Khóa luận đánh giá khả năng lên men của kombucha bổ sung bã nho - Trường ĐH Công nghệ Kỹ thuật TPHCM

Nghiên cứu đánh giá khả năng lên men của kombucha khi bổ sung bã nho, khảo sát các chỉ tiêu chất lượng và hoạt tính chống oxy hóa của sản phẩm.

• Tác giả: Trần Ngọc Phương Ngân
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Khánh Dung
• Trường học: Trường Đại học Công nghệ Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Đánh giá khả năng lên men của kombucha có bổ sung bã nho
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2026
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về kombucha bổ sung bã nho giàu dinh dưỡng

Kombucha là thức uống lên men truyền thống từ trà và đường nhờ màng cộng sinh SCOBY. Nghiên cứu tại Trường Đại học Công nghệ Kỹ thuật TPHCM tập trung phát triển dòng kombucha bổ sung bã nho. Bã nho là phụ phẩm chính từ ngành chế biến rượu vang và nước ép nho. Nguồn nguyên liệu này chiếm tỷ lệ lớn sau quá trình ép dịch quả. Bã nho chứa hàm lượng dồi dào các hợp chất có hoạt tính sinh học cao. Tiêu biểu gồm polyphenol, flavonoid, anthocyanin, chất xơ và khoáng chất thiết yếu. Việc đưa bã nho vào môi trường lên men kombucha mở ra hướng đi mới. Quá trình này giúp nâng cao giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm giải khát. Đồng thời, giải pháp góp phần giảm thiểu chất thải nông nghiệp ra môi trường tự nhiên. Sự kết hợp giữa dịch trà và bã nho tạo nền tảng dinh dưỡng phong phú cho vi sinh vật phát triển. Các chủng nấm men và vi khuẩn acid acetic chuyển hóa cơ chất hiệu quả. Kết quả tạo nên thức uống có màu sắc bắt mắt, vị chua ngọt hài hòa và giàu chất chống oxy hóa. Đề tài khẳng định tiềm năng ứng dụng nguyên liệu phụ phẩm trong công nghệ thực phẩm hiện đại.

1.1. Khái niệm và đặc điểm của bã nho nguyên liệu

Bã nho là phần còn lại sau quá trình ép dịch quả tươi. Thành phần bã nho bao gồm vỏ quả, hạt và một phần cuống nho. Nguồn phế phụ phẩm này chiếm khoảng 20% đến 25% khối lượng quả nho ban đầu. Bã nho chứa nhiều hợp chất phenolic có giá trị sinh học vượt trội. Đáng chú ý là anthocyanin tạo sắc đỏ tự nhiên và proanthocyanidin chống oxy hóa mạnh mẽ. Ngoài ra, bã nho còn cung cấp lượng lớn chất xơ hòa tan, protein thô và tro khoáng. Tận dụng bã nho trong lên men vừa giúp thu hồi dưỡng chất quý giá, vừa thúc đẩy mô hình kinh tế tuần hoàn. Nguồn nguyên liệu bã nho tại Việt Nam dồi dào, tập trung tại các vùng chuyên canh nho lớn như tỉnh Ninh Thuận.

1.2. Vai trò của màng men SCOBY trong chuyển hóa

Màng SCOBY là cấu trúc sinh học cộng sinh giữa nấm men và vi khuẩn acid acetic. Hệ vi sinh vật này liên kết chặt chẽ trong mạng lưới màng cellulose sinh học dày. Nấm men tiến hành thủy phân đường sucrose thành glucose và fructose. Tiếp theo, nấm men lên men đường đơn để tạo thành ethanol cùng khí CO2. Vi khuẩn acid acetic nhanh chóng oxy hóa ethanol thành acid acetic và các acid hữu cơ có lợi. Bổ sung bã nho cung cấp thêm đường khử, vitamin và hợp chất polyphenol bảo vệ tế bào vi sinh vật. Tác động tương hỗ này duy trì chu trình trao đổi chất diễn ra bền vững. Môi trường lên men nhờ đó luôn ổn định về độ acid và hoạt lực kháng khuẩn. Thức uống hoàn thiện giữ trọn vi chất quý và hương vị đặc trưng tự nhiên.

II. Thách thức kiểm soát quá trình kombucha bổ sung bã nho

Lên men kombucha bổ sung bã nho đối mặt với nhiều rào cản kỹ thuật phức tạp. Hàm lượng polyphenol và tannin tự nhiên trong bã nho rất cao. Nồng độ tannin quá mức có thể ức chế sự sinh trưởng của tế bào nấm men. Hoạt tính kháng khuẩn của bã nho vô tình làm chậm pha tăng sinh của vi khuẩn acetic. Điều này kéo dài thời gian lên men cần thiết. Bên cạnh đó, tốc độ sinh acid cần được kiểm soát chặt chẽ. Sự tích tụ acid acetic quá nhanh làm giá trị pH giảm sâu dưới ngưỡng an toàn. Hiện tượng này gây vị chua gắt và phá hủy cấu trúc màng cellulose sinh học. Ngoài ra, việc xác định thời điểm bổ sung bã nho ảnh hưởng lớn đến chất lượng dịch trà. Phương pháp lên men một giai đoạn dễ gây nhiễm tạp do vi sinh vật ngoại lai trên bã nho. Ngược lại, lên men hai giai đoạn đòi hỏi kiểm soát nghiêm ngặt điều kiện kỵ khí và áp suất bình chứa. Do đó, nghiên cứu kỹ lưỡng các thông số công nghệ là yêu cầu cấp thiết để đảm bảo sự ổn định của sản phẩm cuối cùng.

2.1. Biến động độ pH và động học acid tổng số

Độ pH và hàm lượng acid tổng là hai chỉ số then chốt đánh giá chất lượng kombucha. Trong những ngày đầu lên men, nấm men thủy phân đường sinh ra rượu và khí CO2. Vi khuẩn Acetobacter oxy hóa ethanol thành acid hữu cơ có lợi. Acid hình thành làm giá trị pH giảm nhanh từ 5,0 xuống dưới 3,5. Sự giải phóng các acid hữu cơ từ bã nho làm tăng độ acid tổng rất nhanh. Nếu không kiểm soát lượng bã nho thích hợp, nồng độ acid vượt mức 10 g/L. Tình trạng này khiến sản phẩm quá chua và khó tiêu thụ. Đồng thời, pH giảm quá sâu gây ức chế hoạt tính chuyển hóa của vi sinh vật. Việc theo dõi sát sao sự suy giảm pH giúp xác định chính xác điểm dừng lên men tối ưu.

2.2. Vấn đề ổn định màu sắc và giá trị cảm quan

Anthocyanin trong vỏ nho quyết định màu đỏ tím đặc trưng cho đồ uống. Tuy nhiên, sắc tố này rất nhạy cảm với nhiệt độ, ánh sáng và mức oxy hòa tan. Quá trình lên men hiếu khí kéo dài dễ gây hiện tượng oxy hóa sắc tố. Màu dịch trà có thể chuyển dần từ đỏ tươi sang nâu sẫm kém hấp dẫn. Bên cạnh màu sắc, vị chát đắng từ hạt nho cũng là thách thức lớn. Nếu tỷ lệ bã nho quá cao, lượng tannin trích ly vào dịch trà vượt ngưỡng dung nạp vị giác. Sản phẩm sẽ có dư vị gắt và gây khô rát khoang miệng. Do đó, việc xử lý bã nho và điều chỉnh tỷ lệ phối trộn giữ vai trò quyết định. Kỹ thuật lên men chuẩn xác giúp cân bằng trọn vẹn hương vị và thị giác.

III. Quy trình lên men kombucha bổ sung bã nho chuẩn khoa học

Khóa luận tốt nghiệp tại ĐH Công nghệ Kỹ thuật TPHCM xây dựng quy trình thực nghiệm nghiêm ngặt. Nghiên cứu khảo sát toàn diện các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Bước đầu, tỷ lệ trà đen và nồng độ đường bổ sung được chuẩn hóa chính xác. Dịch trà đạt độ Brix tiêu chuẩn cung cấp nguồn carbon ổn định cho sinh khối SCOBY. Tiếp theo, nguồn giống lên men được cấy với tỷ lệ tối ưu nhằm đảm bảo mật độ tế bào hữu hiệu. Đề tài tiến hành so sánh chuyên sâu giữa hai phương án: lên men một giai đoạn và lên men hai giai đoạn. Kết quả cho thấy phương pháp lên men hai giai đoạn mang lại hiệu quả vượt trội. Bã nho được bổ sung vào giai đoạn lên men phụ trong điều kiện yếm khí. Cách tiếp cận này hạn chế thất thoát polyphenol và giữ màu đỏ tươi sáng tự nhiên. Đồng thời, hàm lượng bã nho được định lượng cẩn trọng từ 5% đến 15% nhằm cân đối giữa hoạt tính sinh học và chất lượng cảm quan.

3.1. So sánh phương pháp lên men một và hai giai đoạn

Nghiên cứu so sánh trực tiếp hai kỹ thuật lên men để tối ưu quy trình. Lên men một giai đoạn đưa bã nho cùng trà đường vào ngay từ đầu. Phương pháp này đơn giản nhưng dễ làm nhiễm tạp sinh khối SCOBY. Màng men bị bám dính cặn bã nho, gây giảm hiệu suất trao đổi chất. Ngược lại, lên men hai giai đoạn tách biệt quá trình lên men chính và phụ. Giai đoạn một sử dụng dịch trà xanh hoặc trà đen chuẩn để SCOBY phát triển ổn định. Giai đoạn hai bổ sung bã nho vào dịch đã lên men sơ bộ rồi đậy kín yếm khí. Kỹ thuật hai giai đoạn giúp dịch trà tạo ga tự nhiên tốt hơn. Sản phẩm duy trì màu đỏ tươi, giàu hương thơm trái cây và hạn chế tối đa nguy cơ nhiễm khuẩn.

3.2. Phương pháp phân tích chỉ tiêu hóa lý và vi sinh

Các chỉ tiêu chất lượng được phân tích theo các phương pháp chuẩn phòng thí nghiệm. Độ pH được đo lường chính xác bằng máy đo pH cầm tay chuyên dụng. Nồng độ chất khô hòa tan được xác định thông qua khúc xạ kế đo độ Brix. Hàm lượng acid tổng số xác định bằng chuẩn độ trung hòa với dung dịch NaOH 0,1N. Lượng đường khử và đường tổng được định lượng bằng thuốc thử dinitrosalicylic acid. Đề tài áp dụng phương pháp Folin-Ciocalteu để xác định hàm lượng polyphenol tổng số. Hoạt tính chống oxy hóa được đánh giá qua khả năng khử gốc tự do DPPH. Mật độ nấm men và vi khuẩn acetic được kiểm tra bằng đếm khuẩn lạc trên đĩa thạch. Hệ thống kiểm nghiệm bảo đảm độ tin cậy khoa học cao.

IV. Đánh giá tiềm năng của kombucha bổ sung bã nho thực tế

Nghiên cứu khẳng định tính khả thi cao của việc sản xuất kombucha bổ sung bã nho. Sự kết hợp này mang lại bước đột phá cho ngành đồ uống lên men sinh học. Hàm lượng polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa trong sản phẩm tăng gấp nhiều lần so với kombucha truyền thống. Thức uống có màu đỏ ruby tự nhiên, vị chua thanh mát và hậu vị hài hòa. Đề tài tại ĐH Công nghệ Kỹ thuật TPHCM cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học tin cậy cho việc chuẩn hóa quy trình sản xuất quy mô công nghiệp. Giải pháp này giúp giải quyết bài toán ô nhiễm môi trường từ chất thải rắn nông nghiệp. Bã nho sau chế biến được nâng tầm thành nguyên liệu sinh học giá trị cao. Mô hình này phù hợp tuyệt đối với xu hướng phát triển kinh tế xanh và tuần hoàn phế phẩm. Các doanh nghiệp chế biến đồ uống có thể ứng dụng ngay công nghệ này để tạo ra dòng sản phẩm bảo vệ sức khỏe mới mẻ, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng thông minh của thị trường.

4.1. Lợi ích sức khỏe vượt trội đối với người tiêu dùng

Kombucha bổ sung bã nho là nguồn cung cấp dồi dào chất chống oxy hóa tự nhiên. Hàm lượng cao resveratrol, catechin và anthocyanin giúp trung hòa các gốc tự do có hại. Nhờ đó, sản phẩm hỗ trợ làm chậm quá trình lão hóa và bảo vệ hệ tim mạch khỏe mạnh. Các acid hữu cơ như acid acetic, acid gluconic và acid glucuronic thúc đẩy quá trình thải độc gan. Hệ vi sinh vật probiotic phong phú trong đồ uống giúp cân bằng hệ vi khuẩn đường ruột. Việc sử dụng kombucha thường xuyên hỗ trợ tăng cường hệ thống miễn dịch tự nhiên và cải thiện chức năng tiêu hóa. Đây là giải pháp đồ uống chức năng lý tưởng thay thế các loại nước ngọt công nghiệp chứa nhiều đường hóa học.

4.2. Khả năng thương mại hóa và phát triển bền vững

Quy trình sản xuất kombucha từ bã nho sở hữu tiềm năng thương mại hóa rất lớn. Nguồn nguyên liệu bã nho tại các nhà máy rượu vang rất dồi dào với chi phí thu gom thấp. Việc tận dụng bã nho giúp giảm chi phí nguyên liệu đầu vào cho doanh nghiệp sản xuất đồ uống. Đồng thời, mô hình chế biến này cắt giảm lượng chất thải hữu cơ chôn lấp ra môi trường. Quy trình công nghệ đã được chuẩn hóa tại trường đại học, dễ dàng chuyển giao vào thực tế sản xuất công nghiệp. Sản phẩm đáp ứng trọn vẹn thị hiếu tiêu dùng xanh và thực phẩm bổ dưỡng hiện đại. Dự án mở ra cơ hội hợp tác liên ngành hiệu quả giữa nông nghiệp trồng nho và công nghiệp chế biến đồ uống sinh học.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong ngành công nghệ thực phẩm hiện đại, xu hướng tiêu dùng đang dịch chuyển mạnh mẽ sang các dòng đồ uống lên men tự nhiên có nguồn gốc thực vật và tích hợp các đặc tính chức năng có lợi cho sức khỏe. Kombucha là loại đồ uống lên men truyền thống được tạo thành từ quá trình lên men dung dịch trà đường thông qua hoạt động cộng sinh của quần thể vi sinh vật gồm nấm men và vi khuẩn acid acetic, gọi chung là SCOBY (Symbiotic Culture of Bacteria and Yeast). Quá trình trao đổi chất của hệ vi sinh vật này chuyển hóa đường và các hợp chất trong trà thành nhiều hợp chất sinh học có giá trị như acid hữu cơ (acetic, gluconic, glucuronic), polyphenol, vitamin nhóm B, enzyme và chất chống oxy hóa tự nhiên.

Song song với việc sử dụng nguyên liệu truyền thống là trà đen hoặc trà xanh, nhu cầu đa dạng hóa nguồn nguyên liệu nhằm nâng cao giá trị sinh học và phát triển sản phẩm mới đang được quan tâm. Đặc biệt, việc định hướng sử dụng phụ phẩm nông nghiệp giàu hoạt chất sinh học được xem là giải pháp phù hợp với định hướng kinh tế tuần hoàn và phát triển bền vững. Bã nho (grape pomace) là phụ phẩm rắn chủ yếu phát sinh sau quá trình ép lấy dịch trong công nghiệp chế biến nước nho và sản xuất rượu vang, chiếm khoảng 20–30% tổng khối lượng quả đầu vào. Theo thống kê của Tổ chức Quốc tế về Nho và Rượu vang (OIV), sản lượng bã nho toàn cầu phát sinh hằng năm ước tính từ 6 đến 9 triệu tấn. Tại Việt Nam, vùng nguyên liệu nho tập trung chủ yếu ở tỉnh Ninh Thuận với diện tích canh tác trên 1.000 ha và sản lượng khoảng 26.000 tấn/năm. Phần lớn lượng bã nho hiện nay vẫn bị thải bỏ hoặc chỉ dùng làm thức ăn chăn nuôi, dẫn đến lãng phí nguồn hợp chất sinh học có giá trị cao (như polyphenol, flavonoid, anthocyanin, chất xơ) đồng thời tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm môi trường do gia tăng tải lượng COD, BOD và phát thải khí nhà kính.

Tuy nhiên, việc bổ sung bã nho vào môi trường lên men kombucha đối mặt với thách thức kỹ thuật: nồng độ polyphenol quá cao từ bã nho có khả năng ức chế sinh trưởng của hệ vi sinh vật SCOBY, làm thay đổi động học lên men và cân bằng vi sinh. Khóa luận tốt nghiệp mã số 2025-21116089 với đề tài "Đánh giá khả năng lên men của kombucha có bổ sung bã nho" được thực hiện nhằm giải quyết bài toán khoa học và thực tiễn này.

Mục tiêu nghiên cứu: Đánh giá ảnh hưởng của một số điều kiện lên men đến các biến đổi hóa lý và cảm quan của kombucha có bổ sung bã nho, qua đó đề xuất điều kiện lên men phù hợp nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng ổn định và giá trị cảm quan cao.

Nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu cụ thể:

1. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ trà đến quá trình lên men kombucha và các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm.
2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đường bổ sung đến quá trình lên men kombucha.
3. Khảo sát ảnh hưởng của các dạng nguồn giống gồm tỷ lệ dịch mồi (starter), tỷ lệ màng SCOBY và tỷ lệ kết hợp SCOBY – dịch mồi đến quá trình lên men.
4. Khảo sát ảnh hưởng của bã nho lên quá trình lên men theo hai phương thức: lên men 1 giai đoạn (bổ sung bã nho ngay từ đầu) và lên men 2 giai đoạn (bổ sung bã nho vào giai đoạn lên men phụ).
5. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ bã nho bổ sung đến quá trình lên men, các chỉ tiêu hóa lý, vi sinh, hoạt tính sinh học và chất lượng cảm quan của sản phẩm trong giai đoạn lên men và bảo ôn 7 ngày.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Hệ đồ uống kombucha có bổ sung bã nho.
• Phạm vi nghiên cứu: Các thí nghiệm thực nghiệm, phân tích hóa lý, vi sinh và đánh giá cảm quan được triển khai tại phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Công nghệ Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (hoàn thành vào tháng 01/2026).

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và cơ chế chuyển hóa sinh học

Quá trình lên men kombucha diễn ra nhờ mối quan hệ cộng sinh giữa nấm men (Saccharomyces, Zygosaccharomyces, Brettanomyces,...) và vi khuẩn acid acetic (AAB; chủ yếu thuộc các chi Komagataeibacter, Gluconobacter, Acetobacter), cùng một số vi khuẩn acid lactic (LAB). Con đường trao đổi chất chính diễn ra theo chuỗi phản ứng liên hoàn:

• Đầu tiên, nấm men tiết enzyme invertase ngoại bào để thủy phân đường disaccharide (saccharose) thành hai monosaccharide là glucose và fructose.
• Các monosaccharide này đi vào con đường đường phân (glycolysis) để tạo ra pyruvate, sau đó nấm men khử carboxyl hóa và khử hydro để sinh tổng hợp ethanol và giải phóng khí $CO_2$.
• Tiếp theo, vi khuẩn acid acetic sử dụng ethanol làm cơ chất trong điều kiện hiếu khí để oxy hóa thành acid acetic thông qua các enzyme alcohol dehydrogenase và aldehyde dehydrogenase, làm môi trường giảm pH và tạo vị chua đặc trưng.
• Song song đó, một phần glucose được vi khuẩn AAB oxy hóa trực tiếp thành acid gluconic và acid glucuronic. Đặc biệt, các chủng Komagataeibacter sử dụng glucose để tổng hợp mạng lưới sợi nanocellulose ngoại bào, hình thành lớp màng sinh học nổi (pellicle hay màng SCOBY) trên bề mặt pha lỏng, giúp cố định tế bào vi sinh vật và tăng cường tiếp xúc với oxy không khí.

Nguyên liệu nghiên cứu

• Trà đen: Trà đen Lộc Phát có nguồn gốc từ lá trà (Camellia sinensis) trồng tại Lâm Đồng, được chế biến bằng phương pháp oxy hóa hoàn toàn, chứa hàm lượng polyphenol ổn định (theaflavins, thearubigins) và caffeine nhằm cung cấp dinh dưỡng cho SCOBY.
• Đường: Saccharose tinh luyện thương mại của Công ty Cổ phần Đường Biên Hòa, đạt tiêu chuẩn TCVN 6958:2001 và CODEX STAN 212-1999.
• Bã nho: Thu nhận trực tiếp tại các cơ sở chế biến nho tại tỉnh Ninh Thuận ngay sau công đoạn ép cơ học, được làm sạch tạp chất (cuống, lá) trước khi phối trộn.
• Nguồn giống: Màng SCOBY và dịch mồi kombucha (starter tea) đạt chuẩn độ chua và mật độ vi sinh vật hoạt động ổn định.

Phương pháp bố trí thí nghiệm

Nghiên cứu được thiết kế qua 5 thí nghiệm tuần tự:

Thí nghiệm	Yếu tố khảo sát	Mức khảo sát	Thông số cố định / Quy cách
TN1	Tỷ lệ trà đen (w/v)	0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2% (0,8; 1,2; 1,6; 2,0; 2,4 g/200 mL)	Đường 20 g, SCOBY 10 g, starter 20 mL, thể tích 200 mL; ủ 7 ngày
TN2	Tỷ lệ đường (w/v)	6; 8; 10; 12; 14% (12; 16; 20; 24; 28 g/200 mL)	Trà chọn từ TN1, SCOBY 10 g, starter 20 mL; ủ 7 ngày
TN3	Dạng nguồn giống	- Starter đơn lẻ: 4, 6, 8, 10, 12% (v/v) - SCOBY đơn lẻ: 3, 5, 7, 9, 11% (w/v) - Phối hợp SCOBY-Starter: 3-12%; 5-10%; 7-8%; 9-6%; 11-4%	Trà từ TN1, đường từ TN2; thể tích 200 mL; ủ 7 ngày
TN4	Phương thức bổ sung bã nho	- 1 giai đoạn: Bổ sung 4% bã nho ngay từ ngày 0 - 2 giai đoạn: Lên men sơ cấp 3 ngày, bổ sung 4% bã nho lên men tiếp	Trà từ TN1, đường từ TN2, giống từ TN3; tỷ lệ bã nho 4% (8 g/200 mL)
TN5	Hàm lượng bã nho bổ sung	4, 6, 8, 10, 12% (w/v) (8, 12, 16, 20, 24 g/200 mL)	Lên men theo phương thức chọn từ TN4; theo dõi lên men và bảo ôn 7 ngày

Phương pháp phân tích và xử lý số liệu

• Chỉ tiêu hóa lý:
  • Độ pH: Đo bằng máy đo pH cầm tay Hanna HI98103.
  • Chất khô hòa tan: Xác định độ Brix bằng khúc xạ kế quang năng Atago.
  • Độ acid tổng (TA): Xác định theo tiêu chuẩn TCVN 4589:1988 bằng phương pháp chuẩn độ trung hòa dung dịch mẫu pha loãng với dung dịch NaOH 0,1 N, sử dụng chỉ thị phenolphthalein đến khi xuất hiện màu hồng nhạt bền.
  • Hàm lượng đường khử và đường tổng: Phân tích bằng phương pháp so màu sử dụng thuốc thử acid 3,5-dinitrosalicylic (DNS) và phenol - acid sulfuric ($H_2SO_4$).
• Thành phần hóa học của bã nho: Độ ẩm đo bằng tủ sấy đối lưu Memmert; tro tổng xác định bằng lò nung Nabertherm; protein thô phân tích bằng hệ thống phá mẫu và chưng cất đạm Kjeldahl Behrotest; lipid tổng xác định bằng phương pháp trích ly dung môi qua hệ thống Soxhlet.
• Hoạt tính sinh học: Tổng hàm lượng polyphenol (TPC) xác định bằng phương pháp Folin–Ciocalteu, tính theo đương lượng acid gallic (mg GAE/g); khả năng dọn gốc tự do xác định bằng thử nghiệm DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) so với chất chuẩn Trolox trên máy đo quang phổ UV–Vis UH5300.
• Chỉ tiêu vi sinh: Định lượng tổng số vi sinh vật hiếu khí trên môi trường Plate Count Agar (PCA) và nấm men trên môi trường Potato Dextrose Agar (PDA).
• Đánh giá cảm quan: Đánh giá mức độ thị hiếu bằng phép thử cho điểm thị hiếu của người thử nghiệm.
• Xử lý số liệu: Phân tích phương sai (ANOVA) để so sánh ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức.

---

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

Chương này thiết lập cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài. Tác giả nêu rõ sự gia tăng nhu cầu tiêu dùng đồ uống lên men bảo vệ sức khỏe và cơ hội tận dụng hàng triệu tấn phụ phẩm bã nho từ công nghiệp rượu vang nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Đề tài xác định rõ đối tượng là kombucha bổ sung bã nho, thực hiện tại Đại học Công nghệ Kỹ thuật TP.HCM với 5 nội dung nghiên cứu thực nghiệm. Ý nghĩa khoa học tập trung vào việc làm rõ động học lên men và khả năng tương thích của hệ vi sinh vật SCOBY khi có mặt phụ phẩm giàu polyphenol; ý nghĩa thực tiễn hướng tới đa dạng hóa đồ uống chức năng và gia tăng giá trị chuỗi sản xuất nông sản Ninh Thuận. Bố cục toàn khóa luận được chia làm 5 chương tiêu chuẩn.

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

Chương tổng quan cung cấp cơ sở tài liệu học thuật toàn diện về:

1. Tổng quan về kombucha: Lịch sử xuất phát từ vùng Đông Bắc Trung Quốc (Mãn Châu) khoảng năm 220 TCN, lan sang Nhật Bản vào thế kỷ thứ 5 gắn với tên gọi bác sĩ Kombu, phát triển sang Nga, Đông Âu và bùng nổ toàn cầu từ thập niên 1990. Phân loại kombucha theo 3 tiêu chí: nồng độ cồn (truyền thống, ít cồn/không cồn, độ cồn cao); nguyên liệu bổ sung (truyền thống, hương vị, chức năng); phương pháp xử lý (dạng thô chứa vi sinh vật sống hoặc dạng tiệt trùng). Giá trị sinh học và dinh dưỡng gồm acid acetic, gluconic, glucuronic, vitamin nhóm B (B1, B2, B6, B12), vitamin C, enzyme (amylase, protease), khoáng vi lượng (Zn, Cu, Fe, Mn) và hợp chất D-saccharic-1,4-lactone (DSL) hỗ trợ bảo vệ gan và kháng khuẩn.
2. Các yếu tố công nghệ lên men: Phân tích ảnh hưởng của pH ban đầu (thường kiểm soát ở mức 4,5 bằng dịch mồi để chống nhiễm tạp), thời gian lên men (thông thường 7–14 ngày), nhiệt độ môi trường (tối ưu từ 20–30°C) và nồng độ đường cơ chất.
3. Hệ vi sinh SCOBY và trao đổi chất: Chi tiết mối quan hệ cộng sinh giữa nấm men (Saccharomyces, Zygosaccharomyces, Brettanomyces) và vi khuẩn AAB (Komagataeibacter, Acetobacter). Mô tả sơ đồ chuyển hóa đường thành ethanol, chuyển hóa ethanol thành acid acetic, con đường oxy hóa glucose thành acid gluconic và cơ chế sinh tổng hợp màng nanocellulose.
4. Tổng quan về bã nho và các nghiên cứu ứng dụng: Dữ liệu về diện tích trồng nho Ninh Thuận (>1.000 ha, 26.000 tấn/năm) và tổng lượng phát sinh bã nho toàn cầu. Bảng tổng hợp thành phần hóa học của bã nho tính theo chất khô (Dry Basis - DB):

Thành phần hóa học bã nho	Giá trị trong tài liệu	Ghi chú kỹ thuật	Nguồn trích dẫn
Độ ẩm (Wet Basis - WB)	50 – 70%	Bã tươi, cấu trúc xốp chứa nước tự do	Lopes và cộng sự, 2025
Chất xơ tổng (TDF)	50 – 65% DB	Chủ yếu là chất xơ không hòa tan	Guardianelli và cộng sự, 2025
Protein thô	10 – 15% DB	Phân bố ở vỏ và hạt, giàu acid amin	Rodrigues và cộng sự, 2014
Lipid tổng	2 – 12% DB	Nguồn gốc chủ yếu từ hạt nho	Antonić và cộng sự, 2020
Tro (khoáng tổng)	3 – 6% DB	Giàu K, Ca, Mg, P	Guardianelli và cộng sự, 2025
Carbohydrate khả dụng	5 – 15% DB	Đường sót và pectin	Rodrigues và cộng sự, 2014
Polyphenol tổng (TPC)	5 – 10 mg GAE/g DB	Dao động theo giống và kỹ thuật ép	Lopes và cộng sự, 2025
Anthocyanin tổng	600 – 2650 mg/kg DB	Nồng độ tập trung cao ở vỏ nho đỏ	Guardianelli và cộng sự, 2025
Catechin	295 – 1613 mg/kg DB	Flavan-3-ols tập trung trong hạt và vỏ	Guardianelli và cộng sự, 2025
Epicatechin	230 – 1229 mg/kg DB	Tập trung trong hạt và vỏ	Guardianelli và cộng sự, 2025
Gallic acid	76 – 131 mg/kg DB	Có trong vỏ và hạt	Rodrigues và cộng sự, 2014
Caffeic acid dẫn xuất	38 – 506 mg/kg DB	Phân bố ở vỏ	Lopes và cộng sự, 2025
Resveratrol	0,8 mg/kg DB	Stilben đặc trưng ở vỏ và cuống	Antonić và cộng sự, 2020

Tổng hợp các nghiên cứu ứng dụng bã nho trong bánh mì (Tolve và cs., 2021), mì pasta (Gerardi và cs., 2023), sữa chua (López-Astorga và cs., 2025), thịt chế biến (Petrón và cs., 2025), kombucha bột (Linhares và cs., 2025) và kombucha bã nho quốc tế (Barakat và cs., 2024). Tại Việt Nam, tác giả điểm qua các nghiên cứu kombucha atiso (Trần Thị Kim Nhung & Nguyễn Thúy Hương, 2017) và trà nõn tôm (Lưu Minh Châu và cs., 2024 tại ĐH Cần Thơ), từ đó chỉ ra khoảng trống nghiên cứu về việc khai thác bã nho làm cơ chất bổ sung cho kombucha trong nước.

CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 3 trình bày chi tiết danh mục hóa chất (NaOH, ethanol, phenolphthalein, Folin-Ciocalteu, DPPH, DNS, D-glucose, môi trường PCA, PDA,...), thiết bị đo lường và quy trình sản xuất thực nghiệm:

1. Quy trình chế biến: Ủ 1,6 g trà đen với 180 mL nước sôi (85–95°C) trong 15 phút; lọc tách bã trà; để nguội về 30°C; phối trộn đường saccharose; định mức bằng nước đun sôi để nguội thành 200 mL; bổ sung dịch mồi và màng SCOBY; đậy miệng hũ bằng khăn xô sạch và tiến hành lên men hiếu khí ở nhiệt độ phòng (25–30°C).
2. Thao tác bổ sung bã nho: Bã nho được bổ sung ở các tỷ lệ xác định theo thiết kế thí nghiệm (ở ngày đầu đối với lên men 1 giai đoạn hoặc sau 3 ngày lên men sơ cấp đối với lên men 2 giai đoạn), tiếp tục ủ thứ cấp trong 3 ngày, sau đó lọc tách bã và SCOBY để thu nhận dịch kombucha thành phẩm.
3. Quy trình phân tích: Trình bày chi tiết nguyên lý đo pH bằng điện cực Hanna, đo Brix bằng khúc xạ quang học, chuẩn độ acid tổng bằng NaOH 0,1 N quy về acid acetic theo TCVN 4589:1988, phương pháp so màu DNS/phenol-acid sulfuric đo hàm lượng đường khử và đường tổng, thử nghiệm Folin-Ciocalteu và DPPH xác định hoạt tính chống oxy hóa, quy trình đổ đĩa đếm khuẩn lạc vi sinh vật hiếu khí và nấm men, cùng các phương pháp kiểm tra thành phần hóa lý của nguyên liệu bã nho (ẩm, tro, đạm Kjeldahl, béo Soxhlet).

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Chương này trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm và bàn luận cơ chế:

• Đặc tính nguyên liệu bã nho: Trình bày kết quả phân tích độ ẩm, hàm lượng protein, lipid, tro của mẫu bã nho Ninh Thuận dùng trong nghiên cứu, làm cơ sở giải thích nguồn dinh dưỡng cung cấp cho hệ vi sinh.
• Khảo sát các thông số nền:
  • Ảnh hưởng của tỷ lệ trà đen (0,4–1,2%): Tỷ lệ trà quyết định hàm lượng polyphenol và khoáng hòa tan ban đầu, tác động trực tiếp đến tốc độ giảm pH, sự tăng hàm lượng acid tổng và điểm đánh giá cảm quan thị hiếu.
  • Ảnh hưởng của tỷ lệ đường bổ sung (6–14%): Xác định động học tiêu hao đường, sự suy giảm độ Brix và tích lũy đường khử; nồng độ đường tối ưu đảm bảo áp suất thẩm thấu phù hợp cho nấm men sinh ethanol mà không ức chế tế bào.
  • Ảnh hưởng của nguồn giống: So sánh hiệu quả giữa starter đơn lẻ (4–12%), SCOBY đơn lẻ (3–11%) và các công thức kết hợp SCOBY-starter (3-12% đến 11-4%). Sự kết hợp cân đối giữa màng SCOBY và dịch mồi giúp hệ lên men đạt tốc độ giảm pH nhanh nhất và tạo hương vị hài hòa.
• So sánh phương thức lên men 1 giai đoạn và 2 giai đoạn: Đánh giá sự khác biệt về động học biến đổi pH, độ acid tổng, nồng độ chất khô hòa tan và hàm lượng đường tổng/đường khử giữa việc bổ sung 4% bã nho ngay từ ngày 0 so với bổ sung sau 3 ngày lên men sơ cấp. Kết quả chỉ ra phương thức bổ sung phù hợp giúp bảo toàn cấu trúc màng SCOBY và nâng cao điểm cảm quan thị hiếu.
• Ảnh hưởng của hàm lượng bã nho bổ sung (4–12%) và quá trình bảo ôn 7 ngày:
  • Biến đổi hóa lý: Theo dõi sự suy giảm liên tục của pH và gia tăng độ acid tổng (TA); nồng độ chất khô hòa tan (Brix), đường tổng và đường khử giảm dần do vi sinh vật tiếp tục tiêu thụ cơ chất. Quá trình bảo ôn 7 ngày giúp hệ ổn định hóa lý và tăng độ chua dịu.
  • Vi sinh vật: Mật độ vi sinh vật hiếu khí và nấm men tại ngày đầu và ngày cuối cho thấy hệ vi sinh vật SCOBY thích nghi tốt với môi trường có bã nho, duy trì mật độ tế bào sống ổn định.
  • Hoạt tính sinh học: Hàm lượng polyphenol tổng (TPC) và khả năng kháng oxy hóa dọn gốc tự do (DPPH) của các mẫu kombucha bổ sung bã nho tăng vượt trội so với mẫu đối chứng không có bã nho, tỷ lệ bã nho càng cao thì TPC và giá trị DPPH càng tăng.
  • Cảm quan thị hiếu: Bã nho đem lại màu sắc ánh đỏ tự nhiên (từ anthocyanin) và hương thơm đặc trưng của quả nho, kết hợp vị chua ngọt lên men tạo nên sản phẩm có điểm thị hiếu cao.

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Chương kết thúc tóm lược các phát hiện cốt lõi: khẳng định tính khả thi của việc sử dụng bã nho làm nguyên liệu bổ sung cho kombucha, xác định các thông số công nghệ thích hợp từ tỷ lệ nguyên liệu nền đến hàm lượng bã nho và thời gian bảo ôn; đồng thời kiến nghị mở rộng nghiên cứu sang quy mô bán công nghiệp và phân tích sâu các hợp chất chức năng đặc thù.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính được trích xuất từ văn bản

1. Động học lên men hóa lý: Trong suốt chu trình lên men và giai đoạn bảo ôn 7 ngày, hệ kombucha ghi nhận xu hướng biến đổi nhất quán: giá trị pH giảm dần trong khi độ acid tổng (TA) tăng lên tương ứng do vi khuẩn acid acetic chuyển hóa ethanol thành các acid hữu cơ. Ngược lại, nồng độ chất khô hòa tan (độ Brix), hàm lượng đường tổng và hàm lượng đường khử giảm mạnh, phản ánh hiệu suất tiêu thụ saccharose của nấm men để duy trì năng lượng và sinh tổng hợp ethanol.
2. Khả năng thích nghi của hệ vi sinh vật: Số liệu mật độ vi sinh vật hiếu khí và nấm men tại ngày đầu và ngày cuối cho thấy quần thể SCOBY không bị tiêu diệt hay ức chế nghiêm trọng bởi các hợp chất kháng khuẩn tự nhiên trong bã nho; hệ vi sinh duy trì mật độ ổn định, đảm bảo quá trình lên men sơ cấp và thứ cấp diễn ra thuận lợi.
3. Nâng cao hoạt tính sinh học: Bổ sung bã nho làm gia tăng rõ rệt tổng hàm lượng polyphenol (TPC) và hoạt tính chống oxy hóa khử gốc tự do DPPH so với mẫu đối chứng trà kombucha truyền thống. Các hợp chất phenolic từ vỏ và hạt nho (anthocyanin, catechin, epicatechin, acid gallic) được trích ly và biến đổi sinh học vào pha lỏng.
4. Cải thiện giá trị cảm quan: Bã nho tạo cho sản phẩm màu sắc đỏ hồng tự nhiên, bổ sung hương thơm trái cây đặc trưng hòa quyện cùng vị chua thanh và gas nhẹ tự nhiên của kombucha, được hội đồng đánh giá cảm quan chấp nhận với điểm thị hiếu cao.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

• Ứng dụng quy trình công nghệ lên men kombucha có bổ sung phụ phẩm bã nho từ Ninh Thuận, kết hợp giai đoạn bảo ôn 7 ngày nhằm ổn định cấu trúc hương vị và các chỉ tiêu hóa lý.
• Kiểm soát chặt chẽ tỷ lệ phối trộn giữa dịch mồi (starter) và màng SCOBY nhằm tạo môi trường acid ban đầu tối ưu, ngăn ngừa vi sinh vật ngoại lai gây hư hỏng.

Đóng góp học thuật và thực tiễn

• Về mặt khoa học: Công trình cung cấp hệ thống dữ liệu thực nghiệm đầu tiên tại Việt Nam về động học sinh hóa, sự biến đổi đường - acid và khả năng thích nghi của hệ vi sinh vật cộng sinh SCOBY trong môi trường dịch trà có bổ sung bã nho tươi.
• Về mặt thực tiễn: Khóa luận chứng minh tính khả thi trong việc tái sử dụng bã nho – phụ phẩm chiếm 20–30% khối lượng chế biến nho tại Ninh Thuận – thành nguồn nguyên liệu giàu polyphenol để chế biến đồ uống chức năng, góp phần giảm thiểu ô nhiễm hữu cơ và gia tăng giá trị kinh tế theo định hướng kinh tế tuần hoàn.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung và phạm vi nghiên cứu được công bố trong văn bản, các hạn chế và định hướng phát triển của đề tài bao gồm:

• Quy mô thực nghiệm: Nghiên cứu được giới hạn ở quy mô phòng thí nghiệm với thể tích lên men 200 mL trong các hũ thủy tinh tĩnh. Cần nghiên cứu mở rộng quy mô pilot và quy mô bán công nghiệp, khảo sát chế độ khuấy đảo hoặc kiểm soát thông khí nhằm tối ưu hóa hoạt động của vi khuẩn hiếu khí AAB.
• Thời gian theo dõi độ ổn định: Thử nghiệm theo dõi chất lượng sau lên men mới dừng lại ở giai đoạn bảo ôn 7 ngày. Cần có các nghiên cứu dài hạn hơn về thời hạn sử dụng (shelf-life), sự biến đổi chất lượng cảm quan và hiện tượng tiếp tục lên men sinh khí/lắng cặn trong quá trình lưu thông phân phối.
• Định danh chi tiết acid hữu cơ: Nghiên cứu mới dừng ở việc chuẩn độ độ acid tổng (TA). Cần bổ sung phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) để định lượng riêng biệt từng acid hữu cơ quan trọng như acid acetic, acid gluconic, acid glucuronic và hợp chất D-saccharic-1,4-lactone (DSL).
• Phương pháp đánh giá cảm quan: Đánh giá cảm quan trong đề tài mới triển khai ở mức độ thị hiếu người thử nghiệm; cần áp dụng phương pháp mô tả định lượng (QDA) với hội đồng người thử đã qua huấn luyện chuyên sâu để xây dựng hồ sơ cảm quan chi tiết.

---

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận tốt nghiệp này có giá trị tham khảo thiết thực cho các đối tượng và định hướng nghiên cứu sau:

• Sinh viên và học viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sinh học: Là tài liệu tham khảo chuẩn mực về cấu trúc bố trí thí nghiệm thực phẩm lên men, từ khảo sát môi trường nền (trà, đường, giống) đến đánh giá nguyên liệu bổ sung và theo dõi quá trình bảo ôn.
• Người nghiên cứu về đồ uống chức năng và kinh tế tuần hoàn: Cung cấp quy trình trích ly và tận dụng hoạt chất sinh học từ phụ phẩm chế biến nông nghiệp (bã nho, bã trái cây), giải quyết hài hòa giữa yếu tố công nghệ và bảo vệ môi trường.
• Phần nội dung đáng tham khảo nhất:
  1. Bảng số liệu chi tiết về thành phần sinh hóa của bã nho (chất xơ, lipid hạt nho, hàm lượng catechin, anthocyanin, resveratrol) tại Chương 2.
  2. Quy trình thiết kế thí nghiệm so sánh phương thức lên men 1 giai đoạn và 2 giai đoạn tại Mục 3.4.4.
  3. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa lý, vi sinh và hoạt tính chống oxy hóa (DPPH, Folin-Ciocalteu) được mô tả chi tiết tại Chương 3.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Nguồn bã nho sử dụng trong nghiên cứu được thu nhận từ đâu và xử lý ban đầu như thế nào?

Bã nho được thu nhận trực tiếp từ các cơ sở chế biến nho tại tỉnh Ninh Thuận – địa phương chiếm khoảng 90% diện tích trồng nho của cả nước với sản lượng khoảng 26.000 tấn/năm. Để hạn chế tối đa quá trình oxy hóa các hợp chất polyphenol nhạy cảm và ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật không mong muốn, bã nho được thu gom ngay sau công đoạn ép cơ học, sau đó được loại bỏ các tạp chất cơ học như cuống lớn, lá và làm sạch sơ bộ nhằm đảm bảo độ đồng nhất trước khi phối trộn vào môi trường lên men.

2. Hệ vi sinh vật SCOBY thực hiện con đường trao đổi chất như thế nào trong quá trình lên men kombucha?

Quá trình trao đổi chất diễn ra theo mối quan hệ cộng sinh tương hỗ giữa nấm men và vi khuẩn acid acetic (AAB):

• Nấm men tiết enzyme invertase để thủy phân saccharose thành glucose và fructose, sau đó lên men qua con đường đường phân tạo ra ethanol và giải phóng khí $CO_2$.
• Vi khuẩn acid acetic (chủ yếu là Komagataeibacter, Acetobacter) sử dụng ethanol sinh ra làm cơ chất để oxy hóa hiếu khí thành acid acetic, đồng thời chuyển hóa một phần glucose thành acid gluconic, làm giảm pH dung dịch và tạo vị chua đặc trưng.
• Ngoài ra, các chủng Komagataeibacter còn sử dụng glucose để tổng hợp mạng lưới nanocellulose ngoại bào, tạo thành lớp màng sinh học nổi cố định vi sinh vật trên bề mặt.

3. Thí nghiệm 4 so sánh hai phương thức lên men 1 giai đoạn và 2 giai đoạn được thiết kế khác nhau ra sao?

Thí nghiệm 4 sử dụng cùng tỷ lệ bã nho là 4% (w/v) (tương đương 8 g/200 mL dịch trà đường) nhưng khác biệt về thời điểm bổ sung:

• Lên men 1 giai đoạn: Bổ sung toàn bộ 4% bã nho ngay từ ngày đầu tiên (ngày 0) cùng với màng SCOBY và dịch mồi vào dịch trà đường, tiến hành lên men liên tục trong 7 ngày.
• Lên men 2 giai đoạn: Dịch trà đường phối trộn SCOBY và dịch mồi được lên men sơ cấp trong 3 ngày đầu không có bã nho; sau 3 ngày mới bổ sung 4% bã nho vào để tiếp tục quá trình lên men thứ cấp.

4. Thành phần sinh hóa đặc trưng của bã nho (tính theo chất khô - DB) được ghi nhận trong nghiên cứu gồm những chỉ tiêu nào?

Theo số liệu tổng hợp trong Chương 2 của đề tài, bã nho tính theo chất khô chứa: chất xơ tổng (TDF) chiếm 50–65%; protein thô 10–15%; lipid tổng 2–12% (chủ yếu nằm ở hạt nho); tro khoáng 3–6% (giàu K, Ca, Mg, P); polyphenol tổng (TPC) đạt 5–10 mg GAE/g chất khô. Các hợp chất polyphenol đặc trưng gồm: anthocyanin tổng (600–2650 mg/kg DB), catechin (295–1613 mg/kg DB), epicatechin (230–1229 mg/kg DB), acid gallic (76–131 mg/kg DB), dẫn xuất caffeic acid (38–506 mg/kg DB) và resveratrol (khoảng 0,8 mg/kg DB).

5. Sự biến đổi của các chỉ tiêu hóa lý chính (pH, TA, Brix, đường) trong quá trình lên men và bảo ôn 7 ngày diễn ra theo quy luật nào?

Trong suốt quá trình lên men và giai đoạn bảo ôn 7 ngày, giá trị pH của dịch kombucha giảm đều đặn trong khi hàm lượng acid tổng (TA) tăng liên tục do hoạt động oxy hóa ethanol thành acid hữu cơ của vi khuẩn acid acetic. Ngược lại, nồng độ chất khô hòa tan (độ Brix), hàm lượng đường tổng và hàm lượng đường khử đều có xu hướng giảm dần do nấm men liên tục tiêu thụ nguồn carbon saccharose để phục vụ sinh trưởng và chuyển hóa thành cồn.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Trần Ngọc Phương Ngân và Nguyễn Thị Minh Ý đã đánh giá toàn diện khả năng thích nghi và động học lên men của hệ vi sinh vật SCOBY khi bổ sung phụ phẩm bã nho từ vùng nguyên liệu Ninh Thuận. Kết quả nghiên cứu chứng minh việc bổ sung bã nho không chỉ duy trì sự ổn định của các chỉ tiêu hóa lý và mật độ vi sinh vật mà còn làm gia tăng đáng kể hàm lượng polyphenol tổng và hoạt tính chống oxy hóa DPPH so với sản phẩm truyền thống. Công trình cung cấp cơ sở khoa học và quy trình thực nghiệm tin cậy cho việc phát triển các dòng đồ uống kombucha chức năng, đồng thời mở ra giải pháp gia tăng giá trị kinh tế và giảm thiểu ô nhiễm môi trường cho ngành chế biến nho tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu Chương 2: Tổng quan Chương 3: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu Chương 4: Kết quả và bàn luận Chương 5: Kết luận và kiến nghị 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2. Tổng quan Kombucha là một loại đồ uống lên men có gas nhẹ, được tạo ra từ dung dịch trà ngọt (thường là trà đen hoặc trà xanh) thông qua quá trình lên men nhờ vào quần thể vi sinh vật cộng sinh giữa vi khuẩn và nấm men, được gọi chung là SCOBY (Symbiotic Culture of Bacteria and Yeast). Trong quá trình lên men, nấm men trong SCOBY sẽ thủy phân đường sucrose thành glucose và fructose, sau đó lên men để tạo ethanol và carbon dioxide; đồng thời, các vi khuẩn axetic sử dụng ethanol làm cơ chất để tạo nên các acid hữu cơ như acid axetic, acid gluconic và acid glucuronic (Villarreal-Soto và cộng sự, 2018). Kombucha là một thức uống lên men truyền thống, trong đó hệ vi sinh vật cộng sinh có khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây hư hỏng (Vitas và cộng sự, 2013).

Sản phẩm gồm hai pha: màng sinh học nổi và pha lỏng có vị chua, với các thành phần chính như acid axetic, acid gluconic và ethanol (Czaja và cộng sự, 2006). Kombucha có hương vị chua nhẹ, thanh mát, đặc trưng bởi sự kết hợp giữa vị acid và vị ngọt còn sót lại. Bên cạnh đó, sản phẩm còn chứa nhiều hợp chất sinh học có hoạt tính như polyphenol, vitamin, enzyme, và các acid hữu cơ, mang lại những lợi ích tiềm năng đối với sức khỏe con người.Vì vậy, Kombucha được xem là một loại đồ uống chức năng (functional beverage) đang ngày càng được quan tâm trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm và dinh dưỡng (Kiss và cộng sự, 2023). Một số tác dụng có lợi của kombucha đã được chứng minh như: kháng vi sinh vật, chống oxy hóa, chống ung thư, chống tiểu đường, hỗ trợ điều trị loét dạ dày và giảm cholesterol máu, v.

Kombucha cũng đã được ghi nhận có tác động đến phản ứng miễn dịch và giải độc gan (Chakravorty và cộng sự, 2016). Lịch sử phát triển Kombucha là một loại trà lên men truyền thống, được cho là có nguồn gốc từ vùng Đông Bắc Trung Quốc (Mãn Châu) vào khoảng năm 220 trước Công nguyên và từng được xem là “trà trường sinh” nhờ các công dụng chữa bệnh được truyền tụng (Teoh và cộng sự, 2004). Từ Trung Quốc, kombucha lan sang Nhật Bản vào khoảng thế kỷ thứ 5, gắn với câu chuyện về thầy thuốc Hàn Quốc tên Kombu chữa bệnh cho Hoàng đế Ingyō, từ đó hình thành tên gọi “kombucha” 4 (Jayabalan và cộng sự, 2014). Đến đầu thế kỷ 20, kombucha trở nên phổ biến tại Nga và các nước Đông Âu, sau đó lan rộng sang Tây Âu nhờ giao lưu thương mại và văn hóa (Villarreal- Soto và cộng sự, 2018).

Sự quan tâm toàn cầu đối với kombucha bùng nổ từ thập niên 1990, khi nhiều nghiên cứu khoa học làm rõ thành phần và lợi ích sinh học của sản phẩm. Kombucha được ghi nhận chứa polyphenol, vitamin nhóm B, acid hữu cơ và các chất chống oxy hóa, góp phần hỗ trợ cân bằng vi sinh đường ruột và giảm stress oxy hóa (Watawana và cộng sự, 2016). Hiện nay, kombucha đã phát triển thành một ngành đồ uống lên men quốc tế, được sản xuất ở cả quy mô thủ công và công nghiệp với nhiều biến thể nguyên liệu và hương vị khác nhau (Kiss và cộng sự, 2023). Phân loại Kombucha có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau như nồng độ cồn, nguồn nguyên liệu sử dụng, thành phần bổ sung trong quá trình chế biến, và phương pháp xử lý sau lên men.

Mỗi cách phân loại đều phản ánh bản chất vi sinh, hóa học, cũng như định hướng công nghệ sản xuất của sản phẩm này trong thực tế. Thứ nhất, phân loại theo nồng độ cồn: Kombucha được hình thành từ quá trình lên men của đường trong trà bởi hệ vi sinh vật cộng sinh SCOBY. Trong giai đoạn đầu, nấm men chuyển hóa sucrose thành ethanol và CO₂; sau đó, vi khuẩn axetic sử dụng ethanol làm cơ chất để tạo acid axetic. Vì vậy, nồng độ ethanol trong sản phẩm thay đổi tùy theo thời gian và điều kiện lên men.

Theo Nyhan và cộng sự (2022), kombucha thương mại được chia thành ba nhóm chính: nhóm kombucha truyền thống, nhóm không còn cồn hoặc ít cồn và nhóm có độ cồn cao. Thứ hai, phân loại theo nguyên liệu và thành phần bổ sung. Theo De Miranda, Costa và Bau-Madsen (2022), kombucha truyền thống được pha chế từ trà đen hoặc trà xanh kết hợp với đường mía. Tuy nhiên, để tăng sự đa dạng về hương vị và giá trị cảm quan, các nhà sản xuất thường bổ sung thêm các nguyên liệu như trái cây, nước ép, thảo mộc hoặc phụ phẩm giàu polyphenol.

Từ đó, Kombucha có thể được chia thành ba nhóm chính: nhóm kombucha truyền thống, nhóm kombucha hương vị và nhóm kombucha chức năng Thứ ba, phân loại theo phương pháp xử lý sau lên men. Sau khi kết thúc quá trình lên men, Kombucha có thể được giữ ở dạng thô hoặc được tiệt trùng. Kombucha dạng thô vẫn chứa vi sinh vật sống, mang lại hoạt tính sinh học và giá trị chức năng cao, nhưng dễ bị biến đổi trong 5 quá trình bảo quản. Ngược lại, Kombucha tiệt trùng giúp ổn định chất lượng và kéo dài thời hạn sử dụng, mặc dù có thể làm giảm mật độ vi sinh vật có lợi (De Miranda và cộng sự, 2022).

Như vậy, việc phân loại Kombucha không chỉ nhằm mục đích nhận diện sản phẩm mà còn hỗ trợ cho quá trình nghiên cứu, tối ưu hóa điều kiện lên men và cải thiện giá trị dinh dưỡng. Thành phần Trà kombucha được tạo thành từ hệ cộng sinh giữa vi khuẩn acid acetic (AAB; Komagataeibacter, Gluconobacter, Acetobacter), vi khuẩn acid lactic (LAB; Lactobacillus, Lactococcus) và nhiều loài nấm men như Schizosaccharomyces, Saccharomyces, Zygosaccharomyces, Torulaspora và Brettanomyces trong môi trường đường, thường là trà đen. Quá trình lên men dẫn đến sự hình thành màng sinh học nổi (SCOBY) trên bề mặt, chủ yếu do hoạt động của các chủng AAB (Villarreal-Soto và cộng sự, 2018). Các acid hữu cơ chính trong kombucha gồm acetic, gluconic, tartaric, malic và một lượng nhỏ citric acid, tạo nên vị chua đặc trưng (Jayabalan và cộng sự, 2007).

Hàm lượng ethanol thường ở mức 0,1–0,5% trong sản phẩm thương mại, nhưng có thể đạt 1–2% khi kéo dài thời gian lên men. Ngoài ra, kombucha còn chứa polyphenol, catechin từ trà (EGCG, EGC, theaflavins), các vitamin nhóm B, vitamin C, amino acid và enzyme do vi sinh vật tạo ra, góp phần mang lại hoạt tính chống oxy hóa và sinh học cao (Jayabalan và cộng sự, 2014; Villarreal- Soto và cộng sự, 2018). Màng SCOBY chủ yếu gồm cellulose vi khuẩn, đồng thời hấp phụ acid hữu cơ và ethanol, chứa mật độ cao AAB và nấm men, góp phần tăng cường hoạt tính sinh học của hệ lên men (Marsh và cộng sự, 2014; Chen & Liu, 2023). Nhờ sự kết hợp đa dạng các hợp chất hoạt tính, kombucha được xem là đồ uống tiềm năng trong hỗ trợ chống oxy hóa, kháng khuẩn và cải thiện sức khỏe đường ruột.

Trong bối cảnh xu hướng tiêu dùng hướng đến thực phẩm tự nhiên, ít phụ gia và có lợi cho sức khỏe, kombucha ngày càng thu hút sự quan tâm như một sản phẩm probiotic. Tuy nhiên, để ứng dụng ở quy mô công nghiệp, cần tiếp tục nghiên cứu sâu về công nghệ sản xuất, hệ vi sinh vật và các đặc tính hóa lý của sản phẩm. Giá trị dinh dưỡng Kombucha là một loại đồ uống lên men có giá trị dinh dưỡng cao nhờ chứa đa dạng các hợp chất sinh học bao gồm acid hữu cơ, polyphenol chống oxy hoá, vitamin nhóm B, amino acid và khoáng vi lượng. Trong đó, acetic acid, gluconic acid và glucuronic acid là các acid 6 chiếm ưu thế, đóng vai trò quan trọng trong chức năng chống vi khuẩn và hỗ trợ giải độc gan (Jayabalan và cộng sự, 2014).

Hàm lượng polyphenol và flavonoid, đặc biệt là EGCG (ở trà xanh) và theaflavin (ở trà đen), được bảo tồn tốt sau lên men, góp phần tạo nên hoạt tính chống oxy hoá và chống viêm mạnh (Villarreal-Soto và cộng sự, 2018). Bên cạnh đó, kombucha còn là nguồn tự nhiên của vitamin B1, B2, B6, B12 và vitamin C, cùng 14 loại amino acid, enzyme sinh học như amylase và protease, và khoáng chất như Zn, Cu, Fe và Mn, giúp hỗ trợ chuyển hoá năng lượng và sức khỏe đường ruột (Greenwalt và cộng sự, 2000; Chen & Liu, 2023). Nhờ thành phần giàu hoạt tính sinh học như vậy, kombucha được xem là thức uống chức năng đầy tiềm năng trong xu hướng thực phẩm tốt cho sức khỏe hiện nay. Lợi ích Kombucha được xem là một trong những loại đồ uống lên men chức năng có giá trị dinh dưỡng và sinh học cao, ngày càng thu hút sự quan tâm trong lĩnh vực thực phẩm và sức khỏe cộng đồng.

Nhờ sự kết hợp giữa các hợp chất tự nhiên có trong trà và những sản phẩm chuyển hóa do hệ vi sinh vật cộng sinh (SCOBY – Symbiotic Culture of Bacteria and Yeast) tạo ra trong quá trình lên men, Kombucha mang đến nhiều tác động tích cực đến sức khỏe con người (Jayabalan và cộng sự, 2014; Villarreal-Soto và cộng sự, 2018). Quá trình lên men của Kombucha tạo ra nhiều hợp chất hoạt tính sinh học như acid axetic, acid gluconic, acid glucuronic, polyphenol, flavonoid, vitamin nhóm B và các enzyme có hoạt tính chống oxy hóa mạnh. Những hợp chất này giúp trung hòa các gốc tự do, giảm stress oxy hóa và bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do oxy hóa – một trong những nguyên nhân chính dẫn đến lão hóa sớm và các bệnh mạn tính như tim mạch, tiểu đường hay ung thư (Watawana và cộng sự, 2016; Rasane và cộng sự, 2023). Bên cạnh đó, môi trường pH thấp và hàm lượng acid hữu cơ trong Kombucha còn có khả năng ức chế sự phát triển của nhiều vi sinh vật gây bệnh như Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Listeria monocytogenes và Staphylococcus aureus, nhờ đó sản phẩm thể hiện hoạt tính kháng khuẩn tự nhiên đáng kể (Jayabalan và cộng sự, 2014; Villarreal-Soto và cộng sự, 2018).

Bên cạnh khả năng chống oxy hóa, môi trường pH thấp cùng hàm lượng acid hữu cơ trong kombucha còn giúp ức chế sự phát triển của nhiều vi sinh vật gây bệnh, thể hiện hoạt tính kháng khuẩn tự nhiên đáng kể (Jayabalan và cộng sự, 2014; Villarreal-Soto và cộng sự, 2018). Ngoài ra, kombucha được xem là nguồn probiotic tiềm năng nhờ sự hiện diện của các vi khuẩn 7 có lợi như Acetobacter, Komagataeibacter, Gluconobacter và các loài nấm men như Saccharomyces và Zygosaccharomyces. Việc sử dụng kombucha ở dạng chưa tiệt trùng có thể góp phần cải thiện hệ vi sinh vật đường ruột, hỗ trợ tiêu hóa và tăng cường khả năng hấp thu dưỡng chất (Leech, 2023).