Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất thạch dừa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ MƠN:VI SINH THỰC PHẨM

VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT THẠCH DỪA

Họ và tên sinh viên:
MSSV: 06125037
Khoa: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Lớp: DH06BQ

Tháng 11/2008

BÙI NGỌC HẠNH

Page 1


VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT THẠCH DỪA
1. TỔNG QUAN VỀ THẠCH DỪA:
Dừa là một loại cây quen thuộc đối với người Việt Nam, các sản phẩm từ
dừa được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong thực phẩm. Từ xưa, con
người đã biết sử dụng nước dừa như một loại nước giải khát, cơm dừa để làm mứt,
nấu chè… Vài năm gần đây, trên thị trường xuất hiện một loại thực phẩm giải khát
mới lạ, được làm từ nước dừa, đó là thạch dừa.
Thạch dừa (Nata-deCoco) được sản xuất từ nguồn nước dừa già là loại thực
phẩm phổ biến trên thị trường Việt Nam hiện nay. Thạch dừa thực chất là sinh
khối của tế bào vi khuẩn Acetobacter xylinum, mà thành phần chủ yếu là cellulose.
Loại cellulose vi khuẩn (Bacterial cellulose – BC).
Thạch dừa là sản phẩm trắng trong như thạch agar, hơi dai, có bản chất hố

học là polysaccharide nên khơng có giá trị dinh dưỡng cao, nhưng có đặc tính kích
thích nhu động ruột làm cho việc điều hoà bài tiết được tốt hơn, là loại thực phẩm
thích hợp cho người mắc bệnh béo phì.
1.1. TÍNH CHẤT CỦA THẠCH DỪA:
Một sản phẩm thạch dừa hồn chỉnh gồm có 2 phần: phần cái và phần nước
Phần cái :
•
•
•
•

Kích thước thạch dừa nên đạt : 1 x 2 x 2.5 (cm)
Màu sắc : trắng sữa.
Cấu trúc : dai, chắc.
Mùi vị : mang mùi trái cây tùy thuộc vào từng loại sản phẩm.

•
•
•
•
•
•

Tỷ lệ cái : nước là 50 : 50.
Nước đường có vai trị tạo vị ngọt và là môi trường bảo quản thạch dừa.
Hàm lượng đường vào khoảng 30-45%.
pH đạt khoảng 4.5 - 5.5.
Nước phải trong và mang mùi đặc trưng riêng của từng sản phẩm.
Sản phẩm thạch dừa đạt tiêu chuẩn cần phải có thành phần dinh dưỡng

Phần nước:

với tỉ lệ như sau :
Nata de Coco's Nutrition fact:

BÙI NGỌC HẠNH

Page 2


Nutrients

Unit

N (c)

Thai RDI*

Composition of
coconut products

2 (11)

1

Ash

Gram

0.5

1.6

Moisture (Water)

Gram

84.4

651

Energy (Enerc)

Kilo Calories

61

6.8

Protein (Procnt)

Gram

50**

64.9

Fat

Gram

65**

9.9

Total available CHO (Chocdf) include
FIBTG

Gram

300**

14.6

Dietary

Gram

25

-

Calcium (Ca)

Milligram

800

-

Phosphorus (P)

Milligram

800

-

Iron (Fe)

Milligram

15

-

Sodium (Na)

Milligram

2400

14

Potassium (K)

Milligram

3500

-

Copper (Cu)

Milligram

2

-

Zinc (Zn)

Milligram

15

-

Vitamin A (Retinol)

à Gram

-

-

ò-Carotene (Cartb)

à Gram

-

-

Total vitamin A (Retinol- Equivalent, RE)

µ Gram

800

-

Vitamin B1 (ThiA)

Milligram

1.5

-

Vitamin B2 (Ribf)

Milligram

1.7

-

Niacin (NIA)

Milligram

20**

-

Vitamin C (VitC)

Milligram

60

-

* Percentage of Thai Recommended Daily Intake is based on a 2,000 kcal diet.
** % Energy distribution from protein, total fat and carbohydrate = 10:30:60, Total Saturated

BÙI NGỌC HẠNH

Page 3


fat = 10% of total energy.
*** Tr : trace, indicateds the amount of a nutrient which cannot be measured adequately or is judged to be
nutritionally insignificant.
Source: Thai Food Composition Tables (1999), Institute of Nutrition, Mahidol University (INMU).

BÙI NGỌC HẠNH

Page 4

1.2. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT THẠCH DỪA:
Nguyên liệu chính:
_ Nước dừa già.
_ Dung dịch nước giống Acetobacter xylinum nồng độ 10-1 .
Nước dừa già: nước dừa được dùng là nước dừa từ 10-12 tháng tuổi. 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 lỗng.
Bảng 2 : Thành phần hố học của nước dừa
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

Thành phần
Chất khô
Đường tổng số

Tro
K
Na
Ca
Mg
Fe
Cu
P
S
Protein
Dầu béo
Tỉ trọng

Khối lượng
4.71
2.08
0.02
3.12
1.5
2.9
3.0
0.01
0.04
3.7
3.4
0.55
0.74
1.02

Bảng 3 : Các vitamin có trong nước dừa

STT
BÙI NGỌC HẠNH

Vitamin
Page 5

Hàm lượng (g/l)


1
Acid ascorbic
3
2
Penthothennic
0.052
3
Acid nicotinic
0.064
4
Acid folic
0.03
5
Riboflavin
0.00001
Dung dịch nước giống Acetobacter xylinum nồng độ 10-1: Nguồn giống sản xuất
thạch dừa được mua từ ống nghiệm của các Trường, Viện, Trung tâm. Từ ống
nghiệm nhân giống ra bình tam giác, ra chai theo tỷ lệ 1:10 được giống sản xuất.
Nguyên liệu phụ:
_Giấm ( acid acetic CH3COOH) 40%.
_ Đường (saccharose).

_ S.A ( Sunfat Amon (NH4)2SO4 )
_ DAP ( DiAmonPhotphat (NH4)2HPO4 )
_ Dung dịch Na2CO3 3-5%

1.3. QUY TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA:
Sản xuất thạch dừa là quá trình lên men bề mặt của vi khuẩn Acetobacter
Xylinum trên môi trường nước dừa già hay nước cốt dừa.
Các bước thực hiện:
Bước 1:Chuẩn bị môi trường:
 Nước dừa già được thu nhận ở các nhà máy sản xuất cơm dừa nạo sấy.
Thành phần gồm: đường, protein, dầu béo, khoáng ,vitamin…hoà tan và một
số tạp chất khác.
 Dùng vải lọc để loại bỏ tạp chất. Vải lọc được cố định trên rổ lọc. Dịch nước
dừa sau khi lọc được thu vào thùng chứa. Cặn trên vải lọc được tách ra ngoài.
 Bổ sung dinh dưỡng: SA, DAP là nguồn cung cấp Nitơ, khống… tao mơi
trường tối ưu cho q trình sinh tổng hợp sản phẩm.
 Môi trường sau khi bổ sung dinh dưỡng được thanh trùng bằng cách đun sôi
khoảng 10- 15’ để tiêu diệt các vi sinh vật có trong mơi trường. Sau đó làm
nguội.
BÙI NGỌC HẠNH

Page 6


 Dùng acid acetic 40% chỉnh về pH = 3 - 3,5, chỉnh nhiệt độ đến 28-31°C (pH,
nhiệt độ thích hợp cho q trình lên men).
Bước 2: Lên men.
Đổ mơi trường vào các dụng cụ, cấy giống theo tỷ lệ 1:10. Đậy, thau, chậu
bằng vải mỏng hoặc giấy báo. Giữ nhiệt độ phòng ở 28-31oC trong vòng 48 giờ.Trong
thời gian này tránh khuấy động môi trường để tránh ảnh hưởng đến lớp thạch đang

hình thành.
Bước 3: Thu nhận và hồn thiện sản phẩm.
 Dùng vợt đề vớt khối cellulose ra khỏi dịch lên men. Sau đó rửa khối cellulose
bằng nước lạnh.
 Dùng máy cắt để cắt khối cellulose tạo các miếng nhỏ, đều đặn.
 Ngâm sản phẩm trong dung dịch Na2CO3 3-5% trong 10’ để trung hồ acid
acetic cịn sót bên trong thạch. Sau đó xả lại bằng nước lạnh.
 Đun sôi để làm trong sản phẩm và tao độ dai bằng cách bổ sung chất tạo dai.
 Ngâm đường tạo đô ngọt và tăng độ trong cho sản phẩm.
 Bổ sung màu, mùi để hoàn thiện giá trị cảm quan.

BÙI NGỌC HẠNH

Page 7


QUI TRÌNH SẢ
N XUẤ
T THẠCH DỪ
A
nướ
c dừ
a già

cặ
n
lọc

Đườ
ng SA, DAP

bổsung dinh dưỡ
ng

thanh trù
ng

10 - 15 phú
t

là
m nguộ
i

acid acetic

chỉ
nh pH

Giố
ng

lê
n men

10 - 12 ngà
y

tá
ch khố

i cellulose

rử
a

cắ
t nhỏ

1 x 2 x 2.5 cm

ngâ
m Na2CO3
3-5%

10 phú
t đế
n pH =6-7

xảnướ
c lạnh

đun sô
i

10 - 15 phú
t

đểrá
o

ngâ
m đườ
ng

Dịch đườ
ng 70%

bổsung
chấ
t mà
u, chấ
t mù
i

sả
n phẩ
m

2. VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT THẠCH DỪA:
BÙI NGỌC HẠNH

Page 8

tỉ
lệ1kg/1lít dịch đườ
ng


2.1. Đặc điểm của 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 khơng khí, đất,
nước, lương thực thực phẩm, dấm, rượu, bia, hoa quả… Có khoảng 20 lồi
thuộc giống Acetobacter đã được phân lập và mơ tả, trong đó có nhiều lồi có ý
nghĩa kinh tế.

-

Vi khuẩn acetobacter:



Dạng hình que, tuỳ điều kiện ni cấy (nhiệt độ, 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 lồi (0.3-0.6 x 1.0-8.0μm).



Có thể di động (có tiên mao đơn hoặc chu mao), hoặc khơng di động (khơng có
tiên mao).



Khơng bào tử.



Hiếu khí bắt buộc.



Chịu được độ acid cao.



Vi khuẩn acetobacter có khả năng đồng hố nhiều nguồn thức ăn cacbon khác
nhau nhưng khơng 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
khơng chắc chắn.



Acetobacter có khả năng đồng hoá muối (NH 4)+ và phân giải pepton. Một số
lồi địi hỏi một số acid amin nhất định như acid pantothenic và các chất

BÙI NGỌC HẠNH

Page 9


khoáng K, Mg, Ca, Fe, P, S …ở dạng muối vơ 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..


Ngồi khả năng oxy hố ethanol thành acid acetic, một số lồi acetobacter cịn
tổng hợp được vit B1, vit B2, oxy hoá sorbit thành đường sorbose (dùng trong
công nghiệp sản xuất vitamin C)…

2.2. Đặc điểm của Acetobacter Xylinum:

BÙI NGỌC HẠNH

Page 10


2.2.1. 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 Bergey
thì Acetobacter xylinum thuộc: lớp Schizommycetes, bộ Pseudomonadales, họ
Pseudomonadieae, Gram âm, hiếu khí, khơng bào tử.

-

A.xylinum là loại vi khuẩn dài khoảng 2μm, đứng riêng lẽ hoặc xếp thành
chuỗi, có khả năng tạo váng hemicellulose khá dày, bắt màu với thuốc nhuộm
Iod và H2SO4.

-

A.xylinum sinh trưởng ở pH < 5. to = 28-32OC 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.

2.2.2. Sinh lý, sinh hố:

-

A.xylinum hấp thụ đường glucose từ mơi 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 thốt ra ngồi tế bào cùng với một enzyme.
Enzyme này có thể polyme hoá glucose thành cellulose.

-

A.xylinum tạo nên lớp cellulose dày là do mơi trường ni cấy nước dừa có bổ
sung các chất dinh dưỡng cần thiết. Cellulose là những polisaccharide không

BÙI NGỌC HẠNH

Page 11


tan trong nước mà tan trong mơi trường kiềm, có khả năng hấp phụ quang phổ
hồng ngoại. 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 mơi
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
khơ 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.
-

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 28-32oC. Ở nhiệt độ này quá
trình hình thành các sản phẩm trong đó có thạch dừa là tốt nhất.

BÙI NGỌC HẠNH

Page 12


hình 3: Con đường hình thành hệ thống cellulose từ nguồn Glucose trong tế bào vi
khuẩn Acetobacter Xylinum.

Hình 4: Bacterial cellulose và cellulose thực vật.

2.3. Vai trò của Acetobacter xylinum trong quy trình sản xuất thạch dừa:
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
BÙI NGỌC HẠNH

Page 13


ngày càng dày lên và được kết nối với nhau tạo thành lớp cellulose bên trong
bao nhầy. Lớp cellulose này sau đó được thốt ra khỏi tế bào hồn tồn.
Dung dịch mơi 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 Acetobacter xylinum với glucose và oxy.

3. CÁC ỨNG DỤNG KHÁC CỦA SINH KHỐI ACETOBACTER XYLINUM
• Làm tả em bé
• Làm băng vết thương, gạc đắp khi bị bỏng
• Chất bán dẫn
• Vật hấp thu chất độc của mơi trường
• Làm thức ăn cho người và gia súc
• Làm giá thể ni cấy vi sinh vật thay cho mơi trường Agar
• Làm gương

BÙI NGỌC HẠNH

Page 14


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Đức Lượng, 2002. Công nghệ vi sinh – tập 2. NXB Đại học
Quốc gia Tp.Hồ Chí Minh.
2. Nguyễn Đức Lượng,2002. Cơ sở vi sinh vật – tập 3. NXB Đại học Quốc
gia Tp.Hồ Chí Minh.
3. />79.dir/9.pdf
4. />option=com_content&task=view&id=1107&Itemid=84
5. />6. />7. />
BÙI NGỌC HẠNH

Page 15


MỤC LỤC
1.TỔNG QUAN VỀ THẠCH DỪA.................................................................2
1.1.TÍNH CHẤT THẠCH DỪA......................................................................2
1.2.NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT THẠCH DỪA............................................5
1.3.QUY TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA.................................................6
2.VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT THẠCH DỪA....................................9
2.1.ĐẶC ĐIỂM CỦA ACETOBACTER.........................................................9
2.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA ACETOBACTER XYLINUM...................................10
2.2.1.ĐẶC ĐIỂM...........................................................................................11
2.2.2SINH LY, SINH HĨA............................................................................11
2.3.VAI TRỊ CỦA ACETOBACTER XYLINUM TRONG QUY TRÌNH SẢN
XUẤT THẠCH DỪA....................................................................................13
3.CÁC ỨNG DỤNG CỦA SINH KHỐI ACETOBACTER XYLINUM.......14

TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................15

BÙI NGỌC HẠNH

Page 16