CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. TỔNG QUAN THỰC PHẨM LÊN MEN: 1. Khái niệm lên men và nước uống lên men: Lên men là quá trình nuôi cấy vi sinh vật để tạo ra sinh khối hoặc thúc đẩy vi sinh vật tạo ra sản phẩm trao đổi chất, như chuyển đổi đường thành sản phẩm như: acid, khí hoặc etylic…. của nấm men hoặc vi khuẩn, hoặc trong trường hợp lên men acid lactic trong tế bào cơ ở điều kiện thiếu khí oxy [16].
Ở vi sinh vật, quá trình lên men là phương tiện chính để sản xuất adenosine triphosphate (ATP) bằng cách phân hủy kỵ khí các chất dinh dưỡng hữu cơ [17]. Con người đã sử dụng quá trình lên men để sản xuất thực phẩm và đồ uống từ thời đại đồ đá mới. Ví dụ, quá trình lên men được sử dụng để bảo quản trong một quá trình tạo ra acid lactic có trong các loại thực phẩm chua như dưa chuột muối, kombucha, kim chi và sữa chua, cũng như để sản xuất đồ uống có etylic như rượu và bia…. Quá trình lên men cũng xảy ra trong đường tiêu hóa của tất cả các loài động vật, bao gồm cả con người [14].
Nước uống lên men là sản phẩm của quá trình lên men rượu chưa kết thúc nhờ tác nhân vi sinh vật, nấm men. Nước uống chứa nhiều chất dinh dưỡng, vitamin,… tốt cho tiêu hóa, có độ cồn thấp phù hợp cho mọi lứa tuổi vì đó là sản phẩm của quá trình lên men tự nhiên, tinh khiết. CO2 thoát ra do phản ứng lên men sẽ hoà tan vào nước giải khát, sau đó tác dụng với các chất hoặc nguyên tố có trong thành phần của nước giải khát, tạo ra các ester đơn giản và phức tạp nên có mùi thơm và vị dịu hơn. Nhờ môi trường dinh dưỡng phong phú nên sản phẩm hình thành ngoài ethanol, còn có acid hữu cơ, glyxerin, các chất gây hương tạo lên hương vị đặc biệt của nước uống lên men mà các sản phẩm khác không có.
Giải nhiệt tốt hơn vì CO2 sẽ bay hơi và thu nhiệt, do đó tạo cho ta cảm giác mát lạnh. Nước lên men có vị ngọt và mát lạnh nên dùng để giải khát rất tốt. Đối với những người bị cảm, sốt, hay bị dị ứng, mỏi mệt kinh niên, bệnh phù, nước quả lên men giúp tăng khả năng đề kháng với các bệnh truyền nhiễm, ngừa bệnh khô da vào mùa đông (do trong nước lên men có khá nhiều khoáng và vitamin B,C,…) [15]. Tình hình nghiên cứu nước uống lên men: a.
Trên thế giới [2]: Ngành sản xuất nước uống lên men đã có từ rất lâu đời và đang phát triển với tốc độ rất nhanh. Trong số các nước giải khát thì đây được coi là mặt hàng chiến lược của thế kỉ XXI nên các quốc gia như: Mỹ, Nhật, Đức,…đã và đang tập trung nghiên cứu các loại nước uống lên men. SVTH: Trương Thị Thu Hà Lớp: K22CTP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 4 GVHD: ThS. Nguyễn Khắc Tiệp Sản phẩm đã nhanh chóng chiếm lĩnh và được thị trường chấp nhận.
Trong số đó phải kể đến các hãng sản xuất nước giải khát nổi tiếng như Coca-Cola, Nestle,… có doanh thu hàng tỉ USD/năm, với mặt hàng truyền thống là loại nước pha chế từ đường, hương liệu, màu, CO2 và một số loại hóa chất khác đã chiếm lĩnh được thị trường quốc tế trong suốt thế kỉ 20. Ngày nay, khi điều kiện sống của con người ngày càng được nâng cao thì nhu cầu sử dụng nước giải khát lên men ngày càng tăng và từng bước chuyển dần từ loại nước giải khát pha chế truyền thống sang sử dụng loại nước giải khát có chứa các chất dinh dưỡng như: vitamin, muối khoáng, acid amin,… được sản xuất từ các loại trái cây cũng như từ các loại vi sinh vật có lợi cho hệ tiêu hóa. Đây được coi là mặt hàng chiến lược chủ yếu của thế kỉ 21, nên nhiều quốc gia như: Mỹ, Đức, Hàn Quốc, Hà Lan, Nhật,…đã tập trung nghiên cứu và sản xuất được nhiều loại nước giải khát từ các loại trái cây và vi sinh vật như: Kombucha, Strong bow, Minute Maid … có chất lượng cao đã mau chóng chiếm lĩnh được thị trường. Schennebly Redland’s Winery là một trong những công ty sản xuất rượu nổi tiếng ở Mỹ.
Họ sản xuất nhiều chủng loại khác nhau như rượu về quả xoài, vải, ổi, khế… trong đó rượu từ quả chanh dây chiếm số lượng lớn nhất. Đây là loại rượu rất đặc biệt, nó có khả năng lưu vị rất lâu sau khi uống không giống như các loại rượu chúng ta từng thưởng thức. Ngoài vị ngọt nó còn có vị chát và hương thơm đặc trưng. Theo dự đoán của các nhà chiến lược.
Trong các loại nước giải khát lên men được đánh giá là mặt hàng “mạnh” trong tương lai vì đây là sản phẩm được đánh giá có giá trị dinh dưỡng cao nhờ quá trình lên men của vi sinh vật tạo ra sản phảm có hương vị đặc trưng, cải thiện sức khỏe cộng đồng và rất phù hợp với thế hệ trẻ. Trong nước [2]: Cho đến nay đã có một số công ty đã đầu tư vào việc sản xuất nước giải khát tại Việt Nam như: Công Ty TNHH một thành viên thực phẩm và nước giải khát Nam Việt, Công ty cổ phần Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội, Gatorade,…song mức tiêu thụ bình quân của người Việt Nam chỉ đạt 0,16lit/ người/ năm (là quá thấp so với nhiều quốc gia trên khu vực) trong khi nguồn nguyên liệu để sản xuất nước giải khát lên men ở Việt Nam lại vô cùng phong phú, đa dạng, hoàn toàn có thể đáp ứng được các yêu cầu về nguyên liệu để sản xuất ổn định lâu dài lại đang có nguy cơ bị dư thừa do thiếu công nghệ chế biến phù hợp. SVTH: Trương Thị Thu Hà Lớp: K22CTP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 5 GVHD: ThS. Nguyễn Khắc Tiệp Việc nghiên cứu nước giải khát lên men là hoàn toàn phù hợp với xu thế phát triển chung của thế giới và khu vực.
Tuy nhiên việc lựa chọn nguyên liệu để mang lại một loại nước giải khát lên men chất lượng cao, giá cả thích hợp với số đông người tiêu dùng không phải là vấn đề đơn giản mà nó đang là vấn đề cấp thiết đối với ngành nước giải khát của Việt Nam. Vì thế nguyên liệu được lựa chọn để nghiên cứu phải thỏa mãn về thành phần dinh dưỡng, giá cả, mùa vụ, trữ lượng và phù hợp với công nghệ sản xuất để nước giải khát lên men có thể được sử dụng rộng rãi hơn trên thị trường. Để đạt được điều đó đòi hỏi các nhà thực phẩm của Việt Nam phải tiếp tục nghiên cứu quy trình, công nghệ để tận dụng nguồn trái cây sẵn có tại nước ta để sản xuất nước giải khát lên men. Hiện tại, một số chuyên gia thực phẩm tại Viện nghiên cứu Hà Nội đã nghiên cứu thành công quy trình sản xuất nước giải khát lên men từ nho, dâu, dứa,.
và từ hỗn hợp các loại quả. Giá trị từ các sản phẩm lên men: Theo Nguyễn Thường Hạnh [21], các giá trịtừ sản phẩm lên men được diễn ra như sau: Thực phẩm lên men là một nguồn tự nhiên giúp cải thiện sức khỏe nhờ các thành phần dinh dưỡng bao gồm men vi sinh, vitamin B phức hợp và chất xơ. Dưới đây là những lợi ích mà thực phẩm lên men mang lại. - Tăng cường hệ miễn dịch: Thực phẩm lên men là một nguồn thực phẩm an toàn và tự nhiên khi nói đến việc duy trì hệ thống miễn dịch.
Quá trình này cuối cùng sẽ bảo vệ cơ thể chống lại vi khuẩn làm suy yếu tình trạng sức khỏe. - Hỗ trợ tiêu hóa: Men vi sinh tạo thành lớp lót bảo vệ trong ruột giúp bảo vệ cơ thể khỏi các tác nhân như E.coli và Salmonella. Ruột khỏe mạnh cũng đóng một vai trò thiết yếu trong việc thúc đẩy quá trình tiêu hóa. - Giúp xương chắc khỏe: Hầu hết các loại thực phẩm lên men đều giàu canxi giúp cải thiện tình trạng xương của bạn.
- Giảm cân hiệu quả: Những loại thực phẩm này dung nạp chất xơ giúp no trong nhiều giờ, đồng thời không chứa cholesterol và đường nên có thể thoải mái thưởng thức mà không lo tăng cân. - Cung cấp nhiều chất xơ: Trong các loại thực phẩm lên men chứa hàm lượng chất xơ cao. - Ngoài ra chúng còn cung cấp năng lượng, hỗ trợ điều trị tiểu đường, chống oxy hóa và chứa nhiều men vi sinh. SVTH: Trương Thị Thu Hà Lớp: K22CTP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 6 GVHD: ThS.
Nguyễn Khắc Tiệp 1. Quá trình lên men: Lên men là quá trình trao đổi cơ chất dưới tác dụng của enzyme (xúc tác sinh học). Tùy theo yêu cầu của sản phẩm sau quá trình lên men mà người ta chia thành nhiều kiểu lên men khác nhau. Tuy nhiên có hai hình thức lên men là lên men hiếu khí và lên men kị khí với sự có mặt của nấm men, chúng sẽ chuyển hóa đường thành etylic và cacbonic.
Lên men kỵ khí: Theo Bạch Phương Lan [3], giáo trình Vi sinh học ứng dụng lên men kỵ khí được diễn ra như sau. Cơ chất được phân giải qua một loạt các phản ứng oxi hóa - khử, trong điều kiện không có sự tham gia của oxi không khí mà chỉ có sự cho - nhận hydro. Trong quá trình lên men, H+ thoát ra ở giai đoạn đường phân không được NADH2 chuyển đến chuỗi hô hấp tế bào mà được gắn với các chất trao đổi chung gian của chính chuỗi chuyển hóa để tạo sản phẩm cuối, đồng thời giải phóng các NAD+. Sau đây là một số sản phẩm thường gặp trong quá trình lên men kỵ khí và được thể hiện ở bảng 1.
Bảng 1: Các sản phẩm thường gặp trong lên men kỵ khí Tên sản phẩm Công thức hóa học Etylic CH3-CH2-OH Acid lactic CH3-CHOH-COOH Acid sucnic HCOOC-CH2-CH2-COOH Acid butyric CH3-CH2-CH2-COOH Axeton CH3-CO-CH3 Glixerin CH2OH-CHOH-CH2OH Rượu butylic CH3-CH2-CH2-CH2-OH Acid formic HCOOH Khí metan CH4 SVTH: Trương Thị Thu Hà Lớp: K22CTP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 7 GVHD: ThS. Nguyễn Khắc Tiệp b. Lên men hiếu khí: Theo Bạch Phương Lan [3], giáo trình Vi sinh học ứng dụng lên men hiếu khí được diễn ra như sau: Cơ chất được phân giải trong điều kiện có oxy phân tử tham gia, nhưng quá trình oxy hóa diễn ra không triệt để đến cuối cùng tạo ra CO2 và H2O mà dừng lại ở sản phẩm trung gian là etylic hoặc acid hữu cơ (quá trình oxy hóa không hoàn toàn). Sau đây là các sản phẩm thường gặp trong quá trình lên men hiếu khí được thể hiện ở bảng 2.