BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH VÀ CN CẤP TRƯỜNG: NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH TRÍCH LY ANTHOCYANIN TỪ HOA ATISO ĐỎ ( HIBISCUS SABDARIFFA LINN) VÀ ỨNG DỤNG SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT LÊN MEN

Đề xuất qui trình chiết tách anthocyanin từ hoa atiso đỏ và ứng dụng sản xuất nước giải khát lên men...51 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ...54 TÀI LIỆU THAM KHẢO...55... Đề xuất qui trình trích ly

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH TRÍCH LY ANTHOCYANIN

TỪ HOA ATISO ĐỎ (HIBISCUS SABDARIFFA LINN) VÀ

ỨNG DỤNG SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT LÊN MEN

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH TRÍCH LY ANTHOCYANIN

TỪ HOA ATISO ĐỎ (HIBISCUS SABDARIFFA LINN) VÀ

ỨNG DỤNG SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT LÊN MEN

Mã số: T2021-06-28

Xác nhận của cơ quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài

(ký, họ tên, đóng dấu) (ký, họ tên)

Trần Thị Ngọc Linh

DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA

1 Trần Thị Ngọc Linh – Khoa Công nghệ Hóa học – Môi trường, Đại học Sưphạm Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng

2 Nguyễn Hữu Phước Trang - Khoa Công nghệ Hóa học – Môi trường, Đạihọc Sư phạm Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 11

1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ở trong và ngoài nước 11

2 Tính cấp thiết của đề tài 12

3 Mục tiêu đề tài 12

4 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu 13

5 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu 13

6 Nội dung nghiên cứu 14

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 15

1.1 Giới thiệu về hoa atiso đỏ 15

1.1.1 Nguồn gốc và đặc điểm 15

1.1.2 Thành phần hóa học và vai trò của hoa atiso đỏ 15

1.2 Giới thiệu về nước giải khát lên men từ hoa atiso đỏ 17

1.2.1 Tính chất của nước giải khát lên men 17

1.2.2 Tình hình tiêu thụ nước giải khát lên men 20

1.3 Tổng quan về phương pháp lên men 21

1.3.1 Tác nhân lên men 21

1.3.2 Cơ chế của quá trình lên men 21

1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 22

1.4 Giới thiệu về anthocyanin 24

1.5 Tổng quan về phương pháp trích ly 25

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 Đối tượng nghiên cứu 29

2.1.1 Nguyên liệu chính 29

2.1.2 Nguyên liệu phụ 29

2.1.3 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị dùng để nghiên cứu 29

2.2 Phương pháp nghiên cứu 30

2.3 Sơ đồ qui trình sản xuất 34

2.4 Bố trí thí nghiệm nghiên cứu 35

3.1 Kết quả xác định thành phần hóa học của hoa atiso đỏ 42

3.2 Kết quả nghiên cứu điều kiện chiết tách anthocyanin từ hoa atiso đỏ 43

3.2.1 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất chiết anthocyanin 43

3.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất chiết anthocyanin 44

3.2.3 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất chiết anthocyanin 45

3.2.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu khô/dung môi (g/ml) đến hiệu suất chiết anthocyanin 46

3.3 Ứng dụng sản xuất nước giải khát lên men từ hoa atiso đỏ 47

3.3.1 Kết quả khảo sát tỉ lệ nấm men 47

3.3.2 Kết quả khảo sát thời gian lên men 49

3.3.3 Khảo sát thời gian thanh trùng 51

3.4 Đề xuất qui trình chiết tách anthocyanin từ hoa atiso đỏ và ứng dụng sản xuất nước giải khát lên men 51

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

DANH MỤC BẢNG

3 Bảng 2.3 Bảng điểm đánh giá độ trong, màu sắc của sản phẩm nước

giải khát lên men từ atiso đỏ

33

4 Bảng 3.1 Một số thành phần hóa học cơ bản của hoa atiso đỏ 43

5 Bảng 3.2 Kết quả đánh giá cảm quan các chỉ tiêu mùi vị, màu sắc và

độ trong của sản phẩm 2% và 3% nấm men

49

6 Bảng 3.3 Kết quả đánh giá cảm quan các chỉ tiêu mùi vị, màu sắc và

độ trong của sản phẩm lên men 4 và 5 ngày

51

7 Bảng 3.4 Kết quả đánh giá cảm quan và vi sinh các sản phẩm ở thời

gian thanh trùng khác nhau

51

DANH MỤC HÌNH

2 Hình 1.2 Nấm men Saccharomyces carlsbergensis 21

3 Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nguyên liệu: dung môi 36

4 Hình 2.2 Sơ đồ thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly 37

5 Hình 2.3 Sơ đồ thí nghiệm xác định ảnh hưởng của thời gian trích ly 38

6 Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định độ pH 38

7 Hình 2.5 Sơ đồ thí nghiệm xác định tỷ lệ nấm men 39

8 Hình 2.6 Sơ đồ thí nghiệm xác định thời gian lên men 40

9 Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thời gian thanh trùng 41

10 Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hiệu suất chiết

13 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu khô/dung

môi đến hiệu suất chiết anthocyanin

46

14 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa tỉ lệ nấm men bổ sung và

hàm lượng cồn của sản phẩm

47

15 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa tỉ lệ nấm men bổ sung và

lượng đường sót trong sản phẩm

48

16 Hình 3.7 Thí nghiệm đánh giá cảm quan 48

17 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa thời gian lên men và độ

19 Hình 3.10 Sơ đồ qui trình công nghệ trích ly anthocyanin và ứng dụng

sản xuất nước giải khát lên men

52

20 Hình 3.11 Sản phẩm nước giải khát lên men từ hoa atiso đỏ 53

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Nghiên cứu quy trình trích ly Anthocyanin từ hoa Atiso đỏ

(Hibiscus Sabdariffa Linn) và ứng dụng sản xuất nước giải khát lên men.

- Mã số: T2021-06-28

- Chủ nhiệm: ThS Trần Thị Ngọc Linh

- Thành viên tham gia: TS Nguyễn Hữu Phước Trang

- Cơ quan chủ trì: Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật, ĐH Đà Nẵng

- Thời gian thực hiện: 12 tháng (12/2021-11/2022)

2.2 Khảo sát qui trình trích ly anthocyanin từ hoa Atiso đỏ:

- Tỉ lệ nguyên liệu : dung môi

2.4 Đề xuất qui trình trích ly anthocyanin từ hoa Atiso đỏ và ứng dụng trong sản xuất nước giải khát lên men

1 Tóm tắt kết quả nghiên cứu:

1.1 Xác định được một số thành phần hóa học trong hoa Atiso:

- Thời gian lên men: 5 ngày

5 Tên sản phẩm: Nước giải khát lên men từ hoa Atiso đỏ.

6 Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:

- Qui trình nghiên cứu trích ly anthocyanin và ứng dụng trong sản xuất nước giảikhát lên men từ hoa Atiso đỏ có thể được ứng dụng trong các học phần thực hànhCông nghệ chế biến rau quả hoặc Công nghệ lên men của ngành Kĩ thuật thực phẩmthuộc Khoa Công nghệ hóa học – Môi trường, Đại học Sư phạm Kĩ thuật, ĐH ĐàNẵng.

- Nước giải khát lên men từ hoa Atiso đỏ có độ cồn thấp và cung cấp nhiều chất cóhoạt tính sinh học rất phù hợp cho mọi lứa tuổi, đăc biệt là phụ nữ, có thể thay thếcho các sản phẩm bia, rượu có độ cồn cao, góp phần đa dạng hóa sản phẩm

7 Hình ảnh, sơ đồ minh họa chính

Lọc

pH = 3.5Nhiệt độ: 80oCThời gian: 100phút

Tỉ lệ: 1/160, g/ml

Làm nhỏHoa atiso khô

Trích ly với nước

BãPhối trộn

Đường

Lên menHoạt hóa

Nấm men chìm

Nhiệt độ: 5 - 10oCNồng độ đường: 20oBx

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1 General information:

Project title: Study on extraction Anthocyanin from red Artichokes (Hibiscus

Sabdariffa Linn) and apply to produce fermented beverage.

Code number: T2021-06-28

Coordinator: Nguyen Huu Phuoc Trang

Implementing institution: University of Technology and Education – TheUniversity of Danang

2.2 Investigate the extraction process of anthocyanins from red artichoke:

- Ratio of raw materials: solvent

3 Creativeness and innovativeness:

Red artichoke is a cheap flower, popularly grown in Vietnam, flowers have highanthocyanin content, but there is no suitable application Therefore, this studyproposes that anthocyanin extraction and the application of fermented beverageproduction to meet beverage demand is a new and effective direction, contributing

to improving the value of red artichoke flowers

4 Research results:

4.1 Determination some chemical components in artichoke flower:

- Humidity: 11.8%

- Protein: 0.9%

- Anthocyanins: 1.4% dry matter

- Total acid: 28.5% dry matter

4.2 Determine the parameters of the extraction process:

- Fermentation time: 5 days

5 Products: Beverage fermented from red artichoke flower.

6 Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability:

- The research process for anthocyanin extraction and its application in theproduction of fermented beverage from red artichoke flowers can be applied in thepractical modules of Fruit and Vegetable Processing Technology or FermentationTechnology of Food Engineering Products of the Faculty of Chemical Technology-Environment, University of Technology and Education, University of Danang

- Fermented beverage made from red artichoke flower has low alcohol content andprovides many biologically active substances which are suitable for all ages,especially women, can be substituted for beer and wine products, contributing toproduct diversification

Sản phẩm nước giải khát lên men hiện nay được sản xuất chủ yếu từ các loại quảnhư nho, lê…với trữ lượng lớn, nhưng lại chưa được sản xuất từ nguồn nguyên liệu

rẻ tiền và giàu anthocyanin như hoa Atiso đỏ Do vậy việc nghiên cứu chiếtanthocyanin và ứng dụng để sản xuất nước giải khát lên men sẽ góp phần tạo ra mộthướng mới trong ứng dụng các sản phẩm nông nghiêp đáng được quan tâm

1.2 Trong nước:

Việt Nam là nước nhiệt đới có khí hậu nóng và khô nên nhu cầu sử dụng nướcgiải khát rất lớn, mặc dù cho đến nay đã có một số công ty nước ngoài được cấpgiấy phép đầu tư và sản xuất nước giải khát từ trái cây tại Việt Nam, song mức tiêuthụ bình quân của người Việt Nam mới chỉ đạt 0.16 lít/ người năm (là quá thấp sovới nhiều quốc gia trong khu vực), trong khi nguồn nguyên liệu để sản xuất nướcgiải khát từ trái cây ở Việt Nam lại vô cùng phong phú, đa dạng, hoàn toàn có thểđáp ứng được các yêu cầu về nguyên liệu để sản xuất ổn định lâu dài lại đang cónguy cơ bị dư thừa do thiếu công nghệ chế biến phù hợp

Hiện tại, một số chuyên gia thực phẩm Viện nghiên cứu Hà Nội đã nghiên cứuthành công quy trình sản suất nước giải khát lên men từ nho, dâu, dứa Bên cạnhnước quả lên men từ một loại quả thì hiện nay đã có nhiều công trình nghiên cứunước quả lên men hỗn hợp

Tuy nhiên việc lựa chọn nguyên liệu để có thể mang lại một loại nước giải khátlên men chất lượng cao, giá cả lại thích hợp cho người tiêu dùng không phải là vấn

đề đơn giản và nó cùng đang là vấn đề cấp thiết đối với ngành nước giải khát củaViệt Nam Bởi chọn nguyên liệu phải nghiên cứu nguyên liệu có thỏa mãn về thành

phần dinh dưỡng, giá cả, mùa vụ, trữ lượng hay không hoặc có phù hợp với côngnghệ sản xuất hay không Do đó việc lựa chọn đối tượng là hoa Atiso đỏ để nghiêncứu là một hướng mới vừa đáp ứng cung cấp được một số chất có hoạt tính sinh họcvừa đảm bảo tận dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền như hoa Atiso đỏ.

2 Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam là một nước nhiệt đới có nền nông nghiệp phát triển, hoa quả phongphú với sản lượng dồi dào Nhưng hoa quả chỉ có theo mùa, lại dễ dập nát nên rấtkhó bảo quản dẫn đến giá thành cao gây nhiều bất lợi cho người trồng và người tiêuthụ

Trong những năm gần đây, nhu cầu về đồ uống có cồn ở nước ta ngày một tăngcao Sản phẩm nước quả lên men độ cồn thấp là một sản phẩm mới có giá trị dinhdưỡng cao đồng thời có lợi cho sức khoẻ Hiện nay, sản phẩm này đang là một loại

đồ uống giải khát rất được ưa chuộng trên thị trường thế giới, đặc biệt là các nướcAnh, Pháp, Mỹ Người tiêu dùng yêu thích sản phẩm này không chỉ bởi vì giá trịdinh dưỡng của nó mà còn bởi vì đây là một loại đồ uống giá rẻ, thích hợp đối vớimọi lứa tuổi đặc biệt là phụ nữ Hàm lượng cồn trong sản phẩm thấp tạo nên sự kíchthích tiêu hoá, khiến bữa ăn trở nên ngon miệng mà không gây say như một số sảnphẩm đồ uống có cồn khác

Hoa atiso đỏ có vị chua, tính mát, có tác dụng thanh nhiệt, giải khát, lợi tiểu.Một số tài liệu nước ngoài đã chứng minh hoạt chất anthocyanin từ hoa atiso đỏ cótính kháng khuẩn, kháng nấm, chống viêm, chống ôxy hóa, giúp ngăn ngừa bệnhtim mạch, làm giảm cholesterol trong máu, chống xơ vỡ động mạch, giảm sự đọnglipid ở gan và bảo vệ tế bào gan Vì vậy việc nghiên cứu để chiết anthocyanin vàứng dụng trong sản xuất nước giải khát lên men từ hoa atiso đỏ là rất cần thiết vàhoàn phù hợp với xu thế phát triển chung của thế giới và Việt Nam Vì những lý do

trên, tôi đề xuất đề tài “Nghiên cứu qui trình trích ly anthocyanin từ hoa Atiso

đỏ (Hibiscus sabdariffa Linn) và ứng dụng sản xuất nước giải khát lên men”

- Độ ẩm

3.2 Khảo sát qui trình trích ly anthocyanin từ hoa Atiso đỏ:

- Tỉ lệ nguyên liệu : dung môi

- Thời gian lên men

3.4 Đề xuất qui trình trích ly anthocyanin từ hoa Atiso đỏ và ứng dụng trong sảnxuất nước giải khát lên men

4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Hoa Atiso đỏ được thu mua trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

Tìm hiểu tài liệu

Bố trí thí nghiệm khảo sát để tìm các điều kiện trích ly và sản xuất

5.2 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp vật lý: xác định độ ẩm

- Phương pháp hóa học: xác định hàm lượng đường tổng, xác định hàm lượnganthocyanin bằng phương pháp so màu, xác định hàm lượng cồn bằng phương phápchưng cất, xác định hàm lượng axit tổng bằng phương pháp chuẩn độ

- Phương pháp vi sinh: Hoạt hóa, nhân giống và nuôi cấy nấm men

- Phương pháp đánh giá cảm quan: Dùng phương pháp cho điểm

6 Nội dung nghiên cứu

Chương 1: Tổng quan

1.1 Tổng quan về hoa Atiso đỏ

1.2 Tổng quan về phương pháp trích ly anthocyanin

1.3 Tổng quan về sản phẩm nước giải khát lên men

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

2.1 Đối tượng

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả - Thảo luận

3.1 Kết quả xác định thành phần hóa học của hoa Atiso đỏ

3.2 Kết quả khảo sát quá trình trích ly

3.2.1 Tỉ lệ nguyên liệu : dung môi

Tên khoa học: Hibiscus sabdariffa Linn

Tên tiếng anh: Roselle

Tên thường gọi: Atiso đỏ, bụp giấm, hoa vô thường, hoa lạc thần, mai côi hoa,đây nhật, lạc tề quỳ

Hoa atiso đỏ là loài thuộc họ Cẩm quỳ (Malvaceae) có nguồn gốc ở Tây Phi.Cây này trồng nhiều ở miền Trung, có đặc tính không kén đất, ưa đất đồi núi, khíhậu nóng ẩm ở Đông Nam Bộ Ở miền Bắc, cây này được trồng thí điểm ở vùng HàTây (cũ) và Bắc Thái (Bắc Kạn và Thái Nguyên cũ)

Chu kỳ sinh trưởng và phát triển của hoa atiso đỏ từ 4-6 tháng Cây ưa sáng,chịu hạn, có thể trồng ở đất đồi xấu, khô cằn Hoa atiso đỏ được nhân giống từ hạt,hạt được gieo vào đầu mùa mưa và có thể thu hoạch sau 4-6 tháng

Hình 1.1 Hoa atiso đỏ

1.1.2 Thành phần hóa học và vai trò của hoa atiso đỏ

a Thành phần hóa học

Đài hoa atiso đỏ là một dược liệu rất có lợi cho sức khỏe Tính theo hàmlượng chất khô đài hoa chiếm khoảng 1.5% anthocyacin, axit hữu cơ khoảng 15-30%, các vitamin A, B, C, E, F và nhiều loại khoáng chất như sắt, đồng, canxi, kẽm,magie… Đài hoa atiso chứa một loại chất chống oxi hóa rất hiếm là flavoniod, hàmlượng lên đến 12% Chất này oxi hóa chậm hay ngăn cản quá trình oxi hóa của cácgốc tự do - là nguyên nhân khiến các tế bào hoạt động khác thường, từ đó làm choquá trình tự lão hóa diễn ra chậm lại.

 - Cả lá, đài hoa atiso đỏ giàu về axit và protein Các axit chính tan trong nước làaxit citric, axit malic, axit trartric, axit hibiscus Chúng cũng chứa gossypetin vàclorid hibiscin là những chất có tính kháng sinh

- Quả khô chứa canxi oxalat, gossypetin, anthocyanin (có tác dụng kháng sinh)

và vitamin C

- Hạt chứa 7.6% nước, 22.3% dầu, 24% protein, 13.5% chất xơ, 7% chấtkhoáng Dầu hạt atiso đỏ tương tự như dầu hạt bông vải có tác dụng chống nấm vàbệnh ngoài da Dầu chứa vitamin và các chất béo không no, có tác dụng tốt đối vớingười cao tuổi và người ăn kiêng

b Vai trò của hoa atiso đỏ

Atiso đỏ là một trong 300 loài thuộc giống cây bông được biết trên thế giới.

Giống cây này có rất nhiều ứng dụng trong đời sống con người và xu hướng sửdụng hiện nay như:

- Trồng để làm cây hoa cảnh

- Che phủ đất, cây hoang dại có sức sống cao

- Sử dụng để làm thảo dược và thực phẩm chức năng

Cây hoa atiso đỏ được coi là một loại cây thực phẩm chức năng với nhiềuhoạt chất sinh học, có tính dược học cao, nhiều axit hữu cơ, các kích thích tố thựcvật, giàu vitamin Nó cung cấp các chất dinh dưỡng cơ bản cho cơ thể [3]

- Chống lại chứng cao huyết áp

- Làm giảm cholesterol trong máu

- Thay đổi thành phần nước tiểu, góp phần ngăn ngừa sỏi thận

- Có tác dụng chống viêm, sưng

- Chống sự oxi hóa và các gốc tự do bảo vệ tế bào

- Chống chứng co thắt gây nhồi máu cơ tim

- Sửa đổi những đột biến gen, ngăn ngừa ung thư [5].

- Trích ly làm màu thực phẩm tự nhiên có tác dụng chống oxi hóa bảo vệ tế bào

cơ thể

- Tăng cường chức năng tiêu hóa

- Kháng nấm, kháng khuẩn

- Nâng đỡ chức năng gan mật

- Hạn chế sự béo phì do tích tụ mỡ trong máu, bảo vệ thành mạc

Đông y cho rằng: atiso đỏ có vị chua, tính mát, có tác dụng thanh nhiệt, giảikhát

1.2 Giới thiệu về nước giải khát lên men từ hoa atiso đỏ

1.2.1 Tính chất của nước giải khát lên men

Nước giải khát lên men là sản phẩm lên men nước quả nhờ tác nhân vi sinhvật là nấm men và vi khuẩn lactic Trong quá trình lên men này, ngoài quá trình lênrượu còn quá trình lên men axit hữu cơ (mà chủ yếu là chuyển từ các axit hữu cơthành axit lactic ) Nhờ môi trường dinh dưỡng phong phú nên sản phẩm hình thànhngoài etanol, còn có axit hữu cơ, glyxerin, các chất gây hương làm cho nước giảikhát có hương vị đặc biệt mà các sản phẩm nước giải khát bình thường không có Sản phẩm nước quả lên men độ cồn thấp là một sản phẩm mới có giá trị dinhdưỡng cao đồng thời có lợi cho sức khoẻ Sản phẩm này hiện nay đang là một loại

đồ uống giải khát rất được ưa chuộng trên thị trường thế giới, đặc biệt là các nướcAnh, Pháp, Mỹ Người tiêu dùng yêu thích sản phẩm này không chỉ bởi vì giá trịdinh dưỡng của nó mà còn bởi vì đây là một loại đồ uống giá rẻ, thích hợp đối vớimọi lứa tuổi đặc biệt là phụ nữ và trẻ em Hàm lượng cồn không cao trong sản phẩmtạo nên sự kích thích tiêu hoá, khiến bữa ăn trở nên ngon miệng mà không gây saynhư một số sản phẩm đồ uống có cồn khác

Các thành phần chính của nước giải khát lên men:

giải khát lên men tạo nên mùi vị hấp dẫn riêng biệt của nó Vị của nước giải khát lênmen được tạo lên từ tỷ lệ cân đối của 4 vị là: Vị chua (axit hữu cơ), vị ngọt (ethanol,glycerin, đường còn sót lại), vị chát (tanin, polyphenol), vị mặn (các muối khoáng).

b Axit hữu cơ

- Nguồn gốc của các axit hữu cơ là từ quả và hình thành trong quá trình lên men.Axit là một thành phần quan trọng của nước giải khát lên men Hàm lượng axit tổngkhoảng 4 – 5g/l, chủ yếu trích ly từ nguyên liệu, làm cho pH của nước giải khát daođộng từ 2.8 ÷ 3.5

- Axit hữu cơ trong nước giải khát thường chia làm 2 nhóm là: Nhóm có tácdụng tốt cho nước giải khát lên men và nhóm có tác dụng xấu

- Vai trò của các axit là tham gia tạo vị (vị chua) và tạo pH thấp từ đó làm ổnđịnh sản phẩm Axit hữu cơ trong nước giải khát còn có một tác dụng là ngăn cảnhoạt động của các khuẩn làm hỏng nước giải khát Ví dụ: Một số các axit sau: Axittatric 1.5 – 4g/l, axit malic 0 – 4g/l, axit xitric 0 – 0.5g/l, axit oxalic 0.06g/l, các axitnày thuộc loại các axit có tác dụng tích cực đến mùi vị và còn có tác dụng làm ổnđịnh nước giải khát lên men trên phương diện chúng ngăn cản hoạt động của các vikhuẩn gây hại

- Tuy nhiên các axit này cũng cần phải có tỷ lệ cân đối, nếu không sẽ làm chonước giải khát lên men có vị không hài hòa Ngoài ra còn có một số axit khác như :axit acetic, lactic, formic, butytric nhưng hàm lượng rất nhỏ, các axit này nếu hàmlượng cao sẽ làm cho nước giải khát lên men có vị kém

- Đặc biệt, đối với axit cần lưu ý là: Trong lên men tự nhiên thường tạo ra 0.4gaxit acetic, nếu vượt quá hàm lượng này sẽ làm cho vị chua thay đổi đáng kể vàkhông thể uống được Tỷ lệ axit hữu cơ / ethanol / tanin hay sự cân đối giữa vị chua,

vị ngọt và vị chát là yếu tố quan trọng ảnh hưởng rất lớn tới mùi vị của nước giảikhát lên men

c Đường

Đường là thành phần còn lại sau lên men trong đó chủ yếu là glucose,fructose và phần nhỏ galactose Ngoài ra còn có các loại đường khác, đặc biệt làđường nghịch đảo đã tạo nên mùi thơm dễ chịu cho nước giải khát thành phẩm.Thành phần đường còn lại cũng là yếu tố tham gia tạo vị cho sản phẩm Nếu trướckhi lên men bổ sung đường saccharose thì toàn bộ bị thủy phân thành đường khử, vì

vậy nếu phát hiện thấy đường saccharose trong nước giải khát thành phẩm tức làđường pha thêm.

d Tro và các muối

- Trong nước giải khát lên men có nguồn gốc từ nguyên liệu và một phần được

bổ sung từ ngoài vào để nâng cao hiệu quả lên men Một số chất khoáng như: P; S;K; Na; Ca; Mg; Si; Se; Mn; Br; Cl; I; Al các chất khoáng này có thể tồn tại dướidạng tự do hoặc có thể ở các dạng muối Với mỗi quả khác nhau sẽ có hàm lượngkhoáng và muối khác nhau Hàm lượng khoáng trong nước giải khát lên menkhoảng 1.5 - 3g/l

- Vai trò của chất khoáng trong nước giải khát lên men là làm tăng giá trị dinhdưỡng và giá trị chữa bệnh cho con người Đồng thời chất khoáng còn có vai tròquan trọng là tham gia tạo vị đậm đà cho nước giải khát và cùng với vị ngọt, vịchua, vị chát tạo nên vị hài hòa cho nước giải khát nên men

e Vitamin

Vitamin trong nước giải khát lên men chủ yếu là do nguyên liệu cung cấp vàmột phần được bổ sung từ ngoài vào Các vitamin gồm: vitamin nhóm B, vitamin C,vitamin A và các chất tiền vitamin A Hàm lượng vitamin trong thành phẩm phụthuộc rất lớn vào nguyên liệu, mỗi loại quả khác nhau sẽ có hàm lượng vitaminkhác nhau Quá trình lên men nhìn chung ít ảnh hưởng đến hàm lượng các vitamincủa nước quả

f Polyphenol

Các polyphenol phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu và kỹ thuật sản xuất Hàmlượng của chúng sẽ khác nhau nếu nguyên liệu khác nhau và kỹ thuật sản xuất khácnhau

Đối với nước giải khát lên men, polyphenol có vai trò:

- Tạo màu cho nước giải khát

khát lên men có vị chát mạnh, ảnh hưởng không tốt đến mùi vị Đồng thời sẽ gâykết tủa protein của nước quả làm cho nước giải khát bị đục.

1.2.2 Tình hình tiêu thụ nước giải khát lên men

Cho đến nay đã có một số sản phẩm từ trái cây như: Bluebird, Treetop làcác sản phẩm nước giải khát không cồn của Mỹ được sản xuất từ 100% dịch nho,táo mà thành phần có nhiều loại vitamin, muối khoáng, độ đường khoảng 15-18%được đóng trong hộp kim loại có dung tích 160-180ml Một số sản phẩm có độ cồnthấp (6%V) mang nhãn hiệu: Arbor mist (Mỹ) được sản xuất từ rượu vang có hàmlượng đường từ 12-15% và nhiều loại vitamin, muối khoáng khác đã và đang đượcbán trên thị trường Việt Nam, được người tiêu dùng đánh giá cao, tuy nhiên giá củasản phẩm còn quá cao so với thu nhập của phần đông người tiêu dùng Việt Nam Việt Nam là nước nhiệt đới có khí hậu nóng và khô nên nhu cầu sử dụngnước giải khát rất lớn, mặc dù cho đến nay đã có một số công ty nước ngoài đượccấp giấy phép đầu tư và sản xuất nước giải khát từ trái cây tại Việt Nam, song mứctiêu thụ bình quân của người Việt Nam mới chỉ đạt 0.16 lít/ người năm (là quá thấp

so với nhiều quốc gia trong khu vực), trong khi nguồn nguyên liệu để sản xuất nướcgiải khát từ trái cây ở Việt Nam lại vô cùng phong phú, đa dạng, hoàn toàn có thểđáp ứng được các yêu cầu về nguyên liệu để sản xuất ổn định lâu dài lại đang cónguy cơ bị dư thừa do thiếu công nghệ chế biến phù hợp

Việc nghiên cứu để sản xuất nước giải khát lên men từ trái cây là hoàn toànphù hợp với xu thế phát triển chung của thế giới và khu vực

Tuy nhiên việc lựa chọn nguyên liệu để có thể mang lại một loại nước giảikhát lên men chất lượng cao, giá cả lại thích hợp cho người tiêu dùng không phải làvấn đề đơn giản và nó cũng đang là vấn đề cấp thiết đối với ngành nước giải khátcủa Việt Nam Bởi chọn nguyên liệu phải nghiên cứu nguyên liệu có thỏa mãn vềthành phần dinh dưỡng, giá cả, mùa vụ, trữ lượng hay không hoặc có phù hợp vớicông nghệ sản xuất hay không Dù chưa phổ biến nhưng những năm gần đây vàtrong tương lai nước giải khát lên men sẽ phổ biến hơn Song để đạt được điều đóđòi hỏi các nhà thực phẩm của Việt Nam phải tiếp tục nghiên cứu để tận dụng cáctrái cây có sẵn tại Việt Nam nhằm đa dạng hóa sản phẩm

Hiện tại, một số chuyên gia thực phẩm của Viện nghiên cứu Hà Nội đãnghiên cứu thành công quy trình sản suất nước giải khát lên men từ nho, dâu, dứa

Bên cạnh nước quả lên men từ một loại quả thì hiện nay đã có nhiều công trìnhnghiên cứu nước quả lên men hỗn hợp.

1.3 Tổng quan về phương pháp lên men [1]

Lên men là quá trình trao đổi cơ chất dưới tác dụng của enzym tương ứng gọi

là chất xúc tác sinh học Tùy theo sản phẩm tích tụ sau quá trình lên men mà người

ta chia làm nhiều kiểu lên men khác nhau Tuy nhiên, có hai hình thức lên men làlên men yếm khí và lên men hiếu khí Lên men nước giải khát là quá trình lên menyếm khí với sự có mặt của nấm men, chúng sẽ chuyển hóa đường thành ethanol và

CO2

1.3.1 Tác nhân lên men

Tác nhân chính của quá trình lên men nước giải khát là nấm men

Saccharomyces carlsbergensis Dựa vào đặc tính của quá trình lên men mà nấm

men được chia làm 2 dạng chính:

- Nấm men nổi: Gây ra sự lên men nổi, lên men ở nhiệt độ cao từ 20-28oC Quátrình lên men nhanh, tạo thành nhiều bọt, do tác dụng thoát khí CO2 nhiều nên trongthời gian lên men nấm men nổi trên mặt hoặc lơ lửng trong dịch lên men và chỉ lắngxuống đáy thành một lớp xốp khi quá trình lêm men kết thúc

- Nấm men chìm: Quá trình lên men chậm ở nhiệt độ 5-10oC, CO2 thoát ra íttrong quá trình lên men, nấm men ở đáy thùng lên men

Hình 1.2 Nấm men Saccharomyces carlsbergensis

1.3.2 Cơ chế của quá trình lên men

Để lên men người ta cho vào môi trường một lượng tế bào nấm men nhất định.Tùy theo phương pháp lên men mà cho vào lượng nấm men là khác nhau Thườngkhi lên men lượng tế bào nấm men phải đạt lớn hơn một trăm triệu tế bào trong một

ml dịch lên men Vì diện tích bề mặt của tế bào nấm men lớn (do số lượng tế bàonấm men lớn) nên khả năng hấp thụ các chất của tế bào nấm men là rất lớn Đường

trên bề mặt nấm men, sau đó được khuếch tán vào trong tế bào nấm men Rượu và

CO2 được tạo thành theo phản ứng tổng quát sau:

C2H12O6 + 2ADP + 3H3PO4 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP + H2O Như vậy sự lên men chuyển đường thành rượu là một dãy quá trình oxy hóakhử có enzyme trong tế bào tham gia Rượu ethanol tạo thành khuếch tán ra môitrường ngoài qua màng tế bào nấm men Rượu hòa tan vô hạn trong nước nênkhuếch tán rất mạnh vào trong môi trường CO2 cũng hòa tan vào trong môi trườngnhưng không lớn Vì thế CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ khuếch tán vào môitrường và nhanh chóng đạt được trạng thái bão hòa Khi bão hòa CO2 sẽ bám vào tếbào nấm men hình thành những bọt khí Bọt khí sinh ra ngày càng nhiều và lớn dầnlên tạo thành túi khí lớn, đến thời điểm nào đó có sự chênh lệch giữa khối lượngriêng của môi trường và tế bào nấm men sẽ nổi lên trên bề mặt Khi đến bề mặt, do

có sự thay đổi đột ngột sức căng bề mặt nên chúng bị vỡ làm cho bọt khí CO2 thoát

ra ngoài Lúc này tế bào nấm men sẽ bị chìm xuống, quá trình cứ diễn ra liên tụcnên tế bào nấm men chuyển từ trạng thái tĩnh sang trạng thái động, làm tăng khảnăng tiếp xúc giữa tế bào nấm men và môi trường nên làm cho quá trình trao đổichất diễn ra nhanh, mạnh hơn, như thế sẽ làm gia tăng quá trình lên men Khí CO2

ức chế quá trình lên men, nhưng trong quá trình thoát khí CO2 làm tăng khả nănglên men của nấm men

1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

Trong sản xuất, ngoài việc lựa chọn chủng nấm men người ta còn phải nghiêncứu các điều kiện phù hợp nhất để đạt được hiệu suất lên men cao Các yếu tố ảnhhưởng đến quá trình lên men gồm:

a Ảnh hưởng của nồng độ đường

Nấm men chỉ có khả năng lên men các đường đơn giản đặc biệt là maltose vàsaccharose Trong dịch lên men ngoài đường, phải bổ sung thêm một số thức ăn cầnthiết cho nấm men như các muối amoni, các muối photphat và đạm như urê Nồng

độ đường thích hợp từ 18 - 22%, nếu cao hơn thì khả năng lên men giảm và ngượclại nếu nồng độ đường thấp sẽ không tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men.Thường ở nồng độ đường từ 30-35% thì sự lên men bị đình chỉ

b Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ có ảnh hưởng rõ rệt đến hoạt động sống của nấm men, cụ thể đối với

nấm men Saccharomyces carlsbergensis nhiệt độ phù hợp là 6 -100C, ở nhiệt độ

50oC trở đi và dưới 0oCthì nấm men không hoạt động Trong thực tế người ta có thểlên men ở nhiệt độ trong khoảng 4 - 28oC tùy theo yêu cầu

c Ảnh hưởng của pH môi trường

pH có ý nghĩa quan trọng trong quá trình lên men nước giải khát Nấm men

có thể phát triển trong môi trường pH từ 2 - 8 nhưng thích hợp nhất là từ 4 – 4.5.Khi pH = 8 thì nấm men phát triển rất kém, ngược lại vi khuẩn phát triển rất mạnh

Ở pH = 3.8 nấm men phát triển mạnh thì hầu như vi khuẩn chưa phát triển Để tạo

pH thích hợp, trong môi trường nuôi cấy nấm men người ta thường bổ sung axitcitric để điều chỉnh pH [4]

d Ảnh hưởng của oxy

Oxy là thành phần quan trọng trong giai đoạn phát triển sinh khối của tế bàonấm men Tuy nhiên nó là nguyên nhân gây hư hỏng sản phẩm trong các công đoạn

kế tiếp Lên men nước giải khát là một quá trình lên men yếm khí, nhưng lên mentrong giai đoạn đầu nhất thiết phải cho dịch lên men tiếp xúc với oxy để cho nấmmen sinh trưởng và phát triển (tăng sinh khối) Nhưng khi dịch lên men đã đạt sốlượng tế bào nấm men cần thiết, thì ngăn chặn dịch lên men tiếp xúc với oxy đểnấm men tiến hành quá trình chuyển hóa đường thành rượu và CO2

e Ảnh hưởng của nồng độ rượu và CO 2

Rượu và CO2 có tác dụng kìm hãm sự sinh trưởng và khả năng lên men củanấm men Sự sinh trưởng của nấm men bị chậm lại khi nồng độ rượu có trong môitrường lên men là 1%, từ 4-6% có ảnh hưởng xấu Đa số nấm men lên men được ởnồng độ rượu từ 12-14%, chỉ có một số ít lên men ở nồng độ rượu từ 17 – 20% Khí

CO2 ức chế sự lên men nhưng việc thoát khí CO2 lại có tác dụng tốt cho quá trìnhlên men Khi thoát khí CO2 sẽ làm cho môi trường lên men luôn chuyển động, kéo

dài trạng thái lơ lửng của tế bào nấm men nên làm tăng quá trình lên men

f Ảnh hưởng của số lượng tế bào nấm men

Số lượng tế bào nấm men cho vào dịch lên men ảnh hưởng rất lớn đến quátrình lên men Nếu số lượng tế bào nấm men cho vào thích hợp thì quá trình lênmen diễn ra tốt và hiệu suất thu hồi cao, chất lượng sản phẩm tốt hơn Nếu số lượng

tế bào nấm men cho vào quá ít thì tốc độ lên men chậm Sinh khối tế bào nấm men

quá nhiều thì môi trường dịch lên men không đủ cho nấm men phát triển, tế bàonấm men sẽ chết dần, sản phẩm sinh ra mùi vị lạ, phí một lượng nấm men đáng kể.

1.4 Giới thiệu về anthocyanin

Anthocyanin thuộc nhóm các chất màu tự nhiên tan trong nước lớn nhất trongthế giới thực vật Thuật ngữ anthocyanin bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, trong đóanthocyanin là sự kết hợp giữa Anthos – nghĩa là hoa và Kysanesos – nghĩa là màuxanh Tuy nhiên không chỉ có màu xanh, anthocyanin còn mang đến cho thực vậtnhiều màu sắc rực rỡ khác như hồng, đỏ, cam và các gam màu trung gian.Anthocyanin thuộc nhóm các hợp chất flavonoid có khả năng hòa tan trong nước vàchứa trong các không bào Về bản chất, anthocyanin là những hợp chất glycosidecủa các dẫn xuất polyhydroxy và polymethoxy của 2-phenylbenzopyrylium hoặcmuối flavylium Cho đến nay người ta đã xác định được 18 loại aglycon khác nhau,trong đó 6 loại phổ biến nhất là pelargonidin, cyanidin, delphinidin, peonidin,petunidin và maldivin

Anthocyanin được tìm thấy trong dịch bào của tế bào biểu bì, mô mạch dẫn củathực vật Chúng xuất hiện trong rễ, trụ dưới lá mầm, bao lá mầm, thân, củ, lá và tạomàu cho cả bề mặt, viền sọc, hay các vết đốm Anthocyanin là những glucozit,thuộc họ flavonoid, do gốc đường glucose, glactose… kết hợp với gốc aglucon cómàu (anthocyanin) Anthocyanin là chất màu thiên nhiên được sử dụng an toàntrong thực phẩm và dược phẩm với giá thành cao (khoảng 1000 USD/100 mg).Chúng tồn tại trong hầu hết các thực vật bậc cao và có nhiều trong rau, quả, hoa, hạt

có màu từ đỏ đến tím như: quả nho, quả dâu, lá tía tô, gạo, hạt ngô đen, atiso đỏ…Gần đây, chức năng của anthocyanin được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiêncứu Các chức năng của anthocyanin bao gồm: bảo vệ lục lạp khỏi tác động bất lợicủa ánh sáng, hạn chế bức xạ của tia UV-B, hoạt tính chống oxy hóa và chống viêm.Ngoài ra, chúng còn tạo điều kiện cho sự thụ phấn, phát tán hạt nhờ màu sắc sặc sỡtrên cánh hoa và quả Sinh tổng hợp anthocyanin ở lá được tăng cường để đáp ứngvới stress môi trường: ánh sáng mạnh, UV-B, nhiệt độ cao, thiếu nitơ và photpho,nhiễm nấm và vi khuẩn, tổn thương, côn trùng, ô nhiễm Với khả năng chống oxyhóa cao, hoặc chống oxy hóa các sản phẩm thực phẩm, hạn chế sự suy giảm sức đềkháng Điều này mở ra một triển vọng về việc sản xuất thực phẩm chức năng chữabệnh có hiệu quả Tại Việt Nam, atiso đỏ được trồng trọt phổ biến và khá rẻ Theo

nhiều nghiên cứu phân tích trong atiso đỏ có chứa hàm lượng chất màu tự nhiênanthocyanin tương đối cao Anthocyanin trong atiso đỏ có tiềm năng cao về chấtmàu gia vị tự nhiên, an toàn và lợi ích cho sức khỏe Nhưng việc nghiên cứu, táchchiết anthocyanin từ nguồn nguyên liệu trên chưa được đề cập và nghiên cứu khaithác một cách đầy đủ Do vậy, nghiên cứu này tiến hành thu nhận anthocyanin từatiso đỏ nhằm mục đích khai thác, phát triển hơn nữa chất màu anthocyanin cónguồn gốc tự nhiên, đáp ứng nhu cầu sử dụng anthocyanin Trong công nghiệp thựcphẩm: Màu sắc có một ý nghĩa quan trọng trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm

và đồ uống Thông qua việc chiết xuất nguồn anthocyanin từ tự nhiên, con người sửdụng để thay thế các loại màu tổng hợp Anthocyanin với đặc tính dễ hòa tan trongnước và có màu sắc tươi sáng nên có thể dễ dàng phối màu vào thực phẩm màkhông gây biến chứng, không độc và không gây đột biến gen cho người sử dụng.Anthocyanin cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phòng và hỗ trợ điều trị cácbệnh về mắt, ngăn ngừa ung thư, bệnh tim phổi, chống lão hóa và bệnh xơ cứngđộng mạch, chống viêm

1.5 Tổng quan về phương pháp trích ly

1.5.1 Ngâm

Là phương pháp đơn giản nhất và đã có từ thời cổ xưa Nguyên liệu đã xử lý

sơ bộ được cho vào bình chiết sau đó đổ dung môi ngập nguyên liệu, ngâm một thờigian nhất định (tùy nguyên liệu), lấy dịch chiết rồi rửa lại bã bằng dung môi thíchhợp Để tăng cường hiệu quả chiết rút có thể tiến hành khuấy trộn hoặc tuần hoàncưỡng bức dung môi

Có nhiều cách ngâm: ngâm tĩnh, ngâm động, ngâm nóng, ngâm lạnh, ngâmmột hoặc nhiều lần

Phương pháp này có ưu điểm thiết bị đơn giản, rẻ tiền, dễ thực hiện nhưng nócũng có nhiều nhược điểm như năng suất thấp, phải thao tác thủ công Nếu chỉ chiếtxuất một lần thì hiệu suất thu hồi thấp, còn nếu chiết nhiều lần thì tốn dung môi vàthời gian

1.5.2 Phương pháp chiết xuất ngấm kiệt

Ngâm nguyên liệu vào dung môi trong bình ngấm kiệt sau một thời gian xác

dung môi ở phía trên bằng cách cho dung môi chảy rất chậm và liên tục qua lớp vậtliệu nằm yên Lớp dung môi trong bình chiết thường phải ngập lớp vật liệu khoảng

Ưu điểm của phương pháp này là nguyên liệu được chiết kiệt hơn, đỡ tốn dungmôi hơn phương pháp ngâm

Nhược điểm là năng suất thấp, phải thao tác thủ công, thao tác phức tạp hơnphương pháp ngâm Đối với ngấm kiệt đơn giản lại tốn nhiều dung môi

1.5.3 Phương pháp chiết xuất ngược dòng

Là phương pháp sử dụng một số chuỗi thiết bị chiết xuất, cho dung môi vànguyên liệu chuyển động ngược chiều nhau trong thiết bị Dịch chiết di chuyểntrong thiết bị nhờ những cơ cấu chuyên dùng khác nhau Nguyên liệu trước khi lấy

ra khỏi thiết bị được tiếp xúc với nguyên liệu mới nên dịch chiết thu được đậm đặchơn, bã nguyên liệu trước khi ra khỏi thiết bị được tiếp xúc với dung môi mới nên

bã được tách kiệt hơn

Ưu điểm:

Năng suất làm việc cao, không phải thao tác thủ công

Dịch chiết thu được có nồng độ cao

Nguyên liệu được chiết kiệt, ít tốn dung môi

Có thể cơ giới hóa, tự động hóa được quá trình

Nhược điểm:

Thiết bị có cấu tạo phức tạp, đắt tiền, khó vận hành

1.5.4 Chiết xuất bằng khí hóa lỏng siêu tới hạn