Tài liệu Sản xuất nước giải khát lên men từ dịch chiết đài hoa bụp giấm hibiscus sabdariffa L

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG LUÂN VĂN TỐT NGHIÊP • • SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT LÊN MEN TỪ DỊCH CHIẾT ĐÀI HOA BỤP GIẤM Hibừcus sabdariffa L. Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện ThS. Nguyễn Minh Khang Trịnh Trung Trực Thành phố Hồ Chí Minh -2009- LỜI CÁM ƠN Cám ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Tôn Đức Thắng, Ban chủ nhiệm Khoa Khoa học ứng dụng và Bộ Môn Công nghệ sinh học, cùng tất cả quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tại trường. Tôi gởi lời cám ơn đến Ban giám đốc công ty cổ phần Tinh Hoa Anpha. Đặc biệt, tôi gởi lời cám ơn sâu sắc nhất đến thầy Nguyễn Minh Khang đã tận tình hướng dẫn, bổ sung kiến thức và kinh nghiệm thực tế trong suốt thời gian tôi thực hiện đề tài. Đồng thời thầy đã sửa chữa những thiếu sót giúp tôi hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp và tích luỹ những kinh nghiệm quý báu phục vụ cho nghề nghiệp chuyên môn và cuộc sống sau này. Sinh viên Trịnh Trung Trực TÓM TẮT TRỊNH TRUNG TRựC, Đại học Tôn Đức Thắng, tháng 12/2009. “SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT LÊN MEN TỪ DỊCH CHIẾT ĐÀI HOA BỤP GIẤM Hibiscus Sabdariffa L.” Thời gian thực hiện: từ tháng 9 đến 12 năm 2009. Phòng thí nghiệm công ty cổ phần Tinh Hoa Anpha. Giảng viên hướng dẫn: ThS. NGUYỄN MINH KHANG Cây bụp giấm Hỉbỉscus sabdariffa L. là một loại cây có nhiều công dụng hữu ích cho cuộc sống hàng ngày của con người. Hơn nữa, nó còn là một loại cây dược thảo tiềm năng vì chứa nhiều họp chất có hoạt tính sinh học cao. Chính vì những công dụng hữu ích đó, chúng tôi thực hiện đề tài chế biến sản phẩm nước giải khát lên men từ đài hoa bụp giấm nhằm hiểu rõ hơn về loại cây này. ♦ Các thí nghiệm tiến hành: - Xác định thành phần nguyên liệu cơ bản trong đài hoa bụp giấm khô. - Tìm hiểu những ảnh hưởng đến quá trình trích ly và thu nhận dịch lên men. - Khảo sát đặc điểm hình thái của nấm men. - Xây dựng đường cong tăng trưởng của nấm men Saccharomyces cerevisiae. - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất nước giải khát lên men. - Kiểm tra chất lượng sản phẩm. ♦ Qua quá trình thực hiện đề tài chúng tôi thu được kết quả cuối cùng sau: - Nhiệt độ trích ly 100°C, thời gian trích ly 15 phút, tỉ lệ phối trộn nguyên liệu và nước là 1:30 - Tỷ lệ nấm men cấy bố sung vào dịch lên men đã xử lý là: 10% - Độ Brix ban đầu của dịch lên men cần chỉnh đế đạt 20% - Nhiệt độ lên men là 16°c - Thời gian kết thúc quá trình lên men là 5 ngày. - Sản phấm nước giải khát lên men bụp giấm, qua đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3215 - 7 9 được xếp loại khá. 11 MỤC LỤC Trang LỜI CÁM Ơ N .................................................................................................................. i TÓM TẮT....................................................................................................................... ii MỤC LỤC...................................................................................................................... iii DANH SÁCH CÁC CHỪ VIẾT TẮT.......................................................................... vi DANH SÁCH CÁC HÌNH........................................................................................... vii DANH SÁCH CÁC BẢNG.........................................................................................viii DANH SÁCH CÁC s ơ ĐỒ VÀ BIÊU Đ Ồ ................................................................... X Chương 1. MỞ ĐẦU....................................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đ ề .............................................................................................................. 1 1.2. Mục đích................................................................................................................ 2 1.3. Nội dung nghiên cứu:............................................................................................ 2 Chương 2. TÔNG QUAN TÀI LIỆU..............................................................................3 2.1. Tổng quan về nước giải k hát................................................................................ 3 2.1.1. Nguồn gốc nước giải khát..............................................................................3 2.1.2. Nguyên liệu sản xuất nước giải khát trong công nghiệp.............................. 3 2.1.3. Thực tế của các loại nước giải khát có nguồn gốc thiên nhiên đang có trên thị trường Việt Nam.................................................................................................. 4 2.1.4. Giới thiệu về nước giải khát lên men............................................................ 6 2.2. Phân loại nước giải khát....................................................................................... 9 2.2.1. Nước giải khát có gas..................................................................................... 9 2.2.2. Nước giải khát không có gas..........................................................................9 2.3. Giới thiệu về cây bụp giấm................................................................................... 9 2.3.1. Mô tả thực vật..................................................................................................9 2.3.2. Nghiên cứu trong nước và ngoài nước.........................................................11 2.3.3. Năng suất....................................................................................................... 12 2.3.4. Hiệu quả kinh tế và môi trường................................................................... 12 2.4 Công dụng của cây bụp giấm...............................................................................13 2.4.1. Công dụng trong ngành thực phẩm :............................................................13 2.4.2. Công dụng trong dược phẩm:........................................................................13 iii 2.5 Giới thiệu về nấm men........................................................................................16 2.6. Cơ chế quá trình lên men rượu............................................................................20 2.6.1. Cơ ch ế........................................................................................................... 20 2.6.2. Động học của quá trình lên men................................................................... 21 2.6.3. Các vi khuẩn có hại cho nấm men.................................................................22 2.6.4. Các quá trình và biến đổi khác..................................................................... 23 2.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu...........................................24 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN c ứ u ................................. 26 3.1. Thời gian và địa điểm tiến hành..........................................................................27 3.2. Vật liệu hóa chất và thiết b ị.................................................................................27 3.2.1. Vật liệu...........................................................................................................27 3.2.2. Hóa chất và thiết bị........................................................................................ 28 3.3 Phương pháp nghiên cứu...................................................................................... 31 3.3.1. Sơ đồ nghiên cứu...........................................................................................31 3.3.2. Thuyết minh sơ đồ.........................................................................................32 3.4. Phương pháp thí nghiệm...................................................................................... 32 3.4.1. Phương pháp xác định thành phần của nguyên liệu đài hoa bụp giấm khô 32 3.4.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly và thu nhận dịch lên m en.......................................................................................................................... 33 3.4.3. Khảo sát đặc điểm hình thái của chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae. 34 3.4.4. Phương pháp xác định đường cong tăng trưởng.......................................... 35 3.4.5. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men........................... 35 3.4.6. Kiếm tra thành phần, chất lượng sản phấm................................................. 37 3.5. Các phương pháp phân tích................................................................................. 38 3.5.1. Phương pháp vi sinh vật...............................................................................38 3.5.2. Phương pháp hoá học.................................................................................... 38 3.5.3. Phương pháp đánh giá cảm quan ................................................................. 38 3.6. Phương pháp xử lý số liệu của thí nghiệm lên men.............................................38 Chương 4. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN...................................................................... 39 4.1. Ket quả khảo sát thành phần nguyên liệu............................................................39 4.2. Ket quả khảo sát quá trình trích ly và thu nhận dịch lên men.............................40 IV 4.2.1. Nhiệt độ trích ly ........................................................................................... 40 4.2.2. Thời gian trích l y ......................................................................................... 42 4.2.3 Xác định công thức phối chế tỉ lệ nguyên liệu nước....................................43 4.3. Ket quả khảo sát đặc điểm hình thái nấm m en.................................................. 44 4.3.1. Quan sát đại th ể .......................................................................................... 44 4.3.2. Quan sát vi thể............................................................................................ 44 4.4. Xây dựng đường cong sinh trưởng của nấm men Ssaccharomyces cerevisiae. 45 4.5. Ket quả khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men.................... 46 4.5.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu.................................................. 46 4.5.2. Ảnh hưởng của lượng nấm men bổ sung vào dịch lên men....................... 53 4.5.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với quá trình lên men dịch chiết đài hoa bụp giấm ...................................................................................................................... 60 4.6. Khảo sát quá trình lên m en.................................................................................68 4.6.1. Quy trình thực hiện:..................................................................................... 69 4.6.2. Thuyết minh quy trình.................................................................................70 4.6.3. Sự thay đổi các thành phần trong quá trình lên m en...................................71 4.7. Kiểm tra thành phần sản phẩm.......................................................................... 72 4.8. Kết quả đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm................................. 74 4.9. Tính toán sơ bộ chi phí cho sản xuất 100 chai thành phẩm ( 500ml/chai).......75 Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ N G H Ị...................................................................... 77 5.1. Kết luận.............................................................................................................. 77 5.2. Đề nghị............................................................................................................... 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................ 78 PHỤ LỤC V DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT Dr. : Doctor TP.HCM : Thành phố Hồ Chí Minh SGTT : Sài gòn tiếp thị FDA : Food and Drug Administration WHO : World Health Organization GS. : Giáo sư ThS. : Thạc sĩ EMP : Endem - Mayehop - Panat ATP : Adenozin triphotphat ADP : Adenozin diphotphat CFU : Colony Forming Unit TNHH sx - TM : Trách nhiệm hữu hạn sản xuất - thưcmg mại TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam Kg : kilogram g : gram p. : Phường Q. : Quận VI DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 2.1 và 2.2: Cây bụp giấm Hibiscus sabdarijfa L..................................................10 Hình 2.3. Hoa bụp giấm ..............................................................................................10 Hình 2.4. Trái câybụp giấm.......................................................................................... 10 Hình 2.5 và 2.6: Hạt cây bụp giấm Hibiscus sabdarijfa L............................................11 Hình 2.7: Đài hoa bụp giấm khô được bán trong túi nylon ở Mexico ....................... 14 Hình 2.8: Đài hoa bụp giấm tươi và đã được chế biến...................................................14 Hình 4.1: Hình thái khuẩn lạc nấm men Saccharomyces cerevisiae............................ 44 Hình 4.2: Hình thái tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae.................................. 44 Hình 4.3: Sản phẩm nước giải khát lên men đài hoa bụp giấm.................................... 76 vii DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1. Các thiết bị và dụng cụ sử dụng trong thí nghiệm.........................................30 Bảng 4.1: Thành phần nguyên liệu đài hoa bụp giấm khô............................................ 39 Bảng 4.2 Kết quả khảo sát nhiệt độ trích ly................................................................... 41 Bảng 4.3 Ket quả khảo sát thời gian trích ly.................................................................. 42 Bảng 4.4 Kết quả khảo sát công thức phối chế tỉ lệ nguyên liệu / nước.......................43 Bảng 4.5 Kết quả khảo sát đường cong tăng trưởng..................................................... 45 Bảng 4.6: Các mẫu lên men thay đổi nồng độ chất khô ban đầu của thí nghiệm 1 ......46 Bảng 4.7: Độ cồn và lượng đường sót trong dịch lên men sau 7 ngày.........................46 Bảng 4.8 Ket quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất khô lên sự thay đổi hàm lượng đường tổng trong quá trình lên m en................................................................... 47 Bảng 4.9 Ket quả khảo sát sự tăng sinh khối nấm men theo thời gian trên các mẫu có nồng độ chất khô ban đầu 18%, 20%, 22% .................................................................. 49 Bảng 4.10 Kết quả khảo sát sự tạo thành ethanol trong quá trình lên men tương ứng với các mẫu có nồng độ chất khô ban đầu 18%, 20%, 22%........................................ 50 Bảng 4.11 Ket quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên sự thay đổi hàm lượng acid tổng trong quá trình lên men....................................................................... 51 Bảng 4.12 Ket quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên sự thay đổi pH trong quá trình lên m en........................................................................................................... 52 Bảng 4.13: Các mẫu lên men thay đối lượng giống cấy ban đầu của thí nghiệm 2..... 53 Bảng 4.14: Đo độ cồn và hàm lượng đường sót trong dịch lên men sau 7 ngày..........54 Bảng 4.15 Ket quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên sự thay đổi hàm lượng chất khô của dịch chiết bụp giấm trong quá trình lên men........................................... 55 Bảng 4.16 Ket quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên sự thay đổi hàm lượng đường tổng của dịch chiết trong quá trình lên men.......................................................56 Bảng 4.17 Ket quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên lượng cồn tạo thành của dịch chiết trong quá trình lên men................................................................................. 57 Bảng 4.18 Ket quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên sự thay đối hàm lượng acid tổng của dịch chiết bụp giấm trong quá trình lên men.......................................... 58 viii Bảng 4.19 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên sự thay đổi pH của dịch chiết bụp giấm trong quá trình lên men........................................................................ 59 Bảng 4.20: Các mẫu lên men thay đổi nhiệt độ khác nhau của thí nghiệm 3 .............. 60 Bảng 4.21: Độ cồn và hàm lượng đường sót sau 5 ngày lên men................................ 60 Bảng 4.22 Ket quả khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ lên sự thay đổi hàm lượng chất khô của dịch bụp giấm trong quá trình lên men................................................................... 61 Bảng 4.23 Ket quả khảo sát sự phát triển sinh khối nấm men trong quá trình lên men62 Bảng 4.24 Kết quả khảo sát sự thay đổi hàm lượng đường tổng trong quá trình lên men .........................................................................................................................................63 Bảng 4.25 Ket quả khảo sát sự hình thành ethanol trong quá trình lên men................64 Bảng 4.26 Ket quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự thay đổi hàm lượng acid tổng của nước giải khát trong quá trình lên men...........................................................65 Bảng 4.27 Ket quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự thay đổi pH trong quá trình lên men............................................................................................................................ 66 Bảng 4.28: Giá trị trung bình của mức độ ưa thích trên hai mẫu nước giải khát lên men ở nhiệt độ thấp và nhiệt độ thường.................................................................................67 Bảng 4.29: Sự thay đổi các thành phần trong quá trình lên m en..................................72 Bảng 4.30: Thành phần nước giải khát lên men bụp giấm........................................... 73 Bảng 4.31: Chỉ tiêu vi sinh của nước giải khát có cồn................................................. 73 Bảng 4.32. Ket quả đánh giá cảm quan về chất lượng sản phẩm nước giải khát lên men từ đài hoa bụp giấm khô......................................................................................... 74 Bảng 4.33. Chi phí cho sản xuất 100 chai nước giải khát dịch chiết từ đài hoa bụp giấm thành phẩm (500ml/chai)...................................................................................... 76 IX DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐÔ Trang Đồ thị 4.1 Khảo sát nhiệt độ trích l y ..............................................................................41 Đồ thị 4.2 Khảo sát thời gian trích ly ............................................................................ 42 Đồ thị 4.3 Tỉ lệ phối trộn nguyên liệu / nước................................................................43 Đồ thị 4.4: Đường cong tăng trưởng của nấm men Saccharomyces cerevisiae........... 45 Đồ thị 4.5: Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô lên sự thay đổi hàm lượng đường tổng trong quá trình lên men..................................................................................................48 Đồ thị 4.6: Sự tăng sinh khối nấm men theo thời gian trên các mẫu có nồng độ chất khô ban đầu 18%, 20%, 22% ........................................................................................ 49 Đồ thị 4.7: Sự tạo thành ethanol trong quá trình lên men tưcmg ứng với các mẫu có nồng độ chất khô ban đầu 18%, 20%, 22% ................................................................. 50 Đồ thị 4.8: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên sự thay đổi hàm lượng acid tổng trong quá trình lên men...................................................................................................51 Đồ thị 4.9: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên sự thay đổi pH trong quá trình lên men.................................................................................................................................. 52 Đồ thị 4.10: Ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên sự thay đổi hàm lượng chất khô của dịch chiết bụp giấm trong quá trình lên m en................................................................ 55 Đồ thị 4.11: Ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên sự thay đổi đường tổng của dịch chiết trong quá trình lên men...................................................................................................56 Đồ thị 4.12: Ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên lượng cồn tạo thành của dịch chiết trong quá trình lên men...................................................................................................57 Đồ thị 4.13: Ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên sự thay đổi hàm lượng acid tổng của dịch chiết bụp giấm trong quá trình lên m en................................................................ 58 Đồ thị 4.14: Ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên sự thay đổi pH của dịch chiết bụp giấm trong quá trình lên men...................................................................................................59 Đồ thị 4.15: Ảnh hưởng nhiệt độ lên sự thay đối hàm lượng chất khô của dịch bụp giấm trong quá trình lên m en......................................................................................... 61 Đồ thị 4.16: Sự phát triển sinh khối nấm men trong quá trình lên men.......................62 Đồ thị 4.17: Sự thay đối hàm lượng đường trong quá trình lên m en...........................63 X Đồ thị 4.18: Sự hình thành ethanol trong quá trình lên m en........................................ 64 Đồ thị 4.19: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự thay đổi hàm lượng acid tổng của nước giải khát trong quá trình lên men................................................................................... 65 Đồ thị 4.20: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự thay đổi pH trong quá trình lên men...... 66 DANH SÁCH CÁC s ơ ĐÔ Sơ đồ 3.1. Nội dung nghiên cứu....................................................................................31 Sơ đồ 3.2. Thu nhận dịch lên men................................................................................. 33 Sơ đồ 4.1 : Quy trình chế biến nước giải khát lên men bụp giấm..................................69 XI Chương 1. MỞ ĐẦU 1.1. Đăt vấn đề • Từ ngàn xưa đến nay, cuộc đời bình thường của mỗi một con người đều phải trải qua bốn giai đoạn mặc định của tạo hóa, đó là chu trình sinh - lão - bệnh - tử. Đe khắc phục phần nào của bệnh tật, bảo toàn mạng sống trước ngưỡng cửa cái chết và kéo dài tuổi thọ, các nhà khoa học đã không ngừng cố gắng tìm mọi cách can thiệp vào chu trình sống mặc định ấy. Từ những kinh nghiệm lưu truyền trong dân gian, nhà nghiên cứu đã sử dụng nhiều loại thuốc, từ dạng sơ chế đến tinh chế, cô đặc, hoặc trích xuất từ các loại thảo dược có sẳn trong tự nhiên để điều trị bệnh. Ngày nay xu hướng sử dụng các thảo dược thiên nhiên để trị bệnh đã trở nên phổ biến, việc tìm kiếm những khả năng chữa trị từ các loại thảo dược đã được tiến hành ở nhiều nơi trên thế giới: Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan, Malaysia, Thái Lan, .... Cây bụp giấm, Hỉbỉscus sabdarijfa L, thuộc họ Maỉvaceae, là loại cây một năm, thân thảo, được trồng phổ biến ở các nước vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Cây có nhiều giá trị trong thực phẩm (như làm phẩm màu, làm rượu, làm mứt, nước giải khát...) và trong dược phẩm (như kháng khuẩn, kích thích tiêu hóa, lợi tiểu, thuốc tiêu độc, thuốc giảm đau...). Ở nước ta trong những năm qua, đã có những nghiên cứu về cây bụp giấm nhưng hầu hết đều là những nghiên cứu về công dụng của đài hoa bụp giấm dùng làm chất màu trong thực phẩm. Nhằm giúp mọi người hiểu rõ hơn về cây bụp giấm cũng như góp phần vào việc nghiên cứu nhiều hơn nữa những công dụng hữu ích của loài cây này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT LÊN MEN TỪ DỊCH CHIẾT ĐÀI HOA BỤP GIẤM” tại công ty cổ phần Tinh Hoa Anpha. 1 1.2. Muc đích Nghiên cứu và ứng dụng chế biến nước giải khát lên men của đài hoa cây bụp giấm Hibiscus sabdarỉjfa L. nhằm: - Cung cấp sản phẩm tốt cho sức khỏe mà những người bị bệnh béo phì, bệnh tiểu đường và bệnh tim mạch có thể sử dụng được. - Đa dạng hóa các sản phẩm nước giải khát trên thị trường. 1.3. Nội dung nghiên cứu: • Khảo sát thành phần nguyên liệu ban đầu trong đài hoa bụp giấm khô. • Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly và thu nhận dịch lên men. • Khảo sát đặc điểm hình thái của nấm men. • Xây dựng đường cong tăng trưởng của nấm men Saccharomyces cerevisiae. • Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất nước giải khát lên men. • Chế biến sản phẩm nước giải khát lên men từ dịch chiết đài hoa bụp giấm khô. • Kiểm tra chất lượng sản phẩm. 2 Chương 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Tổng quan về nước giải khát 2.1.1. Nguồn gốc nước giải khát [36] Lịch sử của nước giải khát có thể bắt nguồn từ loại nước khoáng được tìm thấy trong các dòng suối tự nhiên. Từ lâu, việc ngâm mình trong suối nước khoáng được xem là tốt cho sức khỏe do tác dụng trị bệnh của khoáng chất có trong nước suối. Các nhà khoa học cũng nhanh chóng phát hiện ra carbon dioxide (CO2) có trong các bọt nước khoáng thiên nhiên. Theo các chuyên gia y tế, thức uống bằng nước khoáng tự nhiên hay nhân tạo đều tốt cho sức khỏe. Các dược sĩ Mỹ bắt đầu bào chế thêm một số loại dược thảo với các hưcmg vị khác nhau cho vào thức uống này. Do khách hàng thích đem thức uống về nhà nên ngành công nghiệp sản xuất nước đóng chai cũng phát triển theo để đáp ứng nhu cầu của họ. Kể từ 1852, với việc nước gừng được tung ra thị trường, các sản phẩm có thương hiệu đã xuất hiện và được cấp quyền kinh doanh. Bắt đầu từ những năm 1880, thị trường nước giải khát tràn ngập các loại nước uống có nhãn hiệu như Coca-Cola (1886), Moxie (1885), Pepsi-Cola (1898)..... 2.1.2. Nguyên liệu sản xuất nước giải khát trong công nghiệp [32], [33], [34] Nguyên liệu căn bản nhất là nước, thường là nước tinh khiết (pure water) được tinh lọc với nhiều mức độ khác nhau tuỳ theo công nghệ và thiết bị xử lý nước. Neu không đảm bảo, sản phấm sẽ vấn đục, lắng cặn, nhiễm vi sinh... Đường hoặc chất tạo ngọt (sweeteners) thường được gọi một cách "dân gian" là đường hoá học. Không phải loại đường hoá học nào cũng gây nguy hiểm cho sức khoẻ. Saccharin đã bị cấm trên cả thế giới nhưng aspartame, sucralose... "được phép sử dụng". Chúng còn là thứ không có gì để thay thế trong sản xuất sản phẩm cho người có tiền sử tiểu đường. Hương liệu (flavor): hầu hết các loại nước ngọt đều có thêm hương liệu nhân tạo với nhiều mức độ khác nhau đế tạo mùi thơm giống tự nhiên, tạo cảm giác dễ chịu. Có hai cấp độ: dùng để sản xuất công nghiệp và dùng để sản xuất trong thực phẩm. Ví dụ 3 hương chè xanh dùng cho bột giặt không thể là hương chè xanh dùng trong nước chè xanh để uống. Hương liệu dùng trong chế biến công nghiệp thường có tạp chất, đôi khi là độc chất, sẽ rất nguy hiểm nếu dùng cho thực phẩm. Màu: màu thực phẩm (food grade) là một điều bắt buộc đối với các nhà sản xuất nước ngọt. Tuy nhiên, nhiều cơ sở nhỏ ở ta dùng màu công nghiệp ở chợ Kim Biên. Chất bảo quản (preservatives): nước ngọt do có chứa đường và một số chất dinh dưỡng có khả năng gây hư thối nên chất bảo quản sẽ kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm. Có những chất được phép sử dụng rộng rãi trên thế giới nhưng cũng có những chất bị cấm. Cuối cùng, có thể có hoặc không có là CO2. Nước ngọt có ga CO2dễ gây cảm giác hưng phấn khi uống nhưng với nhiều người, nhất là những người có vấn đề với hệ thống tiêu hoá, thì chất này có thể gây no hơi khó chịu hoặc một tác hại nào đó. 2.1.3. Thực tế của các loại nước giải khát có nguồn gốc thiên nhiên đang có trên thị trường Việt Nam [29], [32[, [33], [34] Các loại nước trái cây, nước thảo mộc thiên nhiên đang chiếm tỷ lệ khoảng 40% thị trường nước giải khát. Người tiêu dùng chuộng các loại nước này, bởi sự liên tưởng với hình ảnh công nghệ chiết xuất hiện đại lấy thành phần tinh chất trong quả tươi mà pha chế thành nước giải khát. Góc khuất của công nghệp pha chế là hương liệu, màu tổng hợp, chất ổn định, chất bảo quản... không được nhắc tới hoặc chỉ nhắc tới rất mờ nhạt.Các loại nước trà xanh vị chanh, bên cạnh những quảng bá không màu nhân tạo, không chất bảo quản, chiết xuất từ những đọt trà xanh tạo cảm giác tự nhiên hoàn toàn, trong thành phần vẫn có chất điều chỉnh độ chua 330, hương chanh. Nhìn vào thành phần ghi trên bao bì, gần như tất cả các loại nước cam đều pha chế từ hương liệu. Cụ thể, loại nước được coi là tươi ngon thiên nhiên như Twister của PepsiCo có thành phần là nước cam hoàn nguyên từ cốt cam cô đặc 65% (150g/l), và thành phần chứa chất điều chỉnh độ axít 330, chất ổn định 415, 414, 327, chất chống oxy hoá, hương cam tự nhiên và giống tự nhiên, chất bảo quản 202, màu tổng họp... Nước cam của Orangina tự hào với “tép cam tươi nguyên chất” cũng chỉ có 12% nước cam nguyên chất, 2% tép cam, còn lại là nước có gas, tinh dầu cam...công nghệ sản xuất nước giải khát hiện nay là công nghệ pha chế hương liệu. Bởi dù có là trà, cam, táo, nho hay thảo mộc chăng nữa, nếu thiếu chất tạo màu, tạo mùi thì không thế giữ hương vị để cả năm trên quầy kệ bán ngoài đường mà không bị hư hỏng. Nước nào 4 màu sắc đẹp, thơm, vị ngon thì dễ bán, quan trọng nhất là tiếp thị quảng cáo giỏi sẽ bán chạy. Các công đoạn pha chế cũng ngày càng đơn giản, khi các hương liệu tạo màu, tạo mùi, dịch quả (còn gọi là nước cốt), luôn có sẵn đủ các hương vị theo trái cây tự nhiên. Sản phẩm cao cấp thì dùng thêm đường trái cây vào cùng với đường kính để nước có hương vị thơm ngon hơn. Hiện nay do giá hương liệu và màu thực phẩm nguồn gốc thiên nhiên đắt 10 - 30 lần sản phẩm tổng họp, nên muốn có giá thành rẻ, nhiều nơi không ngần ngại sử dụng các gói hương liệu, màu tổng họp về pha với nước và đường. Thậm chí, nhiều điểm còn bán luôn gói nguyên liệu tổng họp pha sẵn theo tỉ lệ một gói 10g/100 lít nước.... Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, Benzen là một hóa chất nằm trong danh sách chất độc hại có thể làm tăng nguy cơ ung thư, đặc biệt là ung thư máu leukaemia. Từ năm 1990, cơ quan thuốc và thực phẩm Hoa Kỳ FDA đã có lời cảnh báo với ngành sản xuất nước giải khát Mỹ về hàm lượng benzen có trong nước ngọt cao từ 2,5 đến 5 lần giới hạn cho phép của Tổ chức Y tế thế giới WHO để cho nước uống là lOppb (parts per billion - phần tỷ), vấn đề phát sinh do hai thành phần hiện nay vẫn thường gặp trong nước giải khát là chất bảo quản sodium benzoat và ascorbic acid (vitamin C) có the phản ứng với nhau để hình thành benzen.Sodium benzoat, ký hiệu E211, hay 211 thường được dùng làm chất bảo quản trong công nghiệp thực phẩm. Ascorbic acid, hay vitamin c, có trong rau quả, nước ép trái cây, thường cũng được cho thêm vào thực phẩm và thức uống như một chất kháng oxy hóa kéo dài tuổi thọ của sản phẩm. Cơ chế phản ứng được Glen Lawrence-một trong những nhà hóa học đã từng thử nghiệm benzen cho FDA đầu thập niên 1990, giải thích: Đầu tiên, ascorbic acid tác dụng với kim loại sắt, đồng có trong nước để tạo thành những gốc tự do hydroxyl. Cùng lúc sodium benzoat trong môi trường acid của nước ngọt, cho ra benzoic acid. Các gốc hydroxyl sẽ tác kích benzoic acid, tách C 0 2 tạo thành benzen. Theo lawrence, phản ứng này có thể xảy ra trong thức uống cũng như thức ăn có chứa sodium benzoat và vitamin c, kể cả vitamin c tự nhiên có trong nước ép trái cây. Vì vậy, nước ép trái cây cũng như nước ngọt có dùng vitamin bảo quản là sodium benzoat. 5 c không được dùng chất Trong khi đó, theo danh mục các chất phụ gia được phép sử dụng trong thực phẩm của Bộ Y tế Việt Nam ban hành, sodium benzoat và benzoic acid vẫn được phép sử dụng trong các sản phẩm nước giải khát như hoa quả ngâm giấm, ngâm đường, trong nectar quả thanh trùng đóng hộp, trong nước giải khát, nước uống dành cho thể thao, nước uống có dược thảo... 2.1.4. Giói thiệu về nước giải khát lên men [1], [7], [23] 2.1.4.1. Định nghĩa Nước giải khát lên men là sản phẩm của quá trình lên men rượu chưa kết thúc, là loại đồ uống có cồn được sản xuất bằng phương pháp lên men từ các loại trái cây không qua chưng cất. Trên cơ sở biến đổi hoá sinh xảy ra trong quá trình lên men các loại nước quả dưới tác dụng của hệ enzym của nấm nem. 2.1.4.2. Giá trị của nước giải khát Nước giải khát là loại đồ uống đóng vai trò rất quan trọng đối với đời sống của con người, ngoài việc cung cấp cho cơ thể một lượng nước đáng kể để tham gia vào quá trình trao đổi chất của tế bào, nó còn bổ sung cho cơ thể một lượng lớn các chất dinh dưỡng, các loại muối khoáng đủ để bù đắp cho những hao hụt về năng lượng và dinh dưỡng đã bị tiêu hao trong các hoạt động sống của con người, vì vậy nước giải khát trở thành nhu cầu tất yếu không thể thiếu được đối với cuộc sống của con người. Ngày nay, khi điều kiện sống của con người ngày càng được nâng cao thì nhu cầu sử dụng nước giải khát ngày càng tăng và đang 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 các loại: axit amin, vitamin, muối khoáng... được sản xuất từ các loại trái cây. Đây được coi là mặt hàng chiến lược chủ yếu của thế kỷ 21, nên nhiều quốc gia như: Mỹ, Hà lan, Đức, Nhật, Hàn Quốc, úc, Thái Lan, Trung Quốc... đã tập trung nghiên cứu và sản xuất được nhiều loại nước giải khát từ các loại trái cây: cam, dứa, xoài, sherry, ổi, táo, lê, dâu, mơ, nho, vải... có chất lượng rất cao đã mau chóng chiếm lĩnh được thị trường. Theo cùng với xu hướng đó thì sự nhận thức của người tiêu dùng dần dàn được cải thiện, bắt đầu thận trọng hơn trong việc bảo đảm sức khoẻ của mình. Bên cạnh đó, người tiêu dùng đang có xu hướng chú trọng nhiều hơn đến sản phẩm chứa các thành phần có nguồn gốc thiên nhiên, đồ uống không cồn như nước ép trái cây tươi, nước 6 uống bổ dưỡng, nước giải khát chứa thành phần thảo mộc, trà thảo dược,.. .bằng chứng là sự xuất hiện của Trà thảo mộc Dr.Thanh đã gây nên một cơn sốt trên thị trường nước giải khát. Theo điều tra các hộ gia đình ở TP.HCM do SGTT thực hiện, các loại trà giải khát có nguồn gốc thiên nhiên chiếm ưu thế với tỷ trọng lên đến 34,2% giá trị chi tiêu cho đồ uống. Nếu tính cả trà truyền thống (các loại trà bắc, trà tàu) thì tỷ trọng này lên đến 37,7% thị phần giá trị đồ uống giải khát.[30]. Các sản phẩm đồ uống có nguồn gốc thiên nhiên ngày nay còn được gọi với tên là “Thực phẩm chức năng”. Có rất nhiều các định nghĩa về thực phẩm chức năng, song tất cả đều thống nhất cho rằng: Thực phẩm chức năng là loại thực phẩm nằm giới hạn giữa thực phẩm (truyền thống - Food) và thuốc (Drug). Đó là loại thực phẩm không chỉ cung cấp dinh dưỡng cơ bản mà còn có chức năng phòng chống bệnh tật và tăng cường sức khỏe nhờ các chất chống oxy hóa (beta-caroten, lycopen, lutein, vitamin c , vitamin E...), chất xơ và một số thành phần khác. Loại thực phẩm chức năng được kể đến đầu tiên là những thực phẩm mà khi ở dạng tự nhiên đã có những hoạt chất có lợi với lượng lớn. Tiếp đó là nhóm thực phẩm có ít hoạt chất hơn, phải bổ sung hoặc tinh chế cô đặc lại ở dạng dễ sử dụng, hay gây biến đổi gene để tăng hàm lượng một số chất có lợi. 2.I.4.3. Thành phần hóa học Tùy thuộc vào thành phần của nguyên liệu sử dụng, những biến đổi trong quá trình lên men và sự kết họp của các phương pháp sản xuất mà nước giải khát sẽ khác nhau về thành phần và hàm lượng các chất. Thành phần của nước giải khát lên men bao gồm các chất sau đây: • Cồn (rượu ethylic) Cồn là sản phấm tự nhiên của quá trình lên men,. Độ cồn tự nhiên của nước giải khát từ dưới 10 %v (Jacinto Darias-Martin, 2003). • Đường Hàm lượng đường còn lại trong nước giải khát lên men khá cao, khoảng 150 170g/l, Đường trong nước giải khát lên men chủ yếu là fructose, glucose, một ít galactose và các đường pentose không lên men (arabinose, ramnose, xylose...). 7 Acid Acid cũng là một thành phần quan trọng của rượu vang cũng như nước giải khát lên men. pH từ 2,8 - 3,8; nhưng dễ uống vì vị chua của acid được cân đối bởi vị ngọt của đường, cồn, glycerin, vị chát của polyphenol, vị mặn của các chất muối. Acid hữu cơ trong nước giải khát lên men còn có tác dụng ngăn cản hoạt động của các vi khuẩn làm hỏng rượu. • Tro và các chất muối Có nhiều muối khoáng trong nước giải khát lên men, phổ biến nhất là p, s, K, Na, Ca, Mg, Si, Fe, Mn, FI, Cl, Br, I, Al... • Chất gây mùi thơm Hầu như chưa biết rõ, chúng là các chất dễ bay hơi, một phần bắt nguồn từ nguyên liệu, một phần được tạo thành trong quá trình lên men. Mùi thơm trong quả tươi đó là các chất có nguồn gốc terpen quyết định, nhưng đại bộ phận các chất này bị phân hủy và bị khí CO2 kéo theo trong quá trình lên men. Còn mùi thơm trong quá trình lên men là các chất có mùi thơm do nấm men sản sinh ra trong đó có cồn và ester của chúng. • Vitamin Nước giải khát lên men chứa một lượng vitamin đáng kể. Một so vitamin nhất định được tổng họp từ nấm men, bên cạnh đó còn có các vitamin trong dịch quả. Vitamin là một trong những thành phần tạo nên giá trị dinh dưỡng của nước giải khát lên men. • Polyphenol Là họp chất phức tạp chỉ có trong vỏ quả. Do đó, khi lên men bằng nước quả không có xác rất ít polyphenol, còn khi cho lên men cả nước và xác quả thì có nhiều polyphenol. Polyphenol bao gồm nhiều chất khác nhau: + Acid phenol: acid benzoic, acid cinamic. + Flavon: làm rượu có màu vàng. + Anthocyan: làm rượu có màu đỏ. Polyphenol làm rượu có màu, vị chát và tạo những điều kiện không thuận lợi cho các vi khuấn có hại. 8