt khô/ha như: hộ ông Trần Hùng Sơn, xã Phú Đức, huyện Châu Thành (Bến Tre), hộ ông Đào
Văn Tuấn, xã Dăk Rla, huyện Đăkmil (Đăk Nơng), hộ ơng Hồng Văn Phi, xã Ea Sơ, huyện
Eakar (Đăk Lăk). Các nông dân Việt Nam, những người từng khiến cho giá cà phê trên thị trường
thế giới biến động mạnh sau khi sản lượng cà phê của họ đã tăng gấp đơi trong vịng 5 năm, giờ
đây đang gia tăng diện tích trồng cây ca cao với sự hỗ trợ của các công ty sản xuất chocolate nổi
tiếng thế giới, đại công ty chocolate Mars cùng với hai chính phủ Hoa Kỳ và Việt Nam đang hỗ
trợ cho một chương trình trị giá 4 triệu 500 ngàn đơ la, thực hiện trong vịng 4 năm, với mục đích
tăng gấp bốn lần diện tích ca cao ở Việt Nam.
Ơng Ross Jaax cho biết một phần của chương trình phát triển ca cao ở Việt Nam là giúp cho
nông dân sản xuất hạt ca cao lên men, là loại hạt được mua với giá cao hơn nhờ có mùi vị ngon
hơn vì nồng độ acid thấp hơn.
+ Tình hình tiêu thụ

Các cơng ty nước ngồi đang có xu hướng đến Việt Nam thu mua ca cao. Doanh nghiệp
trong nước cũng mạnh dạn đầu tư hàng triệu USD, xây dựng nhà máy chế biến ca cao. Chưa bao
giờ hạt ca cao được kỳ vọng như vậy.
Năm 2005, công ty TNHH Cargill Việt Nam, doanh nghiệp 100% vốn của Mỹ ở Đồng Nai,
đã chi ra cả tỷ đồng để thành lập trạm thu mua ca cao ở Bến Tre, sau đó thành lập tiếp trạm thu
mua ở Daklak, những địa phương có diện tích trồng ca cao lớn hiện nay.
Năm 2006, Cơng ty TNHH Thuận Kiều ở Bình Dương đã đầu tư xây dựng một nhà máy
chế biến ca cao đầu tiên của Việt Nam tại Bến Tre. Ông Lý Văn Phước, Giám đốc cơng ty, cho
biết nhà máy có vốn đầu tư dự kiến 5 triệu USD trong giai đoạn 1 và sẽ tăng lên 10 triệu USD sau
khi nguồn nguyên liệu trong nước dồi dào.

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 8


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Theo dự kiến, khi đi vào hoạt động vào năm tới, công suất chế biến của nhà máy Thuận
Kiều sẽ đạt 10.000 tấn ca cao hạt mỗi năm với thành phẩm là bơ ca cao, bột ca cao và gần như
toàn bộ được xuất khẩu.
Đối với thị trường tiêu thụ trong nước, công nghiệp chế biến ca cao ở nước ta đang phát
triển, như các nhà máy chế biến bánh kẹo ở Quảng Ngãi và TP.HCM cũng phải nhập nguyên liệu
bột và bơ ca cao, trong nước sản xuất cịn q ít khơng khơng cung cấp đủ cho thị trường nội địa.
Hàng năm, các nhà máy chế biến bánh kẹo, thức uống của Việt Nam phải nhập khoảng 1.000 tấn
ca cao bột và một số ít bơ ca cao tương đương khoảng 2.700 tấn hạt ca cao khơ.
1.2. Tìm hiểu về nước giải khát lên men
1.2.1.Giới thiệu:
Nước giải khát lên men là sản phẩm của quá trình lên men rượu chưa kết thúc. Tùy theo
nguồn nguyên liệu sử dụng, người ta chia nước giải khát lên men thành hai nhóm chính: nước

giải khát lên men từ nguyên liệu chứa tinh bột (còn gọi là bia) và nước giải khát lên men từ trái
cây (nước quả lên men). Dựa vào nguồn nguyên liệu mà ta có các sản phẩm như: nước giải khát
lên men từ dứa, sơri, cam, chanh dây…và tùy theo yêu cầu mà ta có hay khơng có bổ sung
CO2 vào trong nước giải khát.
Đặc điểm của nước quả lên men là trong thành phẩm, các q trình sinh học cịn tiếp diễn.
Do đó không thể bảo quản lâu quá hai ngày dù ở nhiệt độ thấp. Khi đã rót ra cốc mà để lâu thì
chất lượng nước giải khát cũng bị giảm rõ rệt sau 2÷3 giờ. Vì vậy nước quả lên men nói chung
thường chỉ sản xuất đủ tiêu dùng trong ngày và nên uống khi còn tươi.
Đặc điểm của nước quả lên men: nồng độ chất khơ hịa tan: 7÷9% khối lượng, độ chua:
2÷4, nồng độ rượu: 3÷4% thể tích, có ga (CO2): 3÷4g/l, thời gian tàng trữ để ổn định chất lượng:
3÷6 tuần, thời gian bảo quản: 2÷3 tháng, mùi thơm nhẹ dễ uống, men rượu nhẹ và mượt mà, hơi
ga nhẹ không làm cho người uống bị say.
1.2.2. Các thành phần chính của nước giải khát lên men.[3]
a. Cồn
Ethanol được hình thành trong quá trình lên men đường glucose, saccharose nhờ nấm men.
Hàm lượng ethanol lên men tự nhiên thường đạt từ 70-160cc/l ( khoảng 7-16 độ).

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 9


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Ethanol là thành phần quan trọng vì chính nhờ ethanol mà làm cho nước giải khát lên men
khác với nước giải khát bình thường. Ethanol có mùi thơm, vị hơi ngọt. Ethanol cùng với axit bay
hơi, đường và nhiều thành phần khác có trong nước giải khát lên men tạo nên mùi vị hấp dẫn
riêng biệt của nó. Vị của nước giải khát lên men được tạo lên từ tỷ lệ cân đối của 4 vị là : Vị chua
(axit hữu cơ), vị ngọt (Ethanol, glycerin, đường còn lại), vị chát (tanin, polyphenol), vị mặn (các
muối khóang)

b. Axit hữu cơ.
Nguồn gốc của các axit hữu cơ là từ quả và hình thành trong quá trình lên men. Axit là một
thành phần quan trọng của nước giải khát lên men. Tổng axit thường được cung cấp từ quả là
chính khoảng 4-5 g/l làm cho pH của nước giải khát từ 2,8-3,5. Axit hữu cơ có trong nước giải
khát thường chia làm 2 nhóm là: Nhóm có tác dụng tốt cho nước giải khát lên men và nhóm có
tác dụng xấu.
Vai trị của các axit là tham gia tạo vị (vị chua) và tạo pH thấp từ đó làm ổn định sản phẩm.
Axit hữu cơ trong nước giải khát cịn có một tác dụng là ngăn cản hoạt động của các khuẩn
làm hỏng nước giải khát, ví dụ: Một số các axit sau : Axit tatric 1,5 – 2 g/l, axit malic 0-4 g/l,
axit xitric 0 - 0,5 g/l, axit oxalic 0,06 g/l, các axit này thuộc loại các axit có tác dụng tích cực đến
mùi vị và cịn có tác dụng làm ổn định nước giải khát lên men trên phương diện chúng ngăn cản
hoạt động của các vi khuẩn gây hại. Tuy nhiên các axit này cũng có tỷ lệ cân đối nếu cao quá
cũng làm cho nước giải khát lên men có vị khơng hài hịa.
Ngồi ra cịn có một số axit khác như : Acetic, lactic, formic, butytric nhưng hàm lượng rất
nhỏ, các axit này nếu hàm lượng cao sẽ làm cho nước giải khát lên men có vị kém. Đặc biệt, đối
với axit cần lưu ý là : Trong lên men tự nhiên thường tạo ra 0,4g acetic, nếu vượt quá hàm lượng
này sẽ làm cho vị chua thay đổi đáng kể và không thể uống được.
Tỷ lệ axit hữu cơ / ethanol / tanin hay sự cân đối giữa vị ngọt, vị chua và vị chát là yếu tố quan
trọng ảnh hưởng rất lớn tới mùi vị của nước giải khát lên men.
c. Đường
Đường là thành phần còn lại sau lên men trong đó chủ yếu là Glucose, fructose và phần
nhỏ galactose. Ngồi ra cịn có các loại đường khác đặc biệt đường nghịch đảo đã tạo nên mùi
thơm dễ chịu cho nước giải khát thành phẩm. Thành phần đường còn lại cũng là yếu tố tham gia
tạo vị cho sản phẩm. Nếu trước khi lên men bổ sung đường saccharose thì tồn bộ bị thủy phân
SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 10


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

thành đường khử, vì vậy nếu phát hiện thấy đường saccharose trong nước giải khát thành phẩm
tức là đường pha thêm.
d. Tro và các chất muối
Trong nước giải khát lên men có nguồn gốc từ nguyên liệu và một phần được bổ sung từ
ngòai vào để nâng cao hiệu quả lên men. Một số chất khóang nhu : P; S; K; Na; Ca; Mg; Si; Se;
Mn; Br; Cl; I; Al ... các ch?t khoáng này có thể tồn tại dưới dạng tự do hoặc có thể ở các dạng
muối. Với mỗi quả khác nhau sẽ có hàm lượng khống và muối khác nhau. Hàm lượng trong
nước giải khát lên men khoảng từ 1,5 - 3g/l.
Vai trị của chất khống trong nước giải khát lên men là làm tăng giá trị dinh dưỡng và giá
trị chữa bệnh cho con người. Đồng thời chất khống cịn có vai trò quan trọng là tham gia tạo vị
đậm đà cho nước giải khát và cùng với vị ngọt, vị chua, vị chát tạo nên vị hài hòa cho nước giải
khát nên men.
e. Vitamin
Vitamin trong nước giải khát lên men chủ yếu là do nguyên liệu cung cấp và một phần
được bổ sung từ ngoài vào. Các vitamin gồm: Vitamin nhóm B, vitamin C vitamin A và các ch?t
ti?n vitamin A. Hàm lu?ng vitamin trong thành phần phụ thuộc rất lớn vào nguyên liệu, mỗi loại
quả khác nhau sẽ có hàm lượng vitamin khác nhau. Vì vậy quá trình lên men cần điều chỉnh lại
thành phần vitamin của nước quả, cần có phần bổ sung thêm vitamin, q trình lên men không
phá hủy hết vitamin của nước quả. Thực ra lên men là một kỹ thuật tốt để giữ lại các vitamin của
nước quả.
f. Polyphenol
Các polyphenol phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu và kỹ thuật sản xuất hàm lượng của
chúng sẽ khác nhau nếu nguyên liệu khác nhau và kỹ thuật sản xuất khác nhau. Đối với nước giải
khát lên men polyphenol có vai trị:
- Tạo màu cho nước giải khát : Trong đó flavonol cho màu vàng, antoxian cho
màu đỏ.
- Tạo vị chát.
- Ổn định thành phẩm, kéo dài thời gian bảo quản do các polyphenol và tanin có
khả năng kháng khuẩn mạnh.

Tuy nhiên cũng cần lưu ý rằng : Tanin dễ bị oxi hóa làm cho nước giải khát lên men có màu
sẫm lại, đây là yếu tố khơng tốt cần phải lưu ý trong q trình xử lý dịch quả trước khi lên men.
SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 11


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Nếu hàm lượng polyphenol cao sẽ làm cho nước giải khát lên men có vị chát mạnh, ảnh hưởng
không tốt đến mùi vị và làm cho vị bị kém đi. Đồng thời sẽ tạo nên hàm lượng tanin cao gây kết
tủa protein của nước quả làm cho nước giải khát bị đục .
1.2.3. Nguyên liệu chế biến nước giải khát lên men[3]
1.2.3.1. Yêu cầu với nguyên liệu
Chất lượng của nước giải khát lên men phụ thuộc nhiều yếu tố. Trong đó 60% nguyên liệu
quyết định còn lại 40% là do kĩ thuật tạo nên.
Việc lựa chọn nguyên liệu cho sản xuất nước giải khát lên men phải được xem xét kỹ lưỡng,
phải thỏa mãn các điều kiện về dinh dưỡng, giá cả, mùa vụ, trữ lượng,
các điều kiện khác .
Tất cả các loại quả có chứa đường, protein, vitamin, khống, axit hữu cơ...khơng chứa
nhiều tanin đều có thể sử dụng để lên men nước giải khát. Các loại quả khác nhau sẽ khác nhau ở
chỗ lên men khó hay dễ, xử lý đơn giản hay phức tạp, thành phần bổ sung khác nhau thế nào.
Vì thế mà các loại nước giải khát lên men là những quả có hàm lượng đường trung bình từ
15 ÷ 18 độ Bx, ví dụ như: nho, xồi, vải thiều ,dứa...là nhưng quả rất thích hợp để lên men nước
giải khát. Trong trường hợp quả có độ đường thấp phải thêm đường cho đạt nồng độ tiêu chuẩn,
điều chỉnh pH thích hợp. Ngồi việc điều chỉnh thành phần thì việc xử lý quả trước khi lên men
cũng đòi hỏi phải có kĩ thuật phù hợp cho từng loại nguyên liệu .
Thành phần nước quả thích hợp với hoạt động của men tối thiểu các chất sau đây:
- Axit amin, vitamin, muối khống thực hiện vai trị xúc tác với một lượng rất nhỏ.
- Polyphenol - Tanin làm cho nước giải khát có màu hấp dẫn và đóng góp vào việc ức chế

khuẩn hại của enzime oxy hóa.
- Chất sản sinh mùi thơm ảnh hưởng đến hương vị của nước giải khát lên men.
1.2.3.2. Các kĩ thuật và biện pháp nâng cao chất lượng nước giải khát lên men
a. Các kĩ thuật.
* Kĩ thuật chống oxy nước quả.
Do tiếp xúc với oxy của khơng khí, các enzyme trong nước quả hoạt động mạnh một cách
khác thường, trong các enzyme này cần chú ý các enzyme oxy hóa khử (oxydodeductase) sinh
hóa gọi tên là polyphenola oxydase làm cho nước quả bị oxy hóa nhanh chóng. Q trình oxy hóa
SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 12


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

nước quả sẽ gây ra nhiều biến đổi bất lợi làm giảm chất lượng của dịch quả trước khi lên men,
ảnh hưởng không tốt đến chất lượng của nước giải khát sau này như:
- Mùi thơm của nước quả giảm do các chất mùi bị phá hủy, do q trình oxy hóa.
- Tanin tăng do oxy hóa các polyphenol. Lượng tanin tăng sẽ làm cho vị chát của nước giải
khát lên men tăng, vị của nước giải khát sẽ khơng hài hịa và đặc biệt ảnh hưởng đến sự sống của
nấm men.
Màu sắc của nước quả bị sậm lại cũng làm cho màu sắc của nước giải khát lên men thay đổi
đáng kể. Có thể gây hiện tượng kết tủa enzym do muối sắt, muối đồng ở thể oxy hóa khử.
Vậy nên cần lưu ý các biện pháp nhằm hạn chế sự oxy hóa nước quả như:
- Không làm dập nát quả trong suốt quá trình thu hái vận chuyển.
- Sau khi làm dập hoặc ép nước cần tiến hành lên men ngay .Nếu để chậm dù
chỉ 1 vài giờ, chất lượng của nước quả cũng giảm đi đáng kể.
Sử dụng các biện pháp hóa lý như:
- Tiến hành ép lọc dịch quả trong thiết bị chứa đầy CO2, không cho dịch quả tiếp xúc với
oxy .

- Thêm chất chống oxy hóa vào nước ép quả.
- Có thể xử lý nhiệt dịch quả để hạn chế oxy hóa. Khi xử lý nhiệt thì enzym oxy hóa khử sẽ
bị vơ hoạt và giảm bớt lượng oxy hịa tan vào dịch quả từ đó hạn chế oxy hóa .
* Kĩ thuật chuẩn bị nấm men.
Trong kĩ thuật chế biến nước giải khát lên men, cần thiết phải đưa vào nước quả một lượng
tế bào nấm men nhất định. Nguồn men giống có thể từ ba nguồn chính sau :
- Từ men giống (ống giống thuần chủng ).
- Sử dụng bánh men cổ truyền.
- Lên men tạo nguồn men giống cho các mẻ lên men sau.
* Kĩ thuật theo dõi lên men.
Trong quá trình lên men nước giải khát. Kĩ thuật theo dõi quá trình lên men là công việc rất
quan trọng, nếu không được theo dõi chu đáo có thể dẫn đến hỏng cả mẻ lên men bất thường
hoặc chất lượng của nước giải khát sẽ kém đi. Nội dung cần theo dõi ở đây là nhiệt độ và tốc độ
lên men.
- Theo dõi nhiệt độ:
SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 13


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Cần đo nhiệt độ vài lần trong ngày, nhiêt độ trung bình của dịch quả là khoảng 20 ÷ 28 0C.
Nếu nhiệt độ của nấm men lên tới 34÷ 35 0 C là nấm men ngừng hoạt động. Do nhiệt độ hô hấp
của tế bào nấm men ln sinh ra trong q trình sống nên nấm men ln có nhiệt độ cao hơn
nhiệt độ của mơi trường từ 2 ÷ 30C
- Theo dõi lên men.
Phải tạo điều kiện cho quá trình lên men nhanh và chuyển hết đường thành ethanol. Nếu
lượng đường còn lại cao và nồng độ ethanol thấp sẽ là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật có hại
phát triển, làm hư hỏng nước giải khát lên men.Vậy khắc phục vấn đề này cần phải:

+ Sử dụng loại men tốt, số lượng tế bào đảm bảo.
+ Đảm bảo lượng oxy cho thời kì đầu của quá trình lên men.
b. Các biện pháp nâng cao chất lượng nước giải khát lên men.
* Điều chỉnh thành phần đường.
Mỗi loại quả có thành phần đường khác nhau, vì thế dịch quả đem lên men cần phải điều
chỉnh hàm lượng đường sao cho phù hợp với quá trình lên men.Tổng lượng đường cần đạt đến
của nước giải khát lên men là từ 15 ÷ 18 độ Brix tương đương với 150 ÷ 180 g/l. Vậy nên hàm
lượng đường bổ sung vào dịch lên men của mỗi quả là khác nhau.
* Điều chỉnh pH.
PH thích hợp cho lên men là 4-5. Mội loại quả có một pH khác nhau, độ pH các lọai quả
chua trung bình như: dứa, cam, dâu, vải, xoài ở trong giới hạn 2,8 ÷ 3,8. Trường hợp pH thấp hơn
người ta cho thêm kali tactrat trung tính hoặc Na2CO3 hoặc CaCO3 để trung hịa axit có trong dịch
quả. Nếu pH cao hơn thì phải dùng thêm một axit không độc hại như: axit xitric, axit tatric để làm
tăng độ chua của dịch quả.
Một biện pháp đơn giản để điều chỉnh pH là trộn những quả chín với những quả xanh theo
một tỉ lệ nhất định.
* Điều chỉnh các chất kích thích lên men.
Nhằm giúp cho quá trình lên men đạt hiệu quả tốt hơn, khi lên men nước giải khát người ta
thường bổ sung thêm muối s’ufat amon (NH4)2SO4 hoặc cacbonat
amon (NH4)2CO3 với lượng dùng 0,05 ÷ 0,1 g/l dịch lên men, đồng thời bổ sung hỗn hợp
vitamine. Nếu khơng có hỗn hợp vitamine thì phải bổ sung vitamine B1 với hàm lượng 0,5 mg/l.
SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 14


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

1.3. Bản chất của quá trình lên men[6]
Lên men là một q trình oxy hóa-khử xảy ra trong cơ thể sinh vật nhằm cung cấp năng

lượng và các hợp chất trung gian cho tế bào sinh vật.
Dù các q trình lên men có khác nhau về hình thức, cơ chế, tiến trình phản ứng, sản phẩm
cuối, hệ vi sinh vật tham gia, hệ enzyme xúc tác…nhưng các q trình lên men có bản chất cơ
bản giống nhau.
Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong quá trình lên men là những phản ứng chuyển Hydro và
điện tử (e- và H+). Các enzyme xúc tác cho quá trình này là các enzyme oxy hóa khử
(dehydrogenase, oxydase…) chủ yếu từ vi sinh vật. Như vậy, thực chất các q trình lên men là
các q trình oxy hóa khử sinh học để sinh năng lượng và các hợp chất trung gian. Năng lượng
này rất cần thiết cho các họat động sống của vi sinh vật như sinh trưởng, phát triển, sinh sản…
Tùy theo chủng vi sinh vật , môi trường, điều kiện lên men mà chúng ta thu được các sản phẩm
chính, phụ khác nhau.
Trong q trình oxy hóa-khử sinh học, hydro được tách khỏi cơ chất ban đầu nhờ enzyme
dehydrogenase và chuyển đến những chất tiếp nhận khác nhau. Tùy theo chất tiếp hận hydro từ
cơ chất mà người ta phân biệt các dạng lên men và hô hấp như sau:
 Hơ hấp yếm khí: Hydro được tách ra khỏi cơ chất và chuyển đến chất nhận là chất hữu cơ
chưa no. Sau khi nhận hydro các chất này tạo thành cá chất hữu cơ nhất định, đây chính là sản
phẩm của q trình lên men tích tụ trong mơi trường (ví dụ etanol. Acid lactic…). Trong lên men
rượu, hydro được tách ra từ quá trình phân hủy glucose, được chuyển hóa đến acetaldehyde
(CH3CHO) hình thành trong q trình đường phân và tạo thành etanol trong điều kiện thiếu oxy.
 Hơ hấp hiếu khí: Hydro được tách ra từ cơ chất hữu cơ, trải qua hàng lọat các quá trình
trung gian, cuối cùng kết hợp vi sinh vậtới oxy để tạo ra H 2O. Ví dụ acid pyruvic bị oxy hóa hịan
tịan trong chu trinh Krebs, qua hàng lọat sản phẩm trung gian cuối cùng tạo ra CO 2, H2O và giải
phóng năng lượng. Qúa trình hơ hấp hiếu khí giải phóng ra năng lượng lớn cung cấp cho quá
trình họat động sống của cơ thể vi sinh vật.

 Hơ hấp kị khí: Các vi sinh vật sống trong điều kiện hiếu khí thường có thể sống trong
điều kiện kị khí hoặc kị khí khơng bắt buộc hịan tịan. Chất nhận điện tử và hydro cuối cùng
khơng phải là oxy mà là nitrat hay sulfat. Kiểu chuyển điện tử và H + này giúp cho vi khuẩn oxy

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 15


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

hóa hịan tịan cơ chất mà không cần đến sự tham gia của oxy phân tử. So với q trình lên men
trong hơ hấp kị khí thì vi sinh vật thu được nhiều năng lượng hơn.
1.4. Cơ chế của quá trình lên men rượu.[6]
Lên men rượu là một quá trình sinh học rất phức tạp, có sự tham gia củ nấm men
Saccharomyces, trải qua hàng lọat các phản ứng vi sinh với sự tham gia của nhiều lọai enzyme
xúc tác khác nhau.
Phương trình tổng quát của lên men rượu:
C6H12O6

C2H5OH + 2 CO2 + 27 Kcal.

Trong lên men rượu, sản phẩm chính là khí CO 2 và ethanol. Ngòai ra còn rất nhiều sản
phẩm phụ và trung gian như acid, este, aldehyte và các rượu cao phân tử.
Nấm men là tác nhân của quá trình lên men rượu với đường là cơ chất chính. Đầu tiên,
đường và các chất dinh dưỡng của môi trường được hấp thụ trên bề mặt của tế bào nấm men, sau
đó khuyếch tán qua màng bán thấm vào bên trong tế bào nấm men. Trong khi nước ra vào tự do
qua màng tế bào nấm men thì đường và các chất dinh dưỡng khác được màng tế bào chỉ cho đi
vào mà khơng cho đi ra. Vì vậy, đường bị chuyển hóa qua một chuỗi phản ứng enzyme để tạo
thành sản phẩm cuối cùng là rượu etylic và CO2.
Ở đây nhờ hoạt động trao đổi chất của tế bào nấm men, đường được chuyển hóa theo con
đường đường phân Embden-Meyerhof-Parnas (EMP-gồm 10 phản ứng), qua hàng loạt các sản
phẩm trung gian và tạo thành acid pyruvic:

Acid pyruvic dưới tác dụng của enzymee pyruvatedecarboxylase bị khử thành

acetaldehyde và CO2:
pyruvatedecarboxylase
Acid pyruvic

Acetaldehyde

Sau đó acetaldehyde bị khử thành rượu ethylic dưới tác dụng của enzymee
alcoldehydrogenase của nấm men:

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 16


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Acetaldehyde

Rượu ethylic

Theo Pasteur, nếu coi lượng đường có trong mơi trường lên men là 100% thì sau khi lên
men sẽ cho ta 44,4% là rượu ethylic; 46,6% CO2; 3,3% glycerin; 0,6% acid succinic.
Tùy theo điều kiện lên men, nhiệt độ, pH môi trường mà quá trình lên men rượu xảy ra
theo nhiều chiều hướng tạo các sản phẩm chính, phụ khác nhau.
Trong tế bào nấm men, nhờ hoạt động sống của tế bào, nhờ sự xúc tác hàng loạt của các
enzyme mà những phản ứng sinh hóa rất phức tạp xảy ra và dẫn đến tổng hợp những chất này,
phân hủy chất kia. Rượu Etylic và CO 2 tạo thành liền thóat ra khỏi tế bào và khuyếch tán rất
nhanh vào trong mơi trường.
Khí CO2 thoát ra, bám vào tế bào nấm men. Khi bọt khí CO 2 đủ lớn thì lực nâng của nó
vượt quá trọng lượng tế bào nấm men và thế là bọt khí CO 2 cùng với tế bào nấm men nổi lên trên

bề mặt dịch lên men. Khi gặp không khí, CO 2 thóat ra đi vào mơi trường khơng khí cịn tế bào
nấm men bị chìm xuống. Điều này rất có lợi là khiến cho sự trao đổi chất trong tế bào trở nên
mạnh mẽ hơn và sự lên men cũng tăng nhanh lên một cách tương ứng.
Lên men rượu ở mơi trường pH = 4÷5, trong điều kiện yếm khí. Sản phẩm chính là
rượu, sản phẩm phụ là glycerin. Quá trình lên men rượu trải qua 2 thời kỳ chính: thời kỳ cảm
ứng và thời kỳ tĩnh.
 Thời kỳ cảm ứng
Ở giai đọan này, chất tiếp nhận hydro của Enzyme alcoldehydrogenase là acetaldehyde
được tạo thành chưa đủ, do đó enzyme sẽ chuyển hydro đến cho aldehyde phosphatglycerinic.
Enzyme
C6H12O6

CH2O (P)

CH
Phosphatase

NAD.H2 NAD+
CHOH

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

CH2OH

CHOH

Trang 17

CHOH

Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

CH=O
Glucose

Glyceraldehyde -3-phosphate

CH2OH

CH2OH

Glycerin-3-phosphate

Glycerin

Dưới tác dụng của Enzyme Phosphatase, phosphatglycerin bị thủy phân để tạo thành
Glycerin. Như vậy trong mơi trường sẽ hình thành glycerin và CO2.
 Thời kỳ tĩnh
Đến lúc này, lượng acetaldehyde là cơ chất bình thường của enzyme alcoldehydrogenase
được tạo thành đã có nhiều, nên enzyme sẽ chuyển hydro đến cho cơ chất của nó và rượu etylic
được tạo thành từ đây.

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 18


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

CH2O (P)

CH2OH

Glucose
CHOH
C6H12O6

CH2O (P)

Hexokinase

Glucose -6-phosphat
CH2OH

CHOH

CHOH
CH2OH

Glycerin

Photphoglucoza isomerase
Phosphatglicerin

CH=O

Fructose -6- Phosphate

NAD

NAD.H2
PhosphoFructokinase
Fructose -1,6- diphosphate
CH3
CH3

+

CH3

Aldolase
CH=O
C=O
Triophosphat izomerase
Glyceraldehyde -3-phosphate

+ CO2

CH2OH

COOH

Glyceraldehyde phosphatdehydrogenase
Etanol
Glycerin
được
tạo nên trong thờiAcetataldehyde
kỳ cảm ứng nên nó chỉ là sản phẩm
phụ trong mơi
Acidchỉ

-1,3diphosphoglyceric
trường acid.
phosphoglyceratkinase
Phương trình phản ứng tổng qt của q trình lên men:
Acid -3- phosphoglyceric
C6H12O6 + 2ADP + 2H
2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP + 2H2O
3PO4
Phosphoglycerat-mutase
Thực tế cho thấy rằng, sự lên men rượu sẽ xảy ra một các bình thường để cho ta sản phẩm
Acid -2- phosphoglyceric
chủ yếu là rượu và một số sản phẩm khác như: glicerin, …chỉ trong điều kiện pH môi trường từ
Enolase
4-5 và môi trường thật yếm khí.
Trong điều kiện yếm khí thì sự lên men xảy ra rất mạn mẽ (nghĩa
là ettanol tạo
thành
sẽ nhiều) nhưng sự phát triển của nấm men hầu như khơng có. Khi có khơng
Acid
phosphoenolpyruvic
khí thì sự lên men yếu đi vì nấm men sẽ thu năng lượng cần thiết cho sự phát triển của chúng
Pyruvat kinase
bằng con đường hơ hấp hiếu khí, nghĩa là bằng cách oxy hóa sinh học glucose đến CO2 và H2O.
Acid pyruvic
Quá trình
lên men rượu từ glucos bao gồm quá trình đường phân và quá trình chuyển
Pyruvat thành etanol:

Gpyruvate - decarboxylase

Acetaldehyde
SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh
Thy
aldodeshydrogenase
Etanol

Trang 19

aceton phosphate
Hình 1.5: Quá trình lên men rượu Dihydroxy
etylic


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trìh lên men rượu.[6]
 Nồng độ đường
Ảnh hưởng lớn đến hiệu suất lên men. Nấm men chỉ có thể lên men đường thành rượu trong
khỏang nồng độ đường phù hợp từ 10-18%, nồng độ đường quá cao sẽ ức chế nấm men, và năng
lực lên men giảm, khi nồng độ đường từ 30-40% sự lên men gần như đình chỉ. Nồng độ đường
thấp quá cũng làm giảm năng lực lên men.
 Ảnh hưởng oxy
Nấm men là lọai vi sinh vật hô hấp tùy tiện. Trong điều kiện yếm khí nó sẽ lên men đường
tạo rượu và CO2. Cịn trong điều kiện đầy đủ oxy, nó có khả năng oxy hóa đường thành CO 2 và
H2O, đồng thời sinh sản, phát triển mạnh, sự kìm hãm lên men rượu bằng oxy gọi là “hiệu ứng
Pasteur”.
Do vậy trong sản xuất rượu, giai đọan đầu cần tạo điều kiện hiếu khí, để nấm men sinh sản,
phát triển đủ tế bào cần thiết cho q trình lên men rượu. Sau đó phải yếm khí tuyệt đối để nấm
men chuyển hóa đường thành rượu.
Tuy vậy, khi co đầy đủ oxy cũng có một lượng rượu nhỏ tạo thành.

 Ảnh hưởng pH
pH có ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men, tạo sản phẩm chính và phụ khác nhau. Nếu pH
4-5 lên men rượu bình thường tạo sản phẩm chính là etanol, đây là điều kiện cần thiết cho quá
trình lên men rượu.
 Ảnh hưởng nhiệt độ
Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng lớn đến nấm men và sự lên men. Thông thường nhiệt độ phù
hợp cho sự lên men là 28-300C. Nhiệt độ khỏang hơn 500C và dưới 00C sự lên men hầu như đình
chỉ.

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 20


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

 Ảnh hưởng nồng độ rượu tạo thành.
Rượu tạo ra trong quá trình lên men có ảnh hưởng đến sự lên men. Thơng thường nấm men
lên men đến nồng độ rượu đạt 12-14%. Một số nấm men có thể lên men đạt nồng độ rượu cao
hơn sẽ ức chế nấm men và hầu như kìm hãm lên men rượu.
1.6. Tác nhân của quá trình lên men rượu : [2,6,12]
Tác nhân chính của q trình lên men rượu là nấm men. Nấm men đóng vai trị quyết định
trong sản xuất nước giải khát lên men trái cây vì quá trình trao đổi chất của tế bào nấm men là
q trình chuyển hóa ngun liệu thành sản phẩm. Q trình chuyển hóa này gắn liền với sự
tham gia của hệ enzymee trong tế bào nấm men.

1.6.1 Chủng loại nấm men: phân loại theo hình thái học hoặc sinh lý học (độ lớn, hình dạng
thơng thường của nấm men hay loại đường chuyên dùng), nấm men dùng trong sản xuất nước
giải khát lên men có hình oval (hình trng) hoc trũn vi ng kớnh trung bỡnh khong
5ữ10àm. Nm men chìm thường biểu hiện từng đơi hoặc đơn lẻ. Nấm men nổi thường biểu hiện

thành hình nhánh, hình chuỗi.
Trong sản xuất nước giải khát lên men nói chung, người ta sử dụng cả nấm men nổi và nấm
men chìm. Cả nấm men nổi và nấm men chìm đều có những đặc điểm cơ bản giống
nhau, tuy nhiên giữa chúng cũng có những đặc điểm riêng.
1.6.2. Dinh dưỡng nấm men
 Dinh dưỡng cacbon.
Các hợp chất hữu cơ khác nhau như các lọai đường và dẫn xuất, các rượu, acid hữu cơ, acid
amin… có thể là nguồn dinh dưỡng cacbon của nấm men. Ở đây cũng cần phải lưu ý rằng: nấm
men không sử dụng trực tiếp được tinh bột cũng như cellulose và hemicellulose.
Các nguồn C dinh dưỡng trước hết phải kể đến các lọai đường. Đường glucose thuộc lọai
đường 6 được tất cả các lòai nấm men sử dụng. Glucose được coi như nguồn C vạn năng đối với
vi sinh vật. Nhiều lồi nấm men, trong đó có giống Saccharomyces lên men rượu, không sử dụng
được pentose (thuộc loại đường 5C).
SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 21


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Tỷ số các đường được nấm men sử dụng là đặc điểm riêng của từng lồi. Các lịai
Saccharomyces lên men rượu vang sử dụng glucose, fructose, maltose, saccharose và galactose,
rafinose chỉ sử dụng được một phần. Còn các disacharide (maltose và saccharose) trước khi được
nấm men sử dụng phải qua thủy phân sơ bộ thành đường đơn nhờ enzyme tương ứng của nấm
men.
 Dinh dưỡng nitơ.
Nguồn nitơ được nấm men sử dụng tốt là các muối amoni của acid vơ cơ cũng như hữu cơ.
Đó là amoni sunfat, phosphat rồi đến các muối acetat, lactat, malat và succinat.
Trong mơi trường có muối amoni, đặc biệt là sulfat, thì nấm men sẽ sử dụng gốc amoni
trước, gốc acid cịn lại sẽ sử dụng sau hoặc ít sử dụng sẽ làm cho mơi trường acid hóa, giảm pH.

Trong môi trường lỏng amoniac (NH 3) ở dạng NH4+ gần với tiền chất của nitơ hữu cơ và là
nguồn nitơ rất dễ cho nấm men sử dụng, chỉ xếp sau các acid amin. Nấm men còn sử dụng được
urê và pepton. Trong môi trường lỏng urê sẽ bị urease của nấm men phân ly thành NH4+ và CO2.
Nấm men tiêu hóa rất tốt các acid amin, cịn pepton kém hơn và hồn tồn khơng sử dụng
được protein. Các muối amon được nấm men sử dụng tốt hơn các acid amin. Trong q trình ni
cấy nấm men các acid amin vừa là nguồn nitơ vừa là nguồn cacbon dinh dưỡng.
Đa số nấm men khơng đồng hóa được nitrat.


Dinh dưỡng khống

Các nguyên tố vô cơ trong nuôi cấy vi sinh vật nói chung, trong đó có nấm men, phospho
được quan tâm trước hết, sau đó là kali và magiê, lưu huỳnh…


Dinh dưỡng các chất sinh trưởng

Những chất kích thích sinh trưởng là các vitamin, các base purin và pyrimidin, một số acid
amin. Những nhân tố sinh trưởng cơ bản đối với nấm men khơng có sắc tố là 6 vitamin nhóm B:
inositol (vitamin B8), biotin (vitamin B7 hay H), acid pantotenic (B5), tiamin (B1), pyridoxin (B6),
acid nicotinic (B3 hay PP).
Trong công nghiệp thường dùng các nguồn vitamin là cao ngô, cao nấm men, nước chiết
cám, dịch thủy phân đậu tương bằng enzyme và đặc biệt là rỉ đường.
SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 22


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

1.6.3. Sinh trưởng nấm men
Khi cấy nấm men hay vi sinh vật nói chung vào môi trường dinh dưỡng, chúng sẽ sinh sản
cho đến khi cơ chất dinh dưỡng cần thiết ở trong môi trường giảm tới mức thấp nhất. Khi đó sinh
trưởng của chúng chậm dần và ngừng hẳn, cũng có thể tế bào cịn phân chia tiếp nhưng sự tăng
sinh khối khơng đáng kể.
Quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật nói chung, trong đó có nấm men, chia làm
4 giai đoạn:
Pha lag (pha tiềm phát hay pha làm quen): đây là giai đoạn nấm men mới được
cấy vào môi trường còn chưa sinh sản.Vận tốc sinh trưởng coi như bằng khơng. Nấm men
cịn trải qua giai đoạn thích nghi với mơi trường mới, trong đó một số tế bào bị ức chế, thậm
chí có thể bị chết. Số lượng tế bào nấm men ở giai đoạn này là không tăng hoặc tăng không
đáng kể, nhưng khối lượng tế bào tăng mạnh (protein, acid nucleic, các enzyme). Trong môi
trường càng đầy đủ chất dinh dưỡng giống nấm men cấy vào càng trẻ khỏe thì pha lag càng
ngắn.
Pha logarit (pha phát triển chỉ số hay pha phát triển theo cấp số nhân): trong pha này, tế
bào vi sinh vật nào khác phát triển theo cấp số nhân với tốc độ sinh sản là cực đại. Kích
thước trung bình của tế bào nấm men ở pha này nói chung là nhỏ nhất, vì chúng cịn phải
sinh sản (nảy chồi, phân chia tế bào).
Pha ổn định: trong pha này các tế bào sống là ổn định và mật độ quần thể là tối đa.
Cũng có nghĩa là số lượng tế bào sinh ra bằng số lượng tế bào chết.
Pha suy vong: các tế bào sống giảm dần và tế bào chết tăng dần, một số tế bào chết bị
tự phân do các enzyme protease nội bào. Các tế bào sống trở nên già đi, kích thước nhỏ lại,
biến dạng và tế bào chết xuất hiện dạng hạt. Tế bào chết bị tự phân trở nên trống rỗng và
bên trong còn các hạt chất béo nhỏ.
1.6.4. Sinh sản và chu kỳ sống
Nấm men có 2 kiểu sinh sản: sinh sản vơ tính và sinh sản hữu tính.

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 23

Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Sinh sản vơ tính: trong điều kiện bình thường, nấm men thuộc giống
Saccharomyces sinh sản bằng cách nảy chồi. Ở điều kiện thuận lợi nấm men sinh sơi nảy
nở nhanh, quan sát dưới kính hiển vi thấy hầu như tế bào nấm men nào cũng có chồi. Khi
một chồi xuất hiện các enzymee thủy phân sẽ làm phân giải phần polysaccaride của thành
tế bào làm cho chồi chui ra khỏi tế bào mẹ. Vật chất mới được tổng hợp sẽ được huy động
đến chồi và làm chồi phình to dần lên, khi đó sẽ xuất hiện một vách ngăn giữa chồi và tế
bào mẹ. Thành phần của vách ngăn cũng tương tự như thành tế bào. Khi tế bào chồi tách
khỏi tế bào mẹ ở chỗ tách ra còn giữ lại một vết sẹo của chồi, trên tế bào con cũng mang
một vết sẹo, các vết sẹo này có thể thấy rõ khi xử lý bằng thuốc nhuộm primulin hay
calcafluor rồi quan sát dưới kính hiển vi huỳnh quang. Dưới kính hiển vi điện tử càng có thể
thấy rõ hơn.

Hình 1.6: Phương thức sinh sản nảy chồi
Sinh sản hữu tính: khi gặp điều kiện khơng thuận lợi, nó có thể sinh sản theo
phương pháp tạo bào tử. Bào tử túi được sinh ra trong các túi. Hai tế bào khác giới (mang dấu
+ và dấu -) đứng gần nhau sẽ mọc ra 2 mấu lồi. Chúng tiến lại gần nhau và tiếp nối với nhau.
Chỗ tiếp nối sẽ tạo một lỗ thơng và qua đó chất nguyên sinh có thể đi qua để tiến hành phối
chất, nhân cùng đi qua để tiến hành phối nhân. Sau đó nhân phân cách thành 2, thành 4, thành
8. Mỗi nhân được bao bọc bởi chất nguyên sinh rồi được tạo màng dày chung quanh và hình
thành các bào tử túi. Tế bào dinh dưỡng biến thành túi. Đối với giống Saccharomyces bào tử túi
là hình cầu, hình bầu dục, vỏ nhẵn, không màu.
1.6.5

Nấm men Saccharomyces

Nấm men thuộc giống Saccharomyces là loại hiếu khí khơng bắt buộc. Trong điều

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 24


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

kiện có oxy chúng tiến hành q trình tăng sinh khối là chính. Trong điều kiện khơng có oxy
chúng tham gia q trình lên men để tạo rượu ethylic, CO2 và các sản phẩm lên men khác.
Trong q trình lên men, lúc đầu mơi trường mới có chứa oxy hịa tan, nấm men dùng oxy đó để
oxy hóa cơ chất tạo năng lượng cho sinh sản và phát triển. Khi dịch lên men đã trải qua một
giai đoạn lên men, lượng oxy hòa tan cạn dần thì tế bào nấm men lại thu năng lượng nhờ hệ
enzyme đặc biệt của mình qua phản ứng oxy hóa khử các cơ chất.

Hình 1.7: Giống nấm men Saccharomyces
Trong đồ án này, em sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae làm để làm thí nghiệm.
* Saccharomyces cerevisiae: thuộc loại nấm men nổi, được sử dụng phổ biến trong
công nghệ sản xuất rượu, bia, nước giải khát lên men, bánh mì và rượu vang. Tế bào thường
có dạng hình cầu, hình oval, kớch thc khong 7ữ10àm, sinh sn theo li ny chồi.
o
Nấm men Saccharomyces cerevisae có khả năng lên men ở nhiệt độ cao 28÷32 C, có năng
lực lên men mạnh, biến đường thành rượu nhanh và hoàn toàn. Sau khi lên men nấm men
lắng chậm.

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy

Trang 25