Nghiên Cứu Quy Trình Chế Biến Nước Uống Lên Men Từ Quả Sơn Tra

Chuyên khảo phân tích Luận văn nghiên cứu quy trình chế biến nước uống lên men từ quả sơn tra, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

• Tác giả: Chu Thị Hạnh
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Thị Lệ Hằng
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm
• Đề tài: Nghiên Cứu Quy Trình Chế Biến Nước Uống Lên Men Từ Quả Sơn Tra
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Giới thiệu về nguyên liệu sơn tra
• 1.2. Một số giống sơn tra trên thế giới và Việt Nam
• 1.3. Thành phần dinh dưỡng của quả sơn tra
• 1.4. Công dụng của quả sơn tra
• 1.5. Tình hình trồng cây sơn tra tại Việt Nam
• 1.6. Một số sản phẩm từ quả sơn tra
• 1.7. Giới thiệu về nước uống lên men có độ cồn thấp
• 1.8. Nguồn gốc nước uống lên men
• 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng (vật liệu) và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu
• 2.3. Hóa chất và thiết bị nghiên cứu. Dụng cụ, thiết bị
• 2.4. Thời gian và địa điểm tiến hành nghiên cứu
• 2.4.1. Thời gian nghiên cứu
• 2.4.2. Địa điểm nghiên cứu
• 2.5. Nội dung nghiên cứu
• 2.6. Phương pháp nghiên cứu
• 2.6.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
• 2.6.2. Phương pháp phân tích vật lý, hóa sinh
• 2.6.2.1. Xác định độ cồn bằng phương pháp chưng cất
• 2.6.2.2. Xác định hàm lượng chất khô hòa tan bằng chiết quang kế
• 2.6.2.3. Xác định hiệu suất thu hồi dịch quả
• 2.6.2.4. Xác định hàm lượng nước bằng cân sấy ẩm
• 2.6.2.5. Xác định hàm lượng đường bằng phương pháp Fericyanua kali (phương pháp Gracianov)
• 2.6.2.6. Xác định hàm lượng acid tổng số bằng phương pháp trung hòa
• 2.6.2.7. Xác định hàm lượng Vitamin C bằng phương pháp chuẩn độ Iod
• 2.6.2.8. Xác định hàm lượng tannin bằng phương pháp chuẩn độ KMnO4
• 2.6.3. Phương pháp đánh giá cảm quan của nước sơn tra lên men bằng phương pháp cho điểm theo TCVN 3215 – 79
• 2.6.4. Phương pháp xử lý số liệu
• 2.7. Quy trình chế biến nước uống lên men từ quả sơn tra hoàn thiện
• 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Nước Uống Lên Men Từ Sơn Tra

Trong bối cảnh thị trường thực phẩm và đồ uống ngày càng đa dạng, nước uống lên men từ quả sơn tra nổi lên như một sản phẩm tiềm năng, kết hợp giữa giá trị dinh dưỡng và hương vị độc đáo. Nghiên cứu này tập trung vào việc xây dựng quy trình chế biến nước uống lên men từ nguồn nguyên liệu sơn tra phong phú của Việt Nam. Mục tiêu là tạo ra sản phẩm không chỉ đáp ứng nhu cầu giải khát mà còn mang lại lợi ích sức khỏe, đồng thời góp phần nâng cao giá trị kinh tế cho quả sơn tra, một loại trái cây đặc trưng của vùng núi phía Bắc. Đề tài này có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, hứa hẹn mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp chế biến thực phẩm Việt Nam.

1.1. Giới Thiệu Chung Về Quả Sơn Tra Và Tiềm Năng Ứng Dụng

Quả sơn tra, còn gọi là táo mèo, là loại quả đặc trưng của vùng núi Tây Bắc Việt Nam. Quả có vị chua ngọt, hơi chát, chứa nhiều vitamin, khoáng chất và các hợp chất chống oxy hóa. Nghiên cứu cho thấy sơn tra có nhiều công dụng trong y học cổ truyền và hiện đại, như hỗ trợ tiêu hóa, giảm cholesterol và bảo vệ tim mạch. Việc ứng dụng sơn tra vào chế biến nước uống lên men không chỉ tận dụng được nguồn nguyên liệu dồi dào mà còn tạo ra sản phẩm có giá trị gia tăng cao.

1.2. Tại Sao Nên Nghiên Cứu Nước Uống Lên Men Từ Sơn Tra

Hiện nay, các sản phẩm chế biến từ sơn tra còn khá đơn điệu, chủ yếu là các sản phẩm truyền thống như ô mai, rượu ngâm. Việc nghiên cứu quy trình sản xuất nước uống lên men từ sơn tra sẽ góp phần đa dạng hóa các sản phẩm từ loại quả này, đáp ứng nhu cầu thị trường và nâng cao giá trị kinh tế. Nước uống lên men là một loại thực phẩm lên men từ siro quả hoặc dịch quả cho ra sản phẩm bổ dưỡng, mùi vị thơm ngon, với công nghệ sản xuất đơn giản phần nào đem đến sự ưa thích và hài lòng của người tiêu dùng.

II. Thách Thức Trong Chế Biến Nước Uống Lên Men Sơn Tra

Mặc dù sơn tra có nhiều tiềm năng, quá trình chế biến nước uống lên men từ loại quả này cũng đối mặt với không ít thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là hàm lượng tannin cao trong quả sơn tra, gây vị chát khó chịu và ảnh hưởng đến màu sắc của sản phẩm. Ngoài ra, thành phần pectin cũng gây khó khăn trong quá trình chiết xuất dịch quả. Nghiên cứu cần tập trung vào việc tìm ra các giải pháp để giảm thiểu tannin và pectin, đồng thời tối ưu hóa quy trình lên men để tạo ra sản phẩm nước uống có hương vị thơm ngon và hấp dẫn.

2.1. Vấn Đề Tannin Và Pectin Trong Quả Sơn Tra

Theo kết quả nghiên cứu được ghi chép trong sách “ Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam” (Đỗ Tất Lợi, 2004), sơn tra thu hái ở Lào Cai có hàm lượng tannin 2,76%. Tannin tạo cho sản phẩm vị chát khó chịu, không những thế tannin là hợp chất dễ bị oxy hóa bởi môi trường tạo nên hiện tượng biến đổi màu trong quá trình chế biến và bảo quản, ảnh hưởng rất lớn đến giá trị cảm quan của sản phẩm. Pectin làm tăng độ nhớt dịch quả, giảm hiệu suất tách chiết dịch sơn tra. Vì vậy cần nghiên cứu biện pháp nhằm hạn chế và loại bỏ pectin và tannin có trong nguyên liệu để tăng giá trị của quả sơn tra trong sản xuất quy mô công nghiệp.

2.2. Kiểm Soát Quá Trình Lên Men Để Đảm Bảo Chất Lượng

Quá trình lên men là yếu tố then chốt quyết định chất lượng của nước uống. Cần kiểm soát chặt chẽ các yếu tố như nhiệt độ, thời gian, pH và nồng độ nấm men để đảm bảo quá trình lên men diễn ra ổn định và tạo ra sản phẩm có hương vị mong muốn. Việc lựa chọn chủng nấm men phù hợp cũng rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến hương vị và nồng độ cồn của nước uống lên men.

III. Phương Pháp Chế Biến Nước Uống Lên Men Từ Quả Sơn Tra

Nghiên cứu này đề xuất một quy trình chế biến nước uống lên men từ quả sơn tra bao gồm các bước chính: lựa chọn nguyên liệu, xử lý sơ bộ, chiết xuất dịch quả, xử lý enzyme, lên men, lọc và đóng chai. Mỗi bước đều được tối ưu hóa để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Đặc biệt, việc sử dụng enzyme pectinase được xem là giải pháp hiệu quả để giảm độ nhớt của dịch quả và tăng hiệu suất chiết xuất. Quá trình lên men được thực hiện với chủng nấm men chọn lọc, đảm bảo tạo ra nước uống có hương vị thơm ngon và nồng độ cồn thấp.

3.1. Tối Ưu Hóa Quy Trình Chiết Xuất Dịch Quả Sơn Tra

Hiệu suất chiết xuất dịch quả là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số như nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ nước/quả để đạt được hiệu suất chiết xuất cao nhất. Việc sử dụng enzyme pectinase cũng được xem xét để phá vỡ cấu trúc pectin, giúp giải phóng dịch quả dễ dàng hơn.

3.2. Ứng Dụng Enzyme Pectinase Để Cải Thiện Chất Lượng Dịch Quả

Enzyme pectinase có khả năng phân hủy pectin, một polysaccharide có nhiều trong quả sơn tra, giúp giảm độ nhớt của dịch quả và tăng hiệu suất chiết xuất. Nghiên cứu sẽ xác định nồng độ enzyme, thời gian và nhiệt độ xử lý tối ưu để đạt được hiệu quả tốt nhất mà không ảnh hưởng đến các thành phần dinh dưỡng và hương vị của quả sơn tra.

3.3. Lựa Chọn Và Sử Dụng Nấm Men Trong Quá Trình Lên Men

Việc lựa chọn chủng nấm men phù hợp là yếu tố then chốt để tạo ra nước uống lên men có hương vị đặc trưng và nồng độ cồn mong muốn. Nghiên cứu sẽ tiến hành khảo sát và lựa chọn các chủng nấm men có khả năng lên men tốt dịch quả sơn tra, đồng thời tạo ra các hợp chất hương thơm đặc trưng. Các yếu tố như nồng độ nấm men, nhiệt độ và thời gian lên men cũng được tối ưu hóa để đảm bảo quá trình lên men diễn ra hiệu quả.

IV. Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Các Yếu Tố Đến Chất Lượng

Để đảm bảo chất lượng sản phẩm, nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố như tỷ lệ pha loãng dịch quả, nồng độ đường đầu và nhiệt độ lên men đến chất lượng nước uống lên men. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm độ cồn, độ chua, hàm lượng đường, màu sắc, mùi vị và cảm quan chung. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng quy trình sản xuất nước uống lên men từ quả sơn tra ổn định và chất lượng.

4.1. Ảnh Hưởng Của Tỷ Lệ Pha Loãng Dịch Quả Đến Hương Vị

Tỷ lệ pha loãng dịch quả ảnh hưởng trực tiếp đến nồng độ các chất hòa tan và hương vị của nước uống lên men. Nghiên cứu sẽ khảo sát các tỷ lệ pha loãng khác nhau để tìm ra tỷ lệ tối ưu, tạo ra sản phẩm có hương vị cân bằng, hài hòa giữa vị chua, ngọt và chát đặc trưng của sơn tra.

4.2. Tối Ưu Nồng Độ Đường Đầu Cho Quá Trình Lên Men

Nồng độ đường đầu là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ lên men và nồng độ cồn của sản phẩm. Nghiên cứu sẽ xác định nồng độ đường đầu tối ưu để đảm bảo quá trình lên men diễn ra hiệu quả, đồng thời tạo ra nước uống lên men có nồng độ cồn thấp, phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng.

4.3. Kiểm Soát Nhiệt Độ Lên Men Để Đảm Bảo Chất Lượng

Nhiệt độ lên men ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men và các phản ứng hóa sinh trong quá trình lên men. Nghiên cứu sẽ khảo sát các mức nhiệt độ khác nhau để tìm ra nhiệt độ tối ưu, giúp nấm men hoạt động tốt nhất, tạo ra sản phẩm có hương vị thơm ngon và ổn định.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Và Triển Vọng Của Nước Uống Sơn Tra

Kết quả nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn lớn, có thể ứng dụng vào sản xuất nước uống lên men từ quả sơn tra ở quy mô công nghiệp. Sản phẩm này không chỉ đáp ứng nhu cầu giải khát mà còn mang lại nhiều lợi ích sức khỏe nhờ các hợp chất quý có trong sơn tra. Với tiềm năng thị trường lớn và giá trị kinh tế cao, nước uống lên men từ quả sơn tra hứa hẹn sẽ trở thành một sản phẩm được ưa chuộng trong tương lai.

5.1. Tiềm Năng Phát Triển Sản Phẩm Nước Uống Lên Men Sơn Tra

Nước uống lên men từ quả sơn tra có tiềm năng phát triển lớn trên thị trường đồ uống Việt Nam và quốc tế. Sản phẩm này có thể được định vị là đồ uống tốt cho sức khỏe, phù hợp với xu hướng tiêu dùng hiện nay. Việc phát triển các dòng sản phẩm đa dạng, như nước uống có gas, không gas, hoặc kết hợp với các loại trái cây khác, sẽ giúp mở rộng thị trường và đáp ứng nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng.

5.2. Góp Phần Nâng Cao Giá Trị Kinh Tế Cho Quả Sơn Tra

Việc ứng dụng quả sơn tra vào chế biến nước uống lên men sẽ góp phần nâng cao giá trị kinh tế cho loại quả này, giúp người nông dân tăng thu nhập và ổn định đầu ra. Đồng thời, việc phát triển ngành công nghiệp chế biến sơn tra cũng sẽ tạo ra nhiều việc làm và đóng góp vào sự phát triển kinh tế của các vùng núi phía Bắc.

VI. Kết Luận Và Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Sơn Tra Lên Men

Nghiên cứu quy trình chế biến nước uống lên men từ quả sơn tra đã đạt được những kết quả khả quan, mở ra hướng đi mới cho việc khai thác và sử dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu sơn tra của Việt Nam. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề cần được nghiên cứu sâu hơn, như tối ưu hóa quy trình bảo quản, đánh giá tác động của sản phẩm đến sức khỏe và phát triển các sản phẩm mới từ sơn tra.

6.1. Tổng Kết Các Kết Quả Nghiên Cứu Chính Về Sơn Tra

Nghiên cứu đã xác định được các thông số công nghệ phù hợp cho quá trình chế biến nước uống lên men từ quả sơn tra, bao gồm tỷ lệ pha loãng dịch quả, nồng độ đường đầu, nhiệt độ lên men và thời gian lên men. Việc sử dụng enzyme pectinase đã giúp cải thiện hiệu suất chiết xuất và chất lượng dịch quả. Chủng nấm men chọn lọc đã tạo ra sản phẩm có hương vị thơm ngon và nồng độ cồn thấp.

6.2. Đề Xuất Các Hướng Nghiên Cứu Mở Rộng Về Sơn Tra Lên Men

Trong tương lai, cần tập trung vào việc nghiên cứu các phương pháp bảo quản nước uống lên men từ quả sơn tra để kéo dài thời gian sử dụng và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Ngoài ra, cần đánh giá tác động của sản phẩm đến sức khỏe người tiêu dùng, đặc biệt là các tác dụng có lợi của các hợp chất chống oxy hóa có trong sơn tra. Việc phát triển các sản phẩm mới từ sơn tra, như nước ép trái cây lên men, mứt trái cây lên men, cũng là một hướng đi tiềm năng.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Bối cảnh và thực trạng ngành

Tại khu vực Tây Bắc Việt Nam (đặc biệt là Sơn La, Yên Bái, Lào Cai), cây Sơn tra (Docynia indica hoặc Crataegus spp., dân gian gọi là táo mèo) là cây trồng bản địa đa mục đích với diện tích canh tác đạt hơn 10.000 ha và sản lượng thu hoạch trên 30.000 tấn/năm (riêng huyện Bắc Yên và Thuận Châu chiếm phần lớn sản lượng). Mặc dù có tiềm năng sinh học vượt trội, chuỗi giá trị quả sơn tra hiện đối mặt với tình trạng dư thừa cục bộ vào chính vụ (tháng 9 - tháng 10). Tỷ lệ thất thoát sau thu hoạch ước tính lên đến 35 - 40% do quả tươi dễ bị dập nát, thối rữa và biến nâu do quá trình oxy hóa enzyme polyphenol oxidase.

[Vùng nguyên liệu: Bắc Yên, Sơn La] 
       │ (Sản lượng: ~30.000 tấn/năm)
       ▼
[Tắc nghẽn chuỗi giá trị] ──> [Tính mùa vụ cao (2 tháng)] ──> [Thất thoát sau thu hoạch: 35-40%]
       │
       ▼
[Giải pháp nghiên cứu] ────> [Thủy phân enzyme Pectinase] ──> [Lên men Cider nồng độ cồn thấp (2-3% v/v)]

Vấn đề kỹ thuật cốt lõi (Problem Statement)

Nguyên liệu quả sơn tra có đặc điểm hóa lý đặc thù gây cản trở trực tiếp đến quá trình chế biến công nghiệp:

• Độ nhớt dịch bào cao: Hàm lượng pectin liên kết trong thành tế bào quả lớn, khiến hiệu suất ép dịch thủ công/cơ học chỉ đạt mức $64,89%$, bã giữ nhiều dịch quả quý.
• Vị chát và tính oxy hóa: Nồng độ hợp chất tannin cao gây vị chát gắt khó chịu, đồng thời dễ tạo phức biến màu sẫm khi tiếp xúc với không khí.
• Hệ đệm dịch quả khắc nghiệt: Dịch quả nguyên chất có độ chua cao ($\text{pH} \approx 2,73$, axit hữu cơ $0,75%$) trong khi hàm lượng đường lên men thấp ($5,97%$), ức chế mạnh sự sinh trưởng tự nhiên của nấm men.

Mục tiêu dự án

1. Xác định các chỉ tiêu hóa lý nền tảng của nguyên liệu quả sơn tra thu hái tại Tà Xùa - Bắc Yên - Sơn La (độ ẩm, đường tổng, tannin, axit hữu cơ, Vitamin C, pH).
2. Tối ưu hóa các thông số công nghệ trích ly dịch quả bằng chế phẩm sinh học Pectinex Ultra SP-L (nhiệt độ, thời gian, tỷ lệ enzyme) nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi dịch $> 85%$.
3. Thiết lập chế độ lên men yếm khí tối ưu sử dụng chủng Saccharomyces cerevisiae (tỷ lệ pha loãng, nồng độ chất khô ban đầu, nồng độ tiếp giống, nhiệt độ, thời gian) để tạo sản phẩm đồ uống lên men nồng độ cồn thấp đạt tiêu chuẩn cảm quan và an toàn vi sinh.
4. Chuẩn hóa quy trình công nghệ hoàn chỉnh và đánh giá sơ bộ bài toán giá thành ở quy mô phòng thí nghiệm làm tiền đề mở rộng quy mô Pilot.

Hướng tiếp cận giải pháp và kết quả kỳ vọng

• Tiếp cận: Ứng dụng kỹ thuật thủy phân sinh học có kiểm soát bằng hệ enzyme pectinase thương phẩm kết hợp điều chỉnh phối chế môi trường sinh thái tối ưu ($\text{pH} = 4,02$; $15^\circ\text{Bx}$) và lên men ethanol có kiểm soát (ngừng lên men ở pha tĩnh ban đầu).
• Chỉ tiêu định lượng: Hiệu suất thu hồi dịch $\ge 85,0%$; độ cồn đạt $2,0 - 3,0% \text{ v/v}$; điểm cảm quan tổng thị hiếu $> 16,5/20$ (theo TCVN 3215-79); kiểm soát vi sinh vật đạt QCVN 6-2:2010/BYT.

Phạm vi và giới hạn nghiên cứu

• Phạm vi: Thực nghiệm tại Phòng thí nghiệm Bộ môn Bảo quản và Chế biến - Viện Nghiên cứu Rau quả trên giống sơn tra Bắc Yên, bảo quản lạnh $10^\circ\text{C}$.
• Giới hạn: Quy trình thực hiện ở quy mô mẻ gián đoạn (Batch process), dung tích thực nghiệm từ 1.000 - 5.000 mL, chưa tích hợp hệ thống thu hồi hương tự động và chưa nghiên cứu lão hóa rượu trong thùng gỗ sồi.

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Trên thị trường đồ uống truyền thống và công nghiệp hiện nay, các phương thức chế biến sơn tra tồn tại nhiều nhược điểm công nghệ:

Phương pháp chế biến	Ưu điểm	Nhược điểm kỹ thuật	Đánh giá khả năng thương mại hóa
Ngâm ủ đường thủ công	Dễ thực hiện, chi phí đầu tư ban đầu thấp	Lên men tự phát bởi men dại, nồng độ cồn và đường không kiểm soát, nguy cơ nhiễm tạp nấm mốc	Chỉ phù hợp quy mô hộ gia đình, khó kiểm soát chất lượng chuẩn hóa
Sản xuất rượu vang nặng / Rượu ngâm	Chiết xuất được hoạt chất, bảo quản được lâu	Độ cồn cao ($15 - 35% \text{ v/v}$), kén đối tượng sử dụng (hạn chế phụ nữ, giới trẻ), mất hương vị thanh khiết	Phân khúc thị trường hẹp, không mang tính giải khát hàng ngày
Nước uống lên men nồng độ cồn thấp (Cider đề xuất)	Độ cồn nhẹ ($2 - 3% \text{ v/v}$), giữ lại Vitamin C ($>14 \text{ mg}%$) và polyphenol, tạo bọt khí $\text{CO}_2$ tự nhiên sảng khoái	Yêu cầu kiểm soát nghiêm ngặt các thông số công nghệ (enzyme, nấm men, nhiệt độ, vô trùng)	Tối ưu nhất: Xu hướng đồ uống lành mạnh (Healthy low-alcohol RTD), thị trường đại chúng mở rộng

Ma trận yêu cầu hệ thống (MoSCoW)

• Must-have (Bắt buộc): Hiệu suất thu hồi dịch quả $\ge 85%$; nồng độ ethanol $2,0 - 3,0% \text{ v/v}$; ức chế hoàn toàn Coliforms và E. coli ($0 \text{ CFU/mL}$).
• Should-have (Nên có): Hàm lượng Vitamin C sau lên men duy trì $> 12 \text{ mg}%$; độ chua và độ ngọt cân bằng ($1,0 - 1,2% \text{ axit}$ theo axit citric; $6,0 - 7,0^\circ\text{Bx}$ đường sót).
• Could-have (Có thể có): Lắng trong tự nhiên nhanh, độ bền keo cao không cần dùng nhiều chất trợ lọc như Bentonite.
• Won't-have (Không áp dụng giai đoạn này): Bổ sung hương liệu nhân tạo và khí $\text{CO}_2$ công nghiệp cưỡng bức.

Thiết kế quy trình công nghệ tích hợp

[Quả Sơn tra Tà Xùa] ──> [Rửa & Phân loại] ──> [Thái lát & Nghiền mịn (0.15 - 0.20 mm)]
                                                           │
                                                           ▼
[Xử lý Pectinex Ultra SP-L (0.03%, 40°C, 90 phút)] <───────┘
  │
  ├─> [Ép & Tách bã] ──> [Hiệu suất thu hồi: 85.09%]
  │
  ▼
[Sulfit hóa: 100 mg K2S2O5/L] ──> [Phối chế: Tỷ lệ dịch/nước 1:1, Đường 15°Bx, pH 4.02]
                                                           │
                                                           ▼
[Bổ sung Saccharomyces cerevisiae: 0.02%] <────────────────┘
  │
  ▼
[Lên men chính: 26 - 28°C | 60 giờ | Yếm khí] ──> [Độ cồn kiểm soát: 2.5 - 2.8% v/v]
  │
  ▼
[Lắng gạn / Lọc trong] ──> [Chiết rót & Đóng nắp] ──> [Thanh trùng Tunnel: 75°C trong 20 phút] ──> [Sản phẩm Cider]

Danh mục công nghệ, hóa chất và thiết bị (Technology Stack)

• Tác nhân sinh học:
  • Chế phẩm Enzyme Pectinex Ultra SP-L (Novozymes A/S - Đan Mạch, độ tinh khiết công nghiệp, hoạt lực cao).
  • Chủng nấm men thuần chủng: Saccharomyces cerevisiae (dạng nấm men khô hoạt tính, mật độ tế bào sống $\ge 10^{10} \text{ CFU/g}$).
• Hóa chất phân tích & bảo quản:
  • Kali metabisulfit ($K_2S_2O_5$, độ tinh khiết PA, Sigma-Aldrich).
  • Hệ thuốc thử chuẩn độ: Dung dịch Iod $0,01\text{N}$, Dung dịch $KMnO_4\ 0,05\text{N}$, Thuốc thử Gracianov (Kali Ferricyanide $K_3[Fe(CN)_6]\ 1%$, $KOH\ 2,5\text{N}$, Xanh Methylene $0,5%$), Chỉ thị Indigocarmin.
• Thiết bị đo kiểm & phân tích:
  • Khúc xạ kế quang học cầm tay (Atago Master-T, $0 - 32^\circ\text{Bx}$, độ chính xác $\pm 0,1^\circ\text{Bx}$).
  • Cân sấy ẩm hồng ngoại (Precisa XM60, độ nhạy $0,001\text{g}$).
  • pH kế điện tử (Hanna HI2211, chuẩn 2 điểm $\text{pH } 4.01 \text{ và } 7.01$).
  • Bộ chưng cất rượu bán vi lượng kèm cồn kế thủy tinh chuẩn ($0 - 10% \text{ v/v}$, chia vạch $0,1%$).
  • Phần mềm xử lý dữ liệu thống kê: IBM SPSS Statistics v22.0, Microsoft Excel 2016.

Quản trị rủi ro công nghệ (Risk & Mitigation)

Rủi ro kỹ thuật	Mức độ	Nguyên nhân	Biện pháp giảm thiểu
Nhiễm men dại / Vi khuẩn lactic	Cao	Vỏ quả chứa nhiều vi sinh vật tự nhiên	Sulfit hóa với liều lượng chuẩn $100\text{ mg } K_2S_2O_5/\text{L}$ dịch quả trước khi cấy men; duy trì $\text{pH} = 4,02$.
Dịch quả bị biến nâu sẫm (Browning)	Trung bình	Tannin và polyphenol bị oxy hóa bởi enzyme tự nhiên	Bổ sung $SO_2$ sớm, thao tác nghiền ép nhanh trong điều kiện kín khí, kiểm soát nhiệt độ enzyme $\le 40^\circ\text{C}$.
Quá trình lên men dừng đột ngột (Stuck fermentation)	Trung bình	Môi trường quá chua hoặc áp suất thẩm thấu do đường cao	Trung hòa điều chỉnh $\text{pH}$ từ $2,73 \rightarrow 4,02$; giới hạn đường ban đầu ở mức tối ưu $15^\circ\text{Bx}$.

---

Implementation và kết quả

Cơ chế sinh hóa và tính toán định lượng

1. Cơ chế thủy phân Pectin bằng hệ enzyme Pectinase

Thành tế bào thực vật của quả sơn tra chứa Protopectin không tan. Enzyme Pectinex Ultra SP-L (phối hợp Endo-polygalacturonase, Pectin methyl esterase và Pectin lyase) cắt đứt liên kết $\alpha\text{-1,4-D-galactosiduronic}$, giải phóng dịch bào và giảm liên kết polymer:

$$\text{Pectin Macromolecule} \xrightarrow{\text{Pectinex Ultra SP-L (40}^\circ\text{C, 90 min)}} \text{D-Galacturonic Acid Oligomers} + \text{Soluble Nutrients}$$

2. Cơ chế lên men yếm khí Embden-Meyerhof-Parnas (EMP)

Nấm men Saccharomyces cerevisiae phân giải hexose thông qua con đường đường phân kỵ khí để tổng hợp ATP và tích tụ ethanol:

           [D-Glucose / D-Fructose (C6H12O6)]
                          │  (Hexokinase / Phosphohexoisomerase)
                          ▼
            [Fructose-1,6-diphosphate]
                          │  (Aldolase)
                          ▼
        [2x Glyceraldehyde-3-phosphate]
                          │  (Dehydrogenation & ATP synthesis)
                          ▼
                  [2x Pyruvate]
                          │  (Pyruvate decarboxylase -> giải phóng 2 CO2)
                          ▼
                [2x Acetaldehyde]
                          │  (Alcohol dehydrogenase + 2 NADH2 -> 2 NAD+)
                          ▼
              [2x Ethanol (C2H5OH)]

Phương trình cân bằng tổng quát của Gay-Lussac: $$\text{C}6\text{H}{12}\text{O}_6 \xrightarrow{\text{Yeast Bio-catalyst}} 2\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\text{CO}_2 \uparrow + \Delta Q \ (28\text{ kcal})$$

3. Thuật toán xác định đường tổng số (Phương pháp Gracianov)

Chuẩn độ dựa trên phản ứng khử phức Fericyanua thành Ferocyanua trong môi trường kiềm nóng:

$$6\text{K}_3[\text{Fe}(\text{CN})_6] + 6\text{KOH} + \text{R-CHO} \rightarrow 6\text{K}_4[\text{Fe}(\text{CN})_6] + \text{R-COOH} + 4\text{H}_2\text{O}$$

Hàm lượng đường tổng ($D%$) được tính toán tự động:

def calculate_sugar_percentage(v_consumption_ml, dilution_k=25, glucose_equiv=0.0215):
    """
    Tính hàm lượng đường tổng số theo phương pháp Gracianov
    :param v_consumption_ml: Thể tích dịch đường tiêu hao chuẩn độ (mL)
    :param dilution_k: Hệ số pha loãng
    :param glucose_equiv: Lượng glucose tương ứng với 20ml dung dịch K3Fe(CN)6 1%
    :return: Hàm lượng đường tổng (%)
    """
    if v_consumption_ml <= 0:
        raise ValueError("Thể tích tiêu hao phải lớn hơn 0")
    sugar_percentage = (glucose_equiv * dilution_k / v_consumption_ml) * 100
    return round(sugar_percentage, 2)

# Ví dụ thực nghiệm dịch sơn tra thô: v = 9.0 mL
raw_sugar = calculate_sugar_percentage(v_consumption_ml=9.0, dilution_k=25)
print(f"Hàm lượng đường tổng mẫu phân tích: {raw_sugar}%") # Kết quả: 5.97%

---

Dữ liệu thực nghiệm và tối ưu hóa

Giai đoạn 1: Khảo sát thành phần hóa sinh nguyên liệu quả sơn tra tươi

Kết quả phân tích 3 lần lặp lại ($n=3$) đối với lô quả sơn tra Tà Xùa - Bắc Yên:

• Độ ẩm (Nước): $85,44 \pm 0,32%$
• Đường tổng: $5,97 \pm 0,15%$
• Tannin: $0,07 \pm 0,01%$
• Axit hữu cơ tổng số (tính theo axit citric): $0,75 \pm 0,03%$
• Vitamin C: $13,75 \pm 0,42 \text{ mg}%$
• Độ pH tự nhiên: $2,73 \pm 0,05$

Giai đoạn 2: Tối ưu hóa quá trình trích ly dịch quả bằng Pectinex Ultra SP-L

Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hiệu suất thu hồi và chất lượng dịch quả (cố định: $40^\circ\text{C}$, thời gian $90\text{ phút}$, phân tích ANOVA $\alpha = 0,05$):

Công thức	Nồng độ Enzyme (%)	Chất khô hòa tan ($^\circ\text{Bx}$)	Axit tổng số (%)	Vitamin C ($\text{mg}%$)	Hiệu suất thu hồi (%)
CT12 (ĐC)	$0,00$	$7,0^\text{b}$	$0,59^\text{b}$	$14,66^\text{bc}$	$64,89^\text{a}$
CT13	$0,01$	$7,1^\text{b}$	$0,67^\text{c}$	$14,10^\text{b}$	$80,79^\text{b}$
CT14	$0,02$	$7,0^\text{b}$	$0,65^\text{c}$	$14,64^\text{b}$	$82,96^\text{c}$
CT15 (Chọn)	$\mathbf{0,03}$	$\mathbf{7,1^\text{b}}$	$\mathbf{0,65^\text{c}}$	$\mathbf{14,64^\text{bc}}$	$\mathbf{85,09^\text{d}}$
CT16	$0,04$	$6,8^\text{a}$	$0,58^\text{b}$	$15,50^\text{c}$	$79,30^\text{b}$
CT17	$0,05$	$6,7^\text{a}$	$0,49^\text{a}$	$13,08^\text{a}$	$79,70^\text{b}$

(Ghi chú: Các chữ cái mũ khác nhau trong cùng một cột biểu thị sai khác có ý nghĩa thống kê ở mức $p < 0,05$).

Biểu đồ so sánh hiệu suất thu hồi dịch quả (%):
0.00% (Đối chứng): ▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇ 64.89%
0.01% Enzyme    : ▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇ 80.79%
0.02% Enzyme    : ▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇ 82.96%
0.03% Enzyme    : ▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇ 85.09%  <--- Tối ưu vượt trội (+20.20%)
0.04% Enzyme    : ▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇ 79.30%
0.05% Enzyme    : ▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇ 79.70%

Giai đoạn 3: Tối ưu hóa các thông số công nghệ lên men Cider

Tổng hợp kết quả tối ưu đa biến qua 5 bước thí nghiệm chuyên biệt:

1. Tỷ lệ pha loãng dịch quả: Pha loãng với nước theo tỷ lệ $50%$ (dịch quả : nước = $1:1$). Giảm độ chát gắt, hạ giá thành nguyên liệu mà vẫn giữ trọn vẹn hương vị đặc trưng của sơn tra.
2. Nồng độ đường ban đầu: Hiệu chỉnh đạt $15^\circ\text{Bx}$ bằng đường saccharose tinh luyện. Nồng độ này đảm bảo áp suất thẩm thấu lý tưởng cho nấm men, tạo độ cồn cân đối mà không để lại lượng đường dư quá mức gây ngọt khé.
3. Nồng độ nấm men tiếp giống: $0,02% \text{ w/w}$ so với khối lượng dịch lên men. Mật độ tế bào đạt trạng thái cân bằng động, không gây hiện tượng tự phân sớm làm đục dịch.
4. Nhiệt độ lên men: $26 - 28^\circ\text{C}$. Tạo điều kiện cho nấm men chuyển hóa êm dịu, sinh tổng hợp các ester thơm bậc cao, hạn chế sinh diacetyl và methanol.
5. Thời gian lên men: $60\text{ giờ}$ (2,5 ngày). Tại thời điểm này, quá trình lên men chính đạt trạng thái tối ưu, nồng độ cồn đạt $2,5 - 2,8% \text{ v/v}$, tiến hành đình chỉ lên men bằng hạ nhiệt độ và thanh trùng.

---

Kiểm định chất lượng và an toàn thực phẩm

1. Đánh giá cảm quan theo TCVN 3215-79

Sản phẩm được đánh giá bởi hội đồng cảm quan chuyên môn (10 chuyên gia) trên thang điểm 20 có hệ số quan trọng:

Chỉ tiêu cảm quan	Hệ số quan trọng	Điểm chưa nhân hệ số (Thang 5)	Điểm có trọng số	Mô tả cảm quan đạt được
Màu sắc	$1,2$	$4,3$	$5,16$	Màu vàng rơm sáng, trong suốt, không lắng cặn lơ lửng
Độ trong / Trạng thái	$0,8$	$4,4$	$3,52$	Dịch lỏng đồng nhất, có tăm sủi bọt khí $\text{CO}_2$ nhẹ
Mùi	$1,0$	$4,2$	$4,20$	Mùi thơm đặc trưng của sơn tra chín kết hợp hương este lên men
Vị	$1,0$	$4,5$	$4,50$	Chua ngọt hài hòa, hậu vị thanh mát, có vị cay nhẹ của cồn
Tổng điểm chất lượng	--	--	17,38 / 20	Xếp loại: Khá - Tốt (Chất lượng thương phẩm cao)

2. Chỉ tiêu vi sinh vật (Theo QCVN 6-2:2010/BYT)

• Tổng số vi khuẩn hiếu khí (TCVN 4884:2005): $< 10 \text{ CFU/mL}$ (Giới hạn cho phép: $\le 100 \text{ CFU/mL}$).
• Coliforms: Không phát hiện ($0 \text{ CFU/mL}$).
• Escherichia coli: Không phát hiện ($0 \text{ CFU/mL}$).
• Clostridium perfringens & Nấm men mốc tạp: Âm tính.

---

Đổi mới và đóng góp

Đổi mới công nghệ nổi bật

1. Ứng dụng chế phẩm sinh học thế hệ mới (Pectinex Ultra SP-L): Giải quyết triệt để rào cản độ nhớt cao của dịch sơn tra. Tăng hiệu suất trích ly thêm $+20,2%$ so với phương pháp ép cơ học truyền thống ($85,09%$ so với $64,89%$), bảo toàn được $14,64 \text{ mg}%$ Vitamin C tự nhiên.
2. Kỹ thuật kiểm soát động học lên men nồng độ cồn thấp: Kiểm soát nồng độ ethanol dừng chính xác ở dải $2,0 - 3,0% \text{ v/v}$ thông qua cân bằng nồng độ cơ chất ban đầu ($15^\circ\text{Bx}$) và dừng lên men tại mốc 60 giờ, tạo dòng sản phẩm Cider sơn tra lần đầu tiên được chuẩn hóa quy trình công nghệ tại Tây Bắc.

Bảng so sánh với các giải pháp hiện hữu

Tiêu chí so sánh	Rượu táo mèo truyền thống	Nước ép quả đóng lon	Quy trình Cider Sơn tra tối ưu
Hiệu suất thu hồi dịch	$50 - 60%$ (thủ công)	$65 - 70%$ (ép cơ học)	$85,09%$ (thủy phân enzyme)
Nồng độ cồn ($% \text{ v/v}$)	$25,0 - 35,0%$	$0,0%$	$2,5 - 2,8%$ (Cồn sinh học thấp)
Bảo tồn vi chất tự nhiên	Rất thấp (bị nhiệt phân)	Trung bình (mất mát do lọc thô)	Rất cao (Vitamin C $>14 \text{ mg}%$, Polyphenol)
Tính an toàn vi sinh	Không đồng nhất	Dùng chất bảo quản hóa học	Sulfit hóa $100\text{ppm}$ + Thanh trùng Tunnel

---

Ứng dụng thực tế và triển khai

Phân tích chi phí và hiệu quả kinh tế (Dự toán cho 1.000 Lít sản phẩm)

Cơ cấu chi phí sản xuất 1.000 Lít Cider Sơn tra:
┌────────────────────────────────────────────────────────┬─────────────┐
│ Hạng mục chi phí                                       │ Giá trị     │
├────────────────────────────────────────────────────────┼─────────────┤
│ 1. Quả sơn tra tươi Tà Xùa (600 kg x 8.000 đ/kg)       │ 4.800.000 đ │
│ 2. Đường Saccharose (100 kg x 16.000 đ/kg)             │ 1.600.000 đ │
│ 3. Enzyme Pectinex Ultra SP-L (180 mL)                 │   250.000 đ │
│ 4. Nấm men bánh mì khô + Hóa chất (K2S2O5, phụ trợ)  │   150.000 đ │
│ 5. Năng lượng (Điện, nước, hơi thanh trùng)           │ 1.200.000 đ │
│ 6. Bao bì (Chai thủy tinh 330ml, nắp, nhãn: 3.000 bộ) │ 4.500.000 đ │
│ 7. Nhân công trực tiếp                                │ 1.500.000 đ │
├────────────────────────────────────────────────────────┼─────────────┤
│ TỔNG CHI PHÍ SẢN XUẤT (COGS)                           │14.000.000 đ │
│ GIÁ THÀNH ĐƠN VỊ TRÊN 1 CHAI 330 mL                    │    4.620 đ  │
└────────────────────────────────────────────────────────┴─────────────┘

• Giá bán buôn dự kiến: $12.000\text{ đ/chai } 330\text{mL}$.
• Lợi nhuận gộp: $\approx 61,5%$.
• Thời gian hoàn vốn dự án Pilot (công suất 50.000 L/năm): $14 - 18\text{ tháng}$.

Lộ trình chuyển giao công nghệ

[Quy mô PTN (Hiện tại)] ──> [Pilot 500 L/mẻ (6 tháng)] ──> [Nhà máy 50.000 L/năm (12 tháng)]
   - Dung tích: 1-5 L          - Kiểm soát tự động tank         - Chuẩn hóa ISO 22000 / HACCP
   - Xác lập thông số          - Thu hồi khí CO2 tự nhiên       - Mở rộng phân phối toàn quốc

---

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

• Chủng giống men: Đề tài sử dụng chủng men bánh mì thương phẩm khô (S. cerevisiae), mặc dù dễ tiếp cận và giá rẻ nhưng khả năng sinh hương hoa quả (fruity aroma) chưa tối ưu bằng các chủng men vang chuyên dụng như Saccharomyces bayanus hoặc Lalvin EC-1118.
• Quy mô thực nghiệm: Mới dừng lại ở quy mô bình tam giác/bình ủ phòng thí nghiệm gián đoạn, chưa khảo sát đầy đủ hiện tượng truyền khối, truyền nhiệt trong các bồn lên men công nghiệp đáy côn (Cylindroconical tanks).

Định hướng nghiên cứu mở rộng

1. Phân lập, tuyển chọn hoặc thuần hóa các chủng nấm men bản địa cộng sinh trên vỏ quả táo mèo để tạo hương vị độc bản vùng miền.
2. Ứng dụng kỹ thuật sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) và GC-MS để định danh chính xác sự biến đổi của các hợp chất phenolic chống oxy hóa (Hyperoside, Epicatechin, Quercetin) trước và sau lên men.
3. Nghiên cứu bổ sung công nghệ ủ tàng trữ ngắn hạn trong các thanh gỗ sồi sấy (Oak chips) nhằm đa dạng hóa dải hương vị cao cấp.

---

Đối tượng hưởng lợi

• Sinh viên & Học viên chuyên ngành CNTP/CNSH: Tài liệu tham khảo toàn diện về phương pháp bố trí thí nghiệm tối ưu hóa enzyme (Pectinase) và động học quá trình lên men Cider trái cây.
• Kỹ sư công nghệ thực phẩm & Doanh nghiệp chế biến: Bản thiết kế thông số kỹ thuật chính xác ($\text{pH } 4,02$; $15^\circ\text{Bx}$; $40^\circ\text{C}$; $90\text{ phút}$; $0,03%\text{ enzyme}$) để triển khai ngay vào dây chuyền sản xuất thực tế mà không mất chi phí R&D cơ bản.
• Bà con nông dân & Hợp tác xã vùng cao Tây Bắc: Nâng cao giá trị quả sơn tra từ $5.000 - 8.000\text{ đ/kg}$ quả tươi lên gấp 4-5 lần thông qua chế biến sâu, ổn định đầu ra cho hơn 30.000 tấn nông sản/năm.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để triển khai quy trình ở quy mô xưởng là gì?

Cần trang bị hệ thống máy nghiền dao chém đạt kích thước hạt $0,15 - 0,20\text{ mm}$, bồn ủ enzyme có áo điều nhiệt ($40 \pm 1^\circ\text{C}$), máy ép trục vít hoặc ép màng khí nén, tank lên men inox SUS304 có van khóa kỵ khí một chiều (airlock) và thiết bị thanh trùng nhiệt dạng ống/tunnel ($75^\circ\text{C}$).

2. Giới hạn quy mô và giải pháp kiểm soát chất lượng khi tăng công suất?

Khi tăng thể tích bồn lên men ($> 1.000\text{ L}$), nhiệt độ sinh ra từ quá trình lên men dễ gây hiện tượng quá nhiệt cục bộ. Cần lắp đặt áo lạnh dẫn dung dịch glycol làm mát quanh thân bồn để giữ nhiệt độ ổn định ở mức $26 - 28^\circ\text{C}$.

3. Làm thế nào để tích hợp quy trình vào dây chuyền nước giải khát sẵn có?

Quy trình hoàn toàn tương thích với dây chuyền sản xuất bia hoặc nước hoa quả lên men hiện đại. Các công đoạn xử lý nguyên liệu, phối chế, chiết rót và thanh trùng Tunnel đều sử dụng chung nền tảng thiết bị tiêu chuẩn công nghiệp.

4. Thời hạn bảo quản và giải pháp chống lắng cặn sau đóng chai?

Nhờ quá trình thanh trùng nhiệt $75^\circ\text{C}$ trong 20 phút kết hợp xử lý enzyme triệt để phân cắt pectin và sulfit hóa $100\text{ mg/L } K_2S_2O_5$, sản phẩm có thời hạn bảo quản ổn định từ 6 - 12 tháng ở nhiệt độ thường mà không bị tái lên men hay lắng cặn keo.

5. Dự toán ngân sách đầu tư ban đầu và thời gian hoàn vốn (ROI)?

Một dây chuyền Pilot công suất 500 Lít/ngày yêu cầu mức đầu tư thiết bị khoảng 450 - 600 triệu VNĐ. Với biên lợi nhuận gộp trên $60%$, thời gian thu hồi vốn thực tế đạt từ 14 đến 18 tháng khi vận hành đạt $70%$ công suất thiết kế.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp đã giải quyết thành công bài toán tối ưu hóa công nghệ chế biến đồ uống lên men nồng độ cồn thấp từ quả sơn tra Tây Bắc. Việc ứng dụng chế phẩm enzyme Pectinex Ultra SP-L với tỷ lệ $0,03%$ ở $40^\circ\text{C}$ trong $90\text{ phút}$ giúp nâng hiệu suất thu hồi dịch lên $85,09%$ (tăng $20,20%$ so với đối chứng). Chế độ lên men yếm khí bằng S. cerevisiae ($15^\circ\text{Bx}$, $\text{pH } 4,02$, men $0,02%$, $26 - 28^\circ\text{C}$, $60\text{ giờ}$) tạo ra sản phẩm Cider chất lượng cao, độ cồn an toàn $2,5 - 2,8% \text{ v/v}$, giữ trọn vẹn hương vị tự nhiên và vi chất quý giá. Đây là bước đệm công nghệ quan trọng mở ra tiềm năng thương mại hóa rộng lớn cho nông sản vùng cao Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Trong nhịp sống ngày càng hối hả và chất lượng cuộc sống không ngừng được nâng cao, nhu cầu sử dụng thực phẩm của con người cũng ngày càng cao. Trên thị trường xuất hiện đa dạng các mặt hàng sản phẩm từ đồ ăn đến nước uống, thực phẩm chức năng phục vụ cho con người. Nước uống lên men là một loại thực phẩm lên men từ siro quả hoặc dịch quả cho ra sản phẩm bổ dưỡng, mùi vị thơm ngon, với công nghệ sản xuất đơn giản phần nào đem đến sự ưa thích và hài lòng của người tiêu dùng. Bên cạnh đó, thiên nhiên ưu đãi ban tặng cho đất nước Việt Nam ta nguồn rau quả nhiệt đới phong phú, nhiều loại quả thích hợp cho chế biến đồ uống như cam, lê, táo, chanh dây, ổi, sơn tra,….

Tuy nhiên chưa có nhiều nghiên cứu về sử dụng cây sơn tra – cây phổ biến ở một số tỉnh Tây Bắc Việt Nam. Cây sơn tra có nhiều loại mang tên khác nhau như sơn tra, nam sơn tra, cây chua chát, cây táo mèo. Loài cây này được tìm thấy nhiều ở vùng núi cao Hà Giang, Lào Cai, Sơn La, Yên Bái, … Các bộ phận của cây như rễ, lá, quả thường được sử dụng trong các bài thuốc Đông y chữa bệnh. Trong quả sơn tra có nhiều hợp chất quý có tác dụng phòng chống bệnh tim mạch, chống lão hóa, thúc đẩy tiêu hóa, Đến vụ thu hoạch với sản lượng lớn như hiện nay, thời gian thu hoạch ngắn (thường từ tháng 9 - tháng 10), sơn tra thường bị mua với giá rẻ, không tận dụng hết nguồn nguyên liệu, mang tính mùa vụ, chưa được chú trọng bảo quản để sử dụng lâu dài, gây lãng phí rất lớn.

Để nâng cao hiệu quả kinh tế của quả này cần phải chế biến thành các dạng sản phẩm như nước uống, đặc biệt là quả có thể dùng ở dạng thái lát khô, nước giải khát, rượu vang hoặc cho các mục đích dược phẩm và công nghiệp khác. Xuất phát từ những tìm hiểu và mong muốn tạo ra được sản phẩm mới góp phần làm tăng giá trị sử dụng của loại cây sơn tra, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu quy trình chế biến nước uống lên men từ quả sơn tra “. Mục đích của đề tài Xây dựng được quy trình chế biến nước uống lên men từ quả sơn tra quy mô phòng thí nghiệm, từ đó làm cơ sở ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào thực tế sản xuất. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được tiêu chuẩn nguyên liệu cho mục đích chế biến nước uống lên men sơn tra.

- Xác định được chế độ lên men thích hợp cho sự lên men dịch quả sơn tra tạo đồ uống có nồng độ cồn thấp (2 – 3 % v/v). - Xây dựng và hoàn thiện được quy trình chế biến nước uống lên men có nồng độ cồn thấp từ quả sơn tra. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học: Xác định được các thông số công nghệ phù hợp nhằm tạo ra sản phẩm nước uống lên men có chất lượng cao, đảm bảo an toàn thực phẩm và cho hiệu quả kinh tế cao. - Ý nghĩa thực tiễn: Tạo ra sản phẩm đồ uống lên men quả sơn tra nhằm đa dạng hóa sản phẩm, đáp ứng nhu cầu của thị trường, có tính tiện dụng cao, góp phần tăng hiệu quả kinh tế của cây sơn tra, ổn định đầu ra cho loại nông sản này.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu về nguyên liệu sơn tra 2. Cây sơn tra Cây sơn tra có tên khoa học: Fructus Crataegi thuộc chi sơn tra (Crataegus), họ hoa hồng (Rosacea ).1: Quả sơn tra (Nguồn: http://duocanbinh. Một số giống sơn tra trên thế giới và Việt Nam Chi sơn tra có khoảng 120 – 150 loài phân bố ở vùng khí hậu ôn hòa Bắc bán cầu[21], tập trung ở Châu Mỹ, Châu Âu và Đông Á như: Mexico, Nga, Ba Lan. Hungary, Đức, Thổ Nhĩ Kỳ, Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản, Việt Nam,… Một số giống sơn tra thuộc chi sơn tra trên thế giới [32] Sơn tra Trung Hoa (Crataegus pinnatifida ): Quả tròn, đường kính 1 – 2 cm, khi chín có màu đỏ tuơi.

Được dùng làm bánh sơn tra, đường hồ lô, kẹo mứt, thạch quả, nước quả, đồ uống chứa cồn và một số loại đồ uống khác. Sơn tra Nhật Bản (Crataegus cuneata): Quả tròn đường kính 1 – 2,5 cm, khi chín có màu vàng hay đỏ, được dùng làm dược liệu. 4 Sơn tra Anh (Crataegus oxyacantha hay Crataeguslaevigata): Quả dạng thon màu đỏ, có khoảng 2 – 3 hạt, được dùng làm dược liệu. Sơn tra thông thường (Crataegus monogya): Trồng lấy quả, khi chín có màu đỏ, quả chỉ có một hạt.

Sơn tra Mexico (Crataegus pubescens hay Crataegus stipulacea): Được ăn ở dạng tươi, đã nấu hay dạng mứt, hoặc chế biến thành các món ăn, đồ uống như kẹo rielitos, posadas,… Các giống sơn tra ở Việt Nam: Ở Việt Nam, sơn tra mọc tự nhiên và được trồng nhiều ở các tỉnh Sơn La, Lào Cai, Yên Bái, Lạng Sơn,… nơi có khí hậu mát mẻ, địa hình cao trên 1000m so với mực nước biển. Theo ghi chép của các tác giả trong “ Cây thuốc và động vật làm thuốc tập 1” [9] táo mèo hay sơn tra có tên gọi là cây chua chát (Malus doumeri (Bois.Chev), quả tròn, hơi dẹt rất giống quả táo tây, đường kính 5 – 6 cm, dài 4 – 5 cm, lúc non màu xanh bóng có những chấm mờ, khi chín màu vàng lục, hạt màu nâu sẫm. Mùa hoa trong tháng 2 - 3 và ra quả vào tháng 7 - 9. Có nhiều ở núi Ngọc Linh (Quảng Nam), huyện Cao Lộc (Lạng Sơn), Lâm Đồng,… Giống sơn tra Docynia indica (Wall.) Dence: Quả hình trứng thuôn, đường kính 3 – 4 cm, lúc non có lông, sau nhẵn, còn đài, khi chín màu vàng lục, có vị chua dịu, hơi chát.

Mùa hoa tháng 3 - 4; mùa quả tháng 8 – 10. Được trồng nhiều ở các vùng Mù Cang Chải (Yên Bái), Bát Xát (Lào Cai), Sìn Hồ (Lai Châu),…[10] Fructus crataegi tên gọi cây sơn tra Bắc Yên, Sơn La.2: Sơn tra Bắc Yên (Nguồn: http://baosonla. Thành phần dinh dƣỡng của quả sơn tra Quả sơn tra là nguồn giàu Flavonoids, Vitamin C, Glycoside, Anthocyanins, Saponins và Tannins[17]. Lá, hoa, vỏ cây và quả chứa một số hoạt chất chính thuộc nhóm Flavonoid như hyperoside và vitexin-rhamnoside, leucoanthocyanidins và lactone.

Sơn tra có chứa: 1-3% procyanidins loại oligomeric. Thành phần thay đổi tùy loài và tùy bộ phận của cây. laevigata: Búp hoa chứa nhiều Flavonoids và Hyperoside hơn, trong lá cũng có nhiều Flavonoids, lá non chứa nhiều vitexin 2- rhamnoside[27]. Những hoạt chất khác: Amines (có loại có hoạt tính với tim) catecholamins (catechin, epicatechin); các axit phenol carboxylic (như axit chlorogenic, axit caffeic); sterols (beta-sitosterol) và purines; axit hữu cơ như axit tartaric, axit citric; muối vô cơ của kali,…[17] Theo kết quả nghiên cứu được ghi chép trong sách “ Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam” (Đỗ Tất Lợi, 2004) [2] sơn tra thu hái ở Lào Cai có kết quả phân tích lý hóa sau: Bảng 1.1: Thành phần dinh dƣỡng của quả sơn tra thu hái ở Lào Cai Chỉ tiêu Hàm lƣợng (%) Đường tổng 16,4 Axit hữu cơ (tính theo axit citric) 2,7 Tannin 2,76 Hàm lượng nước của quả sơn tra khoảng 84 – 85 %[1].

Theo đó ta thấy sơn tra có các thành phần về nước, đường, axit hữu cơ tương đối cao tạo ra vị chua ngọt, hơi chát của tannin cho quả. Đồng thời phù hợp cho mục đích chế biến thực phẩm như mứt, ô mai, cider, rượu vang, dấm táo, … Tuy nhiên thành phần pectin và tannin có trong quả ảnh hưởng lớn đến giá trị của quả sơn tra trong sản xuất công nghiệp. 6 Pectin làm tăng độ nhớt dịch quả, giảm hiệu suất tách chiết dịch sơn tra. Tannin tạo cho sản phẩm vị chát khó chịu, không những thế tannin là hợp chất dễ bị oxy hóa bởi môi trường tạo nên hiện tượng biến đổi màu trong quá trình chế biến và bảo quản, ảnh hưởng rất lớn đến giá trị cảm quan của sản phẩm.

Vì vậy cần nghiên cứu biện pháp nhằm hạn chế và loại bỏ pectin và tannin có trong nguyên liệu để tăng giá trị của quả sơn tra trong sản xuất quy mô công nghiệp. Công dụng của quả sơn tra Từ nhiều thế kỷ nay, phương Đông và phương Tây sử dụng loại cây này làm dược liệu và thực phẩm phục vụ cho con người. Hiện nay sơn tra được sử dụng rộng rãi ở Pháp, Anh, Đức, Nga và một số nước châu Âu khác để làm thuốc trị bệnh tim mạch (Hawthorn), còn ở Trung Quốc, Nhật Bản và nước ta sử dụng để chữa các bệnh về đường tiêu hóa. Sơn tra trong y học cổ truyền: [9] Sơn tra có vị chua ngọt, hơi chát, tính âm nhẹ, tác dụng vào các kinh mạch tỳ, vị, can, …có tác dụng: + Chữa chứng đầy bụng ăn không tiêu, đau bụng, tiêu chảy; + Đau bụng do ứ huyết sau khi sinh; + Chữa cao huyết áp.

Có thể dùng ở dạng bột, viên hoặc cao lỏng. Sơn tra trong y học hiện đại: Theo các nghiên cứu, dịch chiết xuất từ sơn tra có nhiều tác dụng dược lý, ví dụ như bảo vệ bệnh nhân bị trụy tim [22] cũng như làm tăng hoạt động của cơ tim [24], tăng cường lưu thông máu qua động mạch vành [25], hoạt động chống oxy hóa [18] và khả năng kháng khuẩn[28]. Có nghiên cứu cho thấy sự kết hợp của Catechin và Epicatechin Gallate từ sơn tra (Fructus Crataegi) làm tăng khả năng của thuốc kháng sinh Beta – Lactam chống lại vi khuẩn Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (MRSA - tác nhân chính gây nhiễm trùng có khả năng tử vong cao) qua in Vitro và trong in Vivo [23]. 7 Các nhà y học Trung Quốc đã dùng viên Sơn Tra Giáng Mỡ (mỗi viên chứa 0,06g bột chiết sơn tra) điều trị rối loạn lipit máu với liều uống mỗi ngày 3 lần, mỗi lần 2 viên, liệu trình 4 tuần.

Kết quả cho thấy, nồng độ cholesterol và triglycerid huyết thanh giảm với tỷ lệ 76% và 88%. Thuốc rượu sơn tra giúp tăng bài tiết axit mật và làm giảm tổng hợp cholesterol ở chuột. Công dụng của sơn tra được chỉ định trong các trường hợp: suy tim độ I và II, đau thắt ngực, tim người cao niên, nhịp tim chậm. Liều tối thiểu mỗi ngày là 5mg Flavones (tính theo Hyperoside) hay 10mg Flavonoids (tính theo lượng phenols), hay 5mg Procyanidins oligomeric (tính theo epicatechin).

Có thể tự pha chế trà dược như sau: + Khuấy 1 thìa cà phê bột lá và hoa trong 150ml nước đun sôi; + Để ngâm trong 20 phút, gạn lấy nước, chia thành 1-3 lần uống trong ngày để chữa trị chứng tức ngực.