Luận Văn Thử nghiệm sản xuất giấm trái cây theo phương pháp hồi lưu cố định vi khuẩn trên giá thể

Việt Nam là nước nông nghiệp có khí hậu nhiệt đới nên có nhiều loại rau quả
đặc trưng, giàu chất dinh dưỡng, thơm ngon: dừa, saboche, điều, chuối, đu
đủ, Theo số liệu của bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn, đến nay sản lượng
rau quả Việt Nam đạt gần 10 triệu tấn, tỷ lệ hư hao sau thu hoạch trên 20% và chỉ
mới chế biến được khoảng 6% tổng sản lượng hàng năm.
Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu để tìm biện pháp hạn chế thất thoát sau thu
hoạch, nâng cao giá trị sử dụng của các loại rau quả. Ví dụ như chế biến các sản
phẩm từ trái cây: đóng hộp, sấy khô, làm mứt, nước hoa quả, các loại rượu vang trái
cây
Việc chế biến giấm luôn gắng liền với hoạt động bảo quản và chế biến rau
quả vì phần lớn lớp vỏ, quả bị loại, các sản phẩm bỏ đi khi xử lý rau quả vẫn có thể
được sử dụng để sản xuất các sản phẩm lên men như giấm.
Trong quá trình sản xuất rượu vang còn một lượng lớn dinh dưỡng và bã trái
cây sau khi thẩm thấu chưa được sử dụng triệt để. Đây là một nguồn có thể sử dụng
để lên men giấm.
Giấm nuôi ở nước ta hiện nay chỉ sản xuất ở quy mô hộ gia đình, giá thành
khá cao so với giấm hoá học, nhưng chất dinh dưỡng lại thấp, giấm lại bị đục, độ
chua không cao.
Nhằm tạo điệu kiện cho việc sử dụng triệt để nguồn nguyên liệu, tạo ra sản
phẩm giấm ăn có nguồn gốc dịch trái cấy lên men, có mùi thơm đặc trưng, giá thành
thấp, đảm bảo vệ sinh an toàn cho người sử dụng. Được sự chấp nhận của bộ môn
Công Nghệ Sinh Học, trường Đại Học Nông Lâm tp.Hồ Chí Minh và sự hướng dẫn
tận tình của GV chúng tôi tiến hành đề tài:” Nghiên cứu lên
men giấm trái cây theo phương pháp hồi lưu cố định vi khuẩn trên giá thể”.
1.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài
1.2.1 Mục đích
- Tận dụng dịch của một số loại trái cây nhằm tạo ra sản phẩm giấm trái cây
có hương vị đặc trưng, làm gia vị trong công nghệ chế biến thực phẩm, đảm bảo
chất lượng vệ sinh
- Khảo sát tính đa dạng của các loại chất mang vi khuẩn acetic.
1.2.2 Yêu cầu
- Khảo sát một số phương pháp lên men giấm.
- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ rượu bổ sung lên quá trình lên men giấm.
- Tạo ra một số sản phẩm giấm trái cây nhằm đa dạng hóa sản phẩm giấm.

Chương II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Tổng quan về vi khuẩn acetic
2.1.1 Đặc điểm sinh học của vi khuẩn acetic
Ngày nay người ta đã biết hơn 20 loài vi khuẩn có khả năng lên men acetic,
chúng có tên chung là vi khuẩn acetic. Những vi khuẩn này dễ tìm thấy trong không
khí, đất, nước. các dịch nước quả, bia, rượu có nồng độ thấp, dịch đường để tiếp
xúc với không khí dễ bị vẫn đục nhẹ, trên bề mặt tạo thành một lớp màng mỏng,
màng mỏng mịn màu trắng xám hoặc vàng xám. Đó là do các vi khuẩn acetic phát
triển. Trước đây Pasteur cho rằng quá trình lên men giấm là do một loại vi khuẩn
thuộc nhóm Acetobacter hoặc Bacterrium. Những vi khuẩn acetic không những oxy
hóa được rượu ethylic thành acid acetic mà còn oxy hóa được rượu proryonic thành
acid propyonic, rượu butylic thành acid butyric; nhưng chúng không oxy hóa được
rượu methylic và những rượu bậc cao. Trong môi trường đủ rượu ethylic (5-13%)
thì sản phẩm chủ yếu là acid acetic, ở nồng độ rượu thấp hơn các vi khuẩn acetic
oxy hóa triệt để rượu thành CO2 và H2O [Lương Đức Phẩm, 1998].
Vi khuẩn acetic là các trực khuẩn, không sinh bào tử, có hình que, bầu dục,
kích thước: 0,8 (1,0-3,0) m, có dạng đơn, sợi, chuỗi, một số loài có dạng xoắn,
dạng cầu, que phình ra, hình chùy Các vi khuẩn này có loài chuyển động được
nhờ tiêm mao, có loài không chuyển động được. Khi tế bào còn non là vi khuẩn Gr-
, khi già chúng có thể thay đổi Gram. Chúng hầu hết là Catalase dương tính, không
có oxydase, thường tạo sắc tố. Một số chúng tạo váng màu hồng nhờ Parphyrens
Vi khuẩn acetic thuộc nhóm hiếu khí. Tốc độ sinh trưởng của chúng rất
nhanh, từ một tế bào sau 12 giờ có thể sinh sản thành 17 triệu tế bào. Trong quá
trình sinh trưởng và phát triển chúng tạo thành acid acetic, ở nồng độ acid thấp sẽ
kích thích sự phát triển của chúng [Lương Đức Phẩm, 1998]
Vi khuẩn acetic có khả năng đồng hóa các nguồn cacbon khác nhau như
etanol, glucose, fuctose, sacharose, maltose, glycerin, lactose, không có khả năng
sử dụng tinh bột, có khả năng đồng hóa được đạm hữu cơ. Còn nguồn khoáng,
vitamin thì đòi hỏi phải có acid pantothenic và các chất khoáng ( K, Ca, Fe, S, P, )
mới đồng hóa được.
Các loài vi khuẩn acetic sinh trưởng ở nhiệt độ tối ưu trong khoảng 23-30oC
và pH tối ưu là 5,5-6,2. Chúng có khả năng chịu acid cao, một số có thể phát triển ở
pH,2.
Những vi khuẩn acetic có đặc điểm là dễ thay đổi hình dạng tế bào. Trong
những điều kiện sinh trưởng không bình thường tế bào có : dạng sợi to và dài ,
phình trương lên hoặc có những hình thù kỳ lạ.
2.1.2 Phân loại vi khuẩn acetic
Hiện nay trên thế giới đã tìm ra trên 20 loài vi khuẩn acetic - gọi chung là
Acetobacter – là một loại trực khuẩn khá lớn thuộc loại hiếu khí bắt buộc, nhiệt độ
thích hợp cho chúng phát triển từ 30-40oC .
Vi khuẩn acetic thuộc 2 giống Acetobacter (chu mao) và Acetomonas (tiêm
mao ở một đầu) . Nhiều loại khi phát triển lâu trên môi trường dễ dàng sinh ra
những dạng có hình thái đặc biệt (tế bào phình to hay keo dài, có thể phân nhánh).
Vi khuẩn Acetobactor phân bố rộng trong tự nhiên, nhất là trên thực phẩm,
hoa quả, không khí, nhiều trường hợp có thể phát đồng thời với nấm men trên cơ
chất thực vật có nhiều đường.
Dưới đây là một số chủng vi khuẩn điển hình:
- Acetobacter aceti: vi khuẩn này có hình dạng giống như vi khuẩn hình que
khác, nhưng kích thước rất ngắn. Chúng không thể tạo được bào tử và các tế bào
thường tạo thành hình chuỗi có kích thước rất dài. Khi nhuộm iot tế bào chuyển
thành màu vàng. Chúng chịu được nồng độ rượu 11% thể tích và trong môi trường
thuận lợi chúng có khả năng tạo ra được 6% acid acetic. Nhiệt độ thích hợp nhất để
Acetobacter aceti phát triển là 34oC.
- Acetobacter pasteurianum: hình thái giống Acetobacter aceti, nhưng khi
nhuộm với iot tế bào sẽ cho màu xanh. Khả năng chịu nồng độ cồn của chúng thấp
hơn của acetobacter aceti. Trong điều kiện môi trường thuận lợi chúng có khả năng
tạo được 5-6% acid acetic.
- Acetobacter orlcaneuse: hình thái vi khuẩn này giống hai vi khuẩn trên
nhưng lại có kích thước nhỏ hơn nhiều. Đặc biệt hai đầu của tế bào thường nhỏ lại.
Nhiều trường hợp người ta lẫn lộn giữa vi khuẩn này với vi khuẩn kỵ khí
Clostridium. Trong dịch nước cấy, chúng thường tạo ra một váng rất mỏng, trên bề
mặt váng vi khuẩn thường rất chắc. Khi nhuộm với iot, tế bào chỉ sang màu vàng.
Vi khuẩn này chịu được lượng cồn đến 12%V, và trong điều kiện lên men thích
hợp, chúng có thể tạo ra được 9,5% acid acetic.
- Acetobacter xylinum: Vi khuẩn này khi phát triển trong môi trường thuận
lợi có thể tạo ra 4,5% acid acetic và tạo ra một màng rất dày trên bể mặt môi trường.
Ở nhiều nước như Trung Quốc, Triều Tiên và Nhật Bản, người ta thường sử
dụng vi khuẩn này cùng với nấm men để sản xuất ra loại thức uống rất đặc hiệu.
- Acetobacter schiitzenbachii: Vi khuẩn này thuộc vi khuẩn hình que, nhưng
kích thước của chúng dài hơn các giống đã trình bày ở trên. Chúng không tạo bào
tử, không có khả năng chuyển động, thuộc nhóm Gr-
Khi phát triển ở môi trường lỏng chúng tạo lớp màng dày nhưng không chắc.
Ở các nước trên thế giới, người ta sử dụng chúng để sản xuất giấm theo phương
pháp chìm.
Trong điều kiện môi trường thuận lợi, chúng có khả năng tạo được 11-12%
acid acetic.
- Acetobacter curvum: Về cơ bản vi khuẩn này giống Acetobacter
schiitzenbachii. Trong môi trường thuận lợi, vi khuẩn này có thể tạo ra được 10-
11% acid acetic. Vi khuẩn Acetobacter curvum tạo váng rất chắc trên bề mặt môi
trường. Nhiệt độ lên men tối ưu của vi khuẩn này là 35-37°C.
- Acetobacter suboxydans: Được sử dụng nhiều trong công nghệ sản xuất
vitamin C. Chúng có khả năng chịu được nồng độ cồn rất cao. Nếu trong môi
trường ta chọn thêm một luợng nhỏ các chất dinh dưỡng cần thiết vi khuẩn này có
thể chuyển hoá cồn thành acid acetic. Lượng acid acetic tạo được từ quá trình lên
men có thể lên đến 13%.
Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn này tiến hành lên men là 28-30°C. Thời gian
lên men xảy ra rất nhanh, chỉ cần 48 giờ, lượng acid acetic có thể đạt được 13%.
2.2 Sơ lược về giấm - Ứng dụng
2.2.1 Sơ lược về giấm
Giấm là loại gia vị được sử dụng từ các nguyên liệu có đường hoặc bột bằng
cách lên men rượu và acid acetic. Từ giấm trong tiếng Pháp là “Vinaigre” có nghĩa
là vang chua.
Có rất nhiều loại giấm: giấm quả, giấm gạo, giấm mật Giấm quả được chế
biến bằng cách cho nước quả lên men rượu và acid acetic.
Giấm được dùng trong sản xuất dưa muối, tương ớt, và dùng như một gia vị
trong nấu nướng.
2.2.2 Ứng dụng
Acid acetic được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất như: làm sản phẩm trung
gian để tổng hợp acid monocloacetic, etylacetat, butylacetat, cellulose acetat,
aceton, trong công nghiệp cao su (điều chế vinylacetat) tổng hợp nhựa PVA, trong
dược phẩm (điều chế aspirin) , trong công nghiệp thực phẩm (làm giấm ăn, sản xuất
bánh kẹo, )
2.3 Lên men giấm
2.3.1 Các loại giấm phổ biến trên thế giới
- Balsamic Vinegar: đây là loại giấm cổ truyền được lên men từ một loại
vang nho trắng, loại nho này phát triển ở vùng núi Modena thuộc nước Ý. Trong
quá trình lên men giấm, người ta cho thêm một thanh gỗ (Balsamic) có nhựa thơm
vào thùng lên men nhằm tạo hương vi đặc trưng. Giấm thành phẩm có màu nâu
sẫm, vị chua ngọt.
- Malt Vinegar: là giấm truyền thống rất phổ biến ở nước Anh, được lên men
từ ngũ cốc.
- Raspberry Red win Vinegar: loại giấm này làm từ rượu vang đỏ. Giấm có
màu đỏ sậm với hương tự nhiên của cây Raspberry.
- Rice Vinegar: hầu hết giấm trong suốt, không màu, một số ít có màu vàng
nhạt, hơi đục. Loại giấm này được sử dụng rộng rãi tại các nước châu Á.
- Coconut and cane Vinegar: là loại giấm phổ biến ở Ấn Độ, Philipine và
Indonesia.
- Date Vinegar: phổ biến ở Địa Trung Hải
2.3.2 Cơ chế lên men giấm
Lên men acid acetic là quá trình oxy hóa cồn thành acid acetic, nhờ vi khuẩn
acetic, trong điều kiện hiếu khí.
Phương trình tổng quát của quá trình lên men là:
C2H5OH + O2 ---------> CH3COOH + H2O + 117kcal.
Phản ứng xảy ra trong tế bào của vi khuẩn. Muốn phản ứng được xảy ra,
C2H5OH và O2 phải được thẩm thấu vào trong tế bào. Khi đó các enzyme oxy hóa
có trong tế bào của vi khuẩn tham gia oxy hóa rượu tạo thành CH3COOH.
CH3COOH được tạo thành sẽ thoát ra khỏi tế bào và tan trong dung dịch môi
trường.
Trong tế bào của vi khuẩn, quá trình oxy hóa xảy ra rất phức tạp. Quá trình
này xảy ra qua hai giai đoạn. Các giai đoạn được tóm tắt như sau:
C2H5OH + O2 --------> CH3CHO + H2O
Acetaldehyd
CH3CHO + H2O -------> CH3CH(OH)2
Hydrate acetaldehyd
CH3CH(OH)2 + O2 -----> CH3COOH + H2O
Phương trình tổng quát:
C2H5OH + O2 ----> CH3COOH + H2O
Ngoài khả năng oxy hóa cồn thành acid acetic, các vi khuẩn acetic còn có
khả năng tham gia chuyển hóa một loại các loại rượu khác thành acid tương ứng và
các chất khác.
- Chuyển hóa rượu propyonic acid propyonic.
- Chuyển hóa rượu butanol acid butylic.
- Chuyển hóa rượu glycerin dioxyaceton.
- Chuyển hóa sobic sorbose.
- Chuyển hóa arabino acid arabanic.
- Chuyển hóa glucose acid glucosenic.
- Chuyển hóa acid lactic acid glucosenic.
Điều nên lưu ý là, trong quá trình lên men rượu, vi khuẩn acetic sẽ tham gia
quá trình oxy hoá acid acetic thành CO2 và H2O để nhận năng lượng dùng cho quá
trình sinh trưởng và phát triển của mình.
CH3COOH + 2O2 -------> CO2 + H2O .
Chính vì thế sau khi lên men, bao giờ người ta cũng để lại một lượng rượu
khoảng 0,3-0,5% để vi khuẩn có thể sử dụng cồn mà không sử dụng acid acetic như
một nguồn năng lượng.
2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men giấm
Theo Ebner và Hromatka (1949-1953 ), acid acetic được tạo thành bởi chính
các tế bào sinh sản. Do vậy, tác động quan trọng nhất đối với quá trình lên men
giấm là thành phần môi trường, nhiệt độ và chế độ thông khí, sự thay đổi chế độ
nuôi cấy làm thay đổi các thông số : tốc độ sinh sản /giờ, sinh khối( % ), nồng độ
sản phẩm giấm (% acid acetic).
2.4.1 Ảnh hưởng của Oxy
Theo cơ chế của quá trình oxy hóa, lượng không khí cho quá trình lên men
giấm là tương đối lớn. Để oxy hóa hết 1kg rượu khan cần 2,3m3 không khí ( theo lý
thuyết ), hay để oxy hóa hết 1mol rượu cần 1mol O2. Qua thực tế nhiều tác giả cho
thấy lượng oxy cần thiết phải lớn gấp đôi lượng oxy theo lý thuyết. Thực tế càng
thoáng khí năng suất càng cao ( nhưng có giới hạn do khả năng tạo acid của chủng
đã chọn ).
2.4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ
Vi khuẩn Acetobacter thuộc nhóm ưa ẩm, nhiệt độ thích hợp từ 25-32oC. Ở
nhiệt độ thấp quá trình lên men giấm xảy ra chậm. Ở nhiệt độ cao sẽ ức chế sự hoạt
động và đến mức độ nào đó sẽ đình chỉ sự sinh sản của tế bào làm tăng tổn thất cho
vi khuẩn và làm giảm hiệu suất quá trình lên men do sự bay hơi acid acetic và rượu.
2.4.3 Sự acid hoá dịch lên men
Trong sản xuất giấm người ta cho vào cơ chất ban đầu một lượng giấm nhất
định để acid hóa môi trường nhằm : ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật có hại,
đưa vào dịch lên men một lượng tế bào nhất định.
Độ acid ban đầu có thể dao động từ 2-6%. Theo nghiên cứu của Eapen và
Rao năm 1979, hiệu suất cao nhất đạt được ở độ acid ban đầu là 2 %. Những công
trình gần đây cho thấy để được hàm lượng acid cao hơn, người ta tiến hành lên men
ở nồng độ acid ban đầu 2-6% [Abrini và ctv, 1992]. Tuy nhiên hàm lượng acid cao
sẽ hạn chế sự sinh trưởng của vi khuẩn và làm giảm khả năng lên men. Theo Henry,
cho thấy nồng độ acid ban đầu 8% đã ức chế hoạt động của vi khuẩn rất lớn. Lượng
acid ban đầu cần hoạt hóa là 2-2,5% [Nodes.E, 1986], 2% [Ebner, 1985].
2.4.4 Hàm lượng rượu ethylic trong dung dịch lên men giấm
Rượu ethylic cũng giống như acid acetic là một chất sát khuẩn với vi khuẩn
Acetobacter, nó được sử dụng như một cơ chất. Hàm lượng rượu có thể thay đổi từ
2-10% thể tích, hàm lượng rượu cao hơn sẽ làm giảm năng suất lên men. Ebner
(1985) và Heirich (1987) cho lượng rượu ethylic sử dụng tư2-10% thể tích. Lượng
rượu ethylic duy trì trong môi trường luôn giữ ở 3-3,5% thể tích [Nodes,1986].
Để tránh hiện tượng tiếp tục oxy hóa đến CO2 và H2O, cần có một lượng
rượu trong giấm từ 0,2-0,5% thể tích. Lượng rượu sót trong giấm có tác dụng ức chế
sự tổng hợp enzyme oxy hóa acid acetic và muối acetac (Dires, 1973).
2.4.5 Các chất C, N, P và các nguyên tố vi lượng
Để quá trình oxy hoá xảy ra nhanh trong dung dịch lên men cần bổ sung
thêm một số muối khoáng: K2HPO4, KH2PO4, MgSO4.7H2O, FeCl3.6H2O,
(NH4)2SO4, (NH4)2HPO4, tùy theo nhu cầu cụ thể của từng loài. Ngoài ra còn bổ
sung thêm vitamin và các chất kích thích sinh trưởng như: glucoza, cao nấm men,
pepton
2.5 Các phương pháp lên men
Yếu tố quan trong quyết định hiệu suất của một phương pháp sản xuất acid
acetic chính là bề mặt tiếp xúc giữa oxy của không khí và cơ chất. Đến thời điểm
hiện tại đã có 4 phương pháp sản xuất acid acetic bằng cách lên men:
- Phương pháp lên men chậm.
- Phương pháp lên men nhanh.
- Phương pháp lên men chìm.
- Phương pháp lên men hỗn hợp.
2.5.1 Phương pháp lên men chậm
Phương pháp chậm còn gọi là phương pháp Orleans hay phương pháp Pháp.
Phương pháp này được biết đến năm 1670, khởi đầu là vùng trồng nho nổi tiếng ở
nước Pháp. Do người ta nhận thấy dịch vang nho để trong những thùng gỗ hở nắp
dần dần bị đục, có màng phủ trên bề mặt và trở nên chua.
Đây là phương pháp lâu đời nhất, quá trình lên men giấm diễn ra ở bế mặt
tiếp xúc giữa khối dịch lên men và không khí trong những thùng lên men đặt nằm
ngang.
Đễ tiến hành sản xuất giấm theo phương pháp này , tiến hành như sau: đổ
vào thùng 1/5 thể tích giấm tươi chất lượng cao để acid hóa, sau đó đổ thêm dịch lên
men vào cho đến ½ thể tích thùng. Tiếp theo cứ mỗi chu kỳ đổ thêm dịch lên men
cho đến khi đầy. Khi nào nhận thấy rượu đã oxy hóa gần hết lấy một phần giấm ra
để đem chế biến và bảo quản, đồng thời cho tiếp dịch lên men vào để lên men tiếp.
Khi lên men, vi khuẩn giấm phát triển tạo thành màng vi sinh vật trên bề mặt
thoáng, khi bị chấn động (do va chạm hay quá trình đổ dịch lên men vào và tháo sản
phẩm ra) nó sẽ bị phá vỡ, chìm xuống tiêu thụ cơ chất mà không tạo acid acetic.
Dần dần trên bề mặt thoáng lại hình thành màng vi khuẩn mới và lại diễn ra quá
trình lên men tiếp tục.
Do hạn chế của bề mặt thoáng nên phương pháp này có những nhược điểm
sau: thời gian lên men dài, nồng độ acid acetic thấp, năng suất thấp. Tuy vậy,
phương pháp này có ưu điểm là giấm thơm ngon, thiết bị dễ chế tạo.
2.5.2 Phương pháp lên men nhanh
Phương pháp này tạo được bề mặt tiếp xúc pha giữa lỏng, khí và vi sinh vật
lớn nhờ bổ sung vật liệu bám trong thiết bị nên năng suất và hiệu suất cao hơn.
Ở phương pháp này người ta tưới dịch lên men, bên trong có đổ đầy vật liệu
bám và màng vi khuẩn mới ở trên bề mặt, không khí đi ngược chiều từ dưới lên,
dịch lên men được chuyển hóa nhanh nhờ vi khuẩn. Nếu thiết bị lên men đủ cao,
điều kiện vận hành được khống chế tốt thì chỉ cần cho dịch lên men qua tháp một
lần đã có thể thu được giấm đặc ở đáy. Phương pháp này có những ưu và nhược
điểm:
- ưu điểm:
+ Thời gian lên men ngắn
+ Thiết bị tương đối đơn giản, năng suất cao, ổn định
+ Giấm thu được có nồng độ acid cao (có thể đến 11-12%)
- Nhược điểm:
+ Hiệu suất không cao
+ Phải chọn vật liệu bám phù hợp
2.5.3 Phương pháp lên men chìm
Ở phương pháp này, không khí sục qua khối dịch lên men mãnh liệt sẽ tạo
thành một thể huyền phù có pha rắn là vi khuẩn giấm, pha lỏng là dịch lên trong các
thiết bị lên men có tên là acetator, dịch lên men được chuyển hoá thành giấm rất
nhanh .
2.5.4 Phương pháp lên men hỗn hợp
Đây là phương pháp lai giữa hai phương pháp nhanh và chìm. Thiết bị lên
men này gồm hai phần:
- Phần trên như generator có đổ đầy đệm, hoạt động theo nguyên tắc lên men
nhanh.
- Phần dưới (phần chứa dịch sau khi đi qua vật liệu bám) có lắp thêm bộ
phận sục khí tạo thành vùng oxy hóa bổ sung như một acetator trong phương pháp
chìm.
Khi ngừng cung cấp oxy qua bộ phận sục khí (khi ngắt điện) vẫn không ảnh
hưởng đến vi khuẩn vì lúc đó các vang thông khí trong thiết bị được mở ra và
không khí đi vào nhờ thông khí tự nhiên, do đó màng vi khuẩn trên đệm vẫn không
bị chết.
Phương pháp này khắc phục được nhược điểm và phát huy ưu điểm của hai
phươnh pháp nhanh và chìm.
2.6 Những kỹ thuật cần chú ý khi sản xuất giấm ăn
Vi khuẩn acetic thường tiêu hóa rất ít các chất dinh dưỡng. Để có được giấm
có chất lượng cao và tránh hiện tượng nhạt ở phôi bào cần phải bổ sung các chất
dinh dưỡng làm nhiều lần, mỗi lần với lượng thấp, vì dùng với liều cao sẽ làm cho
vi khuẩn phát triển mạnh, kém khả năng lên men hoặc tạo điều kiện cho các vi
khuẩn khác phát triển. Nếu trường hợp lên men bị yếu, thì có thể bổ sung vào môi
trường chất malt hoặc bia.
Môi trường nhân giống hoặc lên men cần được acid hóa bằng chính acid
acetic nhằm kích thích giống phát triển và ức chế các vi khuẩn khác.
Thiết bị lên men và các phôi bào đã vô trùng cũng cần tiến hành acid hóa
bằng acid acetic 6-9%. Cách tiến hành như sau: phôi bào đã tiệt trùng bằng nồi
autoclave đem xếp vào thiết bị lên men, sau đó cho dòng acid acetic 6-9% đi qua
phôi bào trong một thời gian, cuối cùng thu lại phần acid đó trước khi cho dịch lên
men vào thiết bị.
Trong quá trình lên men liên tục thì có thể không cần nhân giống lại mà hiệu
suất lên men vẫn đảm bảo. [Lương Đức Phẩm, 1998]
2.7 Một số nguyên nhân làm giảm chất lượng lên men giấm
2.7.1 Giấm bị đục và giảm độ chua
Trong sản xuất giấm, thường xảy ra hai quá trình oxy hóa:
- Quá trình oxy hóa C2H5OH thành CH3COOH
- Quá trình oxy hóa CH3COOH thành CO2 và H2O
Quá trình oxy hóa C2H5OH thành CH3COOH là quá trình có lợi cho sản
xuất. Quá trình oxy hóa CH3COOH thành CO2 và H2O là quá trình có hại cho sản
xuất. Trong quá trình oxy hóa này có thể xảy ra hai hướng: oxy hóa hóa học và oxy
hóa sinh học. Oxy hóa sinh học chuyển CH3COOH thành CO2 và H2O xảy ra do
nấm Comdida mycoderma, Acetobacter xylinum, Acetobacter aceti gây ra. Các
giống vi sinh vật này có khả năng tạo màng nhầy làm cho giấm đục và tạo cặn.
Người ta khắc phục tình trạng này bằng cách cho lên men lại và trước khi lên
men phải vệ sinh thiết bị lên men thật sạch hoặc thanh trùng Pasteur ở nhiệt độ 60-
70oC, hoặc cho thêm vào giấm K2S2O5 với liều lượng 5-15gam/100 lít giấm kết hợp
với thanh trùng Pasteur để tăng độ bền của giấm.
2.7.2 Hiện tượng lươn giấm
Lươn giấm có tên khoa học là Angiullula aceti. Chúng thuộc loại động vật
như giun tròn, rất nhỏ, có màu hồng. Con đực ở tuổi trưởng thành có kích thước
1mm, con cái ở tuổi trưởng thành có kích thước 1-2 mm.
Nếu nồng độ giấm < 6%, lươn giấm rất dễ phát triển. Nồng độ giấm cao
khoảng > 9%, chúng bị ức chế và không thể phát triển được.
Lươn giấm thường sử dụng vi khuẩn acetic như nguồn dinh dưỡng. Tuy
nhiên, chúng cũng có khả năng sử dụng C2H5OH, CH3COOH, đường , các chất hữu
cơ chứa nitơ để phát triển. Chúng thường không gây độc cho người mà chỉ gây đục
giấm và làm giảm hiệu suất lên men.
Để phòng ngừa lươn giấm phát triển, người ta thường cho vào giấm thành
phẩm 1-2% NaCl (muối ăn). Sau 1-2 ngày lươn giấm chết, người ta đem lọc hoặc
đưa nhiệt độ lên đến 40-50o
C, sau đó lọc giấm để loại bỏ lươn giấm.
2.7.3 Bọ giấm
Trong sản xuất giấm, người ta thường thấy hai loại bọ giấm.
Loại to, màu trắng, có kích thước 0,8-1,5mm
Loại nhỏ, màu nâu, có kích thước 0,3-0,4mm.
Người ta thường dùng dầu khoáng bôi vào những nơi hay có bọ giấm. Trong
trường hợp có nhiều bọ giấm ở thiết bị lên men, người ta phải dùng hơi nóng để diệt
chúng.
2.7.4 Ruồi giấm
Ở những cơ sở sản xuất giấm, người ta thường thấy có rất nhiều ruồi giấm.
Ruồi giấm thường có màu nâu đỏ, có kích thước khoảng 2,5-3mm. Ruồi giấm
thường phát triển ở phần trên, phần dưới của thiết bị lên men. Chúng làm giảm acid
acetic, sinh ra những ấu trùng ăn vi khuẩn lactic và thường là vật trung gian lây
nhiễm các vi sinh vật gây hại giấm. Do đó cần phải hạn chế sự xuất hiện ruồi giấm
bằng cách che kín cửa, đậy kín các phần hở của thiết bị lên men và vệ sinh đất khu
sản xuất.
2.8 Các công đoạn sau khi thu hoạch giấm
2.8.1 Bảo quản giấm
Khi quá trình lên men vẫn còn tiếp tục, nghĩa là rượu vẫn chưa chuyển hóa
hết thành giấm thì chưa được nhập giấm vào kho. Các thùng giấm phải được đậy
kín. Nếu để mở, các vi khuẩn tạo acid acetic và các enzyme của chúng sẽ dần dần bị
oxy hóa và phân hủy. Vì vậy không được oxy lọt vào thùng giấm.
2.8.2 Lão hóa giấm
Giấm được lão hóa bằng cách để lâu có mùi vị dễ chịu, nhất là khi giấm được
sản xuất từ các loại nước quả có mùi thơm. Trong giai đoạn lão hóa giấm, các este
được hình thành và mùi chua gắt của giấm tươi sẽ dần biến mất.
2.8.3 Gạn trong
Gạn trong giấm trước khi đóng chai bằng cách lọc giấm. Trộn đều thạch,
bentonit với giấm rồi để lắng trong, dùng xi phông hút phần giấm trong ở trên ra
chai, thao tác làm thật chậm để cặn ở trong chai không vẫn lên. Cứ 300 lít giấm ta
dùng 1kg bentonit và 5% thạch (tính theo trọng lượng).
2.8.4 Đóng chai và xử lý
Giấm phải được lão hóa và gạn trong trước khi đóng chai. Cho giấm vào đầy
chai rồi nút thật kín để ngăn không khí lọt vào chai. Khử trùng giấm bằng cách làm
nóng chai giấm ở nhiệt độ 65oC cho đến khi giấm trong chai đạt 60oC trong khoảng30 phút.
Nếu số lượng giấm lớn ta có thể dùng phương pháp: khử trùng tất cả lượng
giấm rồi để nguội đến 24oC thì đóng chai ngay.
2.8.5 Phương tiện bảo quản giấm thích hợp
Giấm có khả năng ăn mòn cao, thậm chí nó còn ăn mòn cả thép không gỉ nếu
tiếp xúc lâu. Sắt rất dễ bị giấm ăn mòn, còn kẽm bị giấm ăn mòn và tạo ra acetat
kẽm có mùi khó chịu và rất độc, ngay cả đồng cũng không nên dùng để đụng giấm
vì đồng cũng tác dụng đến mùi vị của giấm. Chỉ những vật liệu như: gỗ, nhôm, thủy
tinh, cao su cứng, gỗ ép hoặc giấy đã qua xử lý là có thể dùng để đựng giấm.
2.9 Khái quát nguyên liệu
2.9.1 Nguyên liệu dừa
Dừa có tên khoa học là Cocos Nucifera, có hai giống chính là dừa cao và dừa
lùn được trồng phổ biến ở các nước Philippine, Indonesia, Malaysia, Việt Nam. Khi
dừa chín có thành phần trung bình theo trọng lượng như sau: cơm dừa 30%, vỏ dừa
33,5%, gáo dừa 15%, nước dừa 21,5%.
Ngoài ra trong nước dừa già còn có rất nhiều acid amin và vitamin như
Lysin, Histidin, Prolin, Glysin, Acid Glutamic, Acid Ascobic, Acid Penthotennic,
Acid Folic, Acid Nicotinic, Riboflavin.
Các chất kích thích sinh trưởng như: Zeatin, Sorbitol, Hexitol, Phicocosine
chính thành phần phong phú của các chất kích thích sinh trưởng này khiến nước dừa
trở thành môi trường dinh dưỡng thích hợp để nuôi cấy vi sinh vật.
2.9.2 Nguyên liệu saboche
Saboche (Manilkara zapota, Linn Van royen
hay Achras zapota Linn) còn gọi là hồng xiêm hay
lồng mứt, là loại cây quen thuộc của vùng nhiệt đới
và bán nhiệt đới. Saboche đã trồng ở nhiều nơi, kể cả
vùng đất bị nhiễm mặn, ven biển (những vùng
chuyên canh như xã Vĩnh Kim, Kim Sơn, Song
Thuận, Phú Phong huyện Châu Thành với diện tích
23000 tấn/năm). Cây có khả năng cho nhiều trái trong năm, năng suất cao (20 – 40
tấn/ha từ năm thứ 7 trở đi), mau cho trái.
Quả saboche chín ăn rất ngọn, có mùi nhẹ, mát và mềm ngon, chứa nhiều
loại vitamin (như vitamin A, B1, B2, C, .). Đây là thứ quả quý cho người già, trẻ
em, người có bệnh dạ dày.
Phần ăn được của trái saboche chứa một lượng dưỡng chất (trong 100 g phân
tích) như sau (Intergan et al., 1968).
2.9.3 Nguyên liệu điều
Cây điều là cây hoang dại, mọc tự nhiên ở các bãi cát ven biển và trong rừng tự nhiên
ở quần đảo Anti, Brasil và lưu vực sông Amazon thuộc Nam Mỹ
Cây điều là loại cây vùng nhiệt đới có tên khoa học
là Anacardium occidentale Linne thuộc họ Anacardiacedae bộ Rutates.
Quả điều có tính giải nhiệt, mùi hương hấp dẫn và chứa một lượng vitamin
dồi dào. Khi chín quả có màu vàng hoặc đỏ tùy loại.
Dựa vào màu sắc của quả ta có hai loại chính là điều đỏ và điều vàng. Mỗi
loại có chứa về số lượng các chất khác nhau.Theo nghiên cứu cho thấy các thành
phần bên trong quả điều được ghi nhận như sau:
Ngoài ra, điều còn chứa một số lượng vitamin (đặc biệt là vitamin C) và
muối khoáng canxi, phospho, săt
Tuy nhiên, quả điều có vị chát và nếu xử lý không kịp thời sẽ làm biến màu
dịch quả do quả điều có hàm lượng tanin cao.
2.9.4 Nguyên liệu trà xanh (chè):
Cho đến nay nguồn gốc cây chè vẫn là một sự tranh cãi lớn và chưa đến sự
thống nhất nào về xuất xứ của cây chè. Tuy nhiên các công trình nghiên cứu và khảo sát trước
đây cho rằng nguồn gốc cây chè là từ vùng Vân Nam Trung
Quốc, nơi có nhiệt độ khí hậu nóng ẩm quanh năm (Kingdon-Ward, 1951).
Về phân loại thực vật, cây chè thuộc ngành thực vật hạt kín Angiospermae,
lớp song tử diệp Diotyledonace, bộ chè Theales, họ chè Theaceace, chi chè
Camellia, loại Sinensis.
Ở Việt Nam, chè được trồng ở 34/36 tỉnh thành phố.
Hợp chất EGCG trong chè có khả năng là một giải pháp ngăn chặn sự lây
truyền của bệnh AIDS và làm giảm các tỉ lệ ung thư, tim mạch cùng các chứng
viêm khớp. Ngoài ra, chè xanh còn có tác dung giảm béo.
Ngoài ra, trà xanh còn chứa:
- Các nhóm sắc tố
- Vitamin: hầu hết là vitamin không tan trong nước bao gồm: provitamin A,
các vitamin thụôc nhóm B như B1, B2, P, C, PP.
- Enzyme: + Enzyme thủy phân: amilase, protease
+ Enzyme oxy hóa khử: polyphenoloxydase
2.10 Chất mang vi khuẩn acetic
2.10.1 Yêu cầu đối với chất mang vi khuẩn acetic
Chất mang vi khuẩn acetic là yếu tố quan trong quyết định tính hơn hẳn của
phương pháp nhanh so với phương pháp chậm. Vì vậy yêu cầu đối với chất mang
phải thích hợp với chức năng làm vật mang vi khuẩn acetic:
- Có độ bền cơ học cao, diện tích bề mặt riêng lớn, độ xốp cao.
- Khối lượng riêng tương đối nhỏ.
- Có tính trơ, tức không phản ứng với với dịch lên men, không khí và sản
phẩm lên men, cũng như không tiết ra các chất hóa học gây độc hại đối với vi sinh
vật và mùi khó chịu cho giấm.
- Đủ độ nhám và xốp để màng vi khuẩn có thể bám chặt ở một chế độ thủy
động lực học nhất định.
- Rẻ tiền, dễ kiếm, ổn định.
2.10.2 Lựa chọn chất mang vi khuẩn
- Chất mang bằng chất liệu cellulose:
Trong các loại chất mang có nguốn gốc cellulose có những ưu điểm phù hợp
với điều kiện Việt Nam hiện nay như: công nghệ gia công không phức tạp, rẻ tiền,
dễ kiếm (tre, bã mía, gỗ, ).
Trước đây, nhiều công trình nghiên cứu thử nghiệm với nhiều loại vật liệu
bám chứa cellulose khác nhau như phoi gỗ, lõi ngô, tre nứa,
Bã mía là loại vật liệu bám dễ kiếm, rẽ tiền, có đầy đủ điều khiên của một
loại vật liệu mang. Vì vậy nó được chọn sử dụng làm vật liệu mang trong luận văn.
- Chất mang bằng chất liệu polymer:
Xốp nệm là một loại polymer có đầy đủ điều kiện của một chất mang: có tính
trơ tức không phản ứng với dịch lên men, khối lượng riêng nhỏ, có độ nhám xốp để
vi khuẩn acetic có thể bám, dễ kiếm, dễ gia công.

MỤC LỤC
TRANG
Lời cảm ơn . i
Tóm tắt ii
Mục lục iv
Danh sách các bảng . viii
Danh sách các hình và sơ đồ . ix
Chương 1: MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề . 1
1.2 Mục đích và yêu cầu . 2
1.2.1 Mục đích 2
1.2.2 Yêu cầu 2
Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Tổng quan về vi khuẩn acetic . 3
2.1.1 Đặc điểm sinh học của vi khuẩn acetic 3
2.1.2 Phân loại vi khuẩn acetic . 4
2.2 Sơ lược về giấm - Ứng dụng 6
2.2.1 Sơ lược về giấm . 6
2.2.2 Ứng dụng 6
2.3 Lên men giấm . 6
2.3.1 Các loại giấm phổ biến trên thế giới 6
2.3.2 Cơ chế lên men giấm 6
2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men giấm 8
2.4.1 Ảnh hưởng của Oxy . 8
2.4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ . 8
2.4.3 Sự acid hóa dịch lên men 8
2.4.4 Hàm lượng rượu ethylic trong dịch lên men giấm . 9
2.4.5 Các chất C, N, P và các nguyên tố vi lượng 9
2.5 Các phương pháp lên men . 9
2.5.1 Phương pháp lên men chậm . 9
2.5.2 Phương pháp lên men nhanh 10
2.5.3 Phương pháp lên men chìm . . 11
2.5.4 Phương pháp lên men hỗn hợp 11
2.6 Những kỹ thuật cần chú ý khi sản xuất giấm ăn . 11
2.7 Một số nguyên nhân làm giảm chất lượng lên men giấm 12
2.7.1 Giấm bị đục và giảm độ chua . 12
2.7.2 Hiện tượng lươn giấm 12
2.7.3 Bọ giấm 12
2.7.4 Ruồi giấm . 13
2.8 Các công đoạn sau khi thu hoạch giấm 13
2.8.1 Bảo quản giấm . 13
2.8.2 Lão hóa giấm 13
2.8.3 Gạn trong 13
2.8.4 Đóng chai và xử lý . 13
2.8.5 Phương tiện bảo quản giấm thích hợp . 14
2.9 Khái quát nguyên liệu . 14
2.9.1 Nguyên liệu dừa . 14
2.9.2 Nguyên liệu saboche 15
2.9.3 Nguyên liệu điều 16
2.9.4 Nguyên liệu trà xanh (chè) . 17
2.10 Chất mang vi khuẩn acetic . 18
2.10.1 Yêu cầu đốI vớI chất mang vi khuẩn acetic . 18
2.10.2 Lựa chọn chất mang vi khuẩn 18
Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHưƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu . 20
3.2 Vật liệu thí nghiệm . 20
3.2.1 Nguyên liệu 20
3.2.1.1 Giống vi khuẩn giấm 20
3.2.1.2 Nước dừa già và dịch nước quả 20
3.2.1.3 Các loại chất mang vi khuẩn . 21
3.2.2 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm . 22
3.3.3 Hóa chất . 23
3.2.4 Môi trường . 23
3.3 Phương pháp thí nghiệm . 24
3.3.1 Quy trình sản xuất giấm từ nước dừa già . 24
3.3.2 Quy trình sản xuất giấm trái cây 25
3.4 Nội dung thí nghiệm . 25
3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ rượu bổ sung trong quá trình lên men
giấm từ nước dừa già 25
3.4.2 Khảo sát các phương pháp lên men giấm 26
3.4.3 Khảo sát tình đa dạng của các loại chất mang vi khuẩn acetic 27
3.4.4 Thử nghiệm sản xuất giấm trái cây từ các loại dịch quả đã lên men rượu27
3.4.4.1 Thử nghiệm sản xuất giấm saboche từ dịch saboche đã lên men
rượu 28
3.4.4.2 Thử nghiệm sản xuất giấm điều từ dịch điều đã lên men rượu 28
3.4.5 Thử nghiệm sản xuất giấm từ trà xanh 29
3.5 Xử lý số liệu . 29
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Xác định nồng độ rượu bổ sung thích hợp để đạt được nồng độ acid acetic cao
nhất . 20
4.2 Xác định phương pháp lên men tối ưu . 31
4.3 Kết quả khảo sát tính đa dạng các loại chất mang vi khuẩn acetic 34
4.4 Sản xuất giấm trái cây từ dịch trái cây lên men . 36
4.4.1 Sản xuất giấm điều từ dịch điều đã lên men rượu . 36
4.4.2 Sản xuất giấm saboche từ dịch saboche đã lên men rượu . 37
4.5 Sản xuất giấm trà . 39
Chương 5: KẾT QUẢ VÀ ĐỀ NGHỊ
5.1 Kết luận . 41
5.2 Đề nghị . 41