Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay, cùng với sự phát triển của Công nghiệp hóa hiện đại hóa, con người
đang dần trở thành một cổ máy làm việc không biết nghỉ. Họ ngủ 5 giờ/ngày, thời
gian dành hết cho công việc, thậm chí không có thời gian để ăn. Thức ăn nhanh, cà
phê được ưa chuộng và thuận tiện nhất. Kết quả là, sức lực cạn kiệt, thần kinh căng
thẳng mệt mỏi, cơ thể dễ bị lão hóa, tăng huyết áp, bị ung thư và thấy rõ nhất là
đường ruột của họ có vấn đề.
Kefir là sản phẩm có từ lâu đời. Nó đươc xem là quà tặng mà đấng tối cao Alah
bạn tặng cho con người. Sản phẩm kefir là kết quả quá trình lên men của vi khuẩn
lactic và nấm men. Sản phẩm có vị chua của acid lactic, mùi thơm nhẹ của rượu,
diacetyl,…. Khi sử dụng sản phẩm kefir thường xuyên sẽ giúp ổn định hệ tiêu hóa,
kích thích tiêu hóa, giảm cholesterol, giúp cơ thể khỏe mạnh và tinh thần thoải mái,
tránh mắc các bệnh ung thư,…. Mặt khác còn cung cấp một nguồn dinh dưỡng thiết
yếu cho cơ thể như chất khoáng, vitamin,…cho bạn có một làn da tươi trẻ, mịn
màng.
Chính những giá trị dinh dưỡng và lợi ích của kefir, mà sản phẩm này rất được ưa
chuộng trên thế giới. Hiện nay, ở nước ngoài có rất nhiều sản phẩm lên men từ hạt
kefir, như: sữa động vật, nước trái cây, nước dừa, sữa dừa, sữa đậu nành,…, nhưng ở
Việt nam sản phẩm này còn quá xa lạ. Trên thị trường ở nước ta, chỉ có sữa chua
kefir lên men từ sữa bò mà thôi, nhưng sản phẩm này cũng tiêu thụ rất ít. Để góp
phần thay đổi thói quen của người tiêu dùng và làm đa dạng phong phú sản phẩm lên
men từ kefir. Em sẽ thử nghiệm kefir trên môi trường nước dừa với sự có mặt của
nha đam, đây là hai nguyên liệu rất phổ biến ở Việt nam và mang giá trị dinh dưỡng
cao. Mong rằng đề tài Nghiên cứu sản xuất nước dừa kefir có bổ sung nha đam sẽ
được đưa vào sản xuất và sản phẩm được người tiêu dùng lựa chọn.
1 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện
1.2. Mục đích nghiên cứu

Chất béo (%) 0.1 0.01
pH 5.2 4.5
K (mg%) 247 290
Na (mg%) 48 42
Ca (mg%) 40 44
Mg (mg%) 15 10
P (mg%) 6.3 9.2
Fe (mg%) 79 106
Cu (mg%) 26 26

 Đường
Gồm đường glucose, maltose và sucrose, trong đó glucose và fructose đóng vai
trò quan trọng trong thành phần của nước dừa.
Nồng độ đường trong nước dừa tăng từ 1.5% đến 5.5% trong những tháng đầu
tiên của quá trình chín dừa và giảm dần xuống còn khoảng 2% khi dừa chín hoàn
toàn.
Thành phần đường trong nước dừa non chủ yếu là glucose, fructose (đường khử)
và saccharose (đường không khử) chỉ xuất hiện khi dừa già và khi dừa chín hẳn thì
có đến 90% tổng hàm lượng đường là saccharose. Ở nước dừa thì nồng độ đường
khử và các chất dinh dưỡng đạt đến nồng độ cao nhất (ngoại trừ S) vào khoảng tháng
thứ 8.
 Chất khoáng
Chất khoáng trong nước dừa gồm K, Na, Ca, P, Fe, S, Cl. Trong đó K chiếm hơn
phân nửa lượng khoáng chất và chủ yếu tồn tại dưới dạng K
2
CO
3
.
4 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


gần phần thịt quả.
Bảng 2.3: Các vitamin có trong nước dừa
STT Vitamin Hàm lượng (g/l)
1 Acid ascorbic (Vitamin C) 2.2 – 3.7
2 Acid nicotinic (PP) 0.052
5 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện
3 Penthothennic 0.064
4 Acid folic (B5) 0.03
5 Riboflavin 0.00001
6 Biotin 0.002
7 Thiamin (B1) Vết
8 Byridoxine (B6) Vết
2.1.2. Giá trị dinh dưỡng và lợi ích của nước dừa [13], [14]
Nước dừa là một thức uống bổ dưỡng, làm mát và tăng cường sinh lực cơ thể.
Nước dừa chứa lượng đường vừa đủ cung cấp cho cơ thể dưới dạng đường dễ tiêu
hóa (chủ yếu là glucose, fructose và saccharose). Nước dừa chứa nhiều đạm cần thiết
cho cơ thể dưới dạng nitơ axit amin thay thế và không thay thế. Nước dừa còn chứa
nhiều vitamin và chất khoáng. Lượng vitamin C trong 1 trái dừa đủ cung cấp cho nhu
cầu cơ thể mỗi ngày. Ngoài ra nước dừa còn chứa một số vitamin nhóm B như
niacin, riboflavin, acid folic, thiamin và pyridoxin tìm thấy ở dạng vết. Nước dừa đặc
biệt chứa nhiều khoáng chất như natri, kali, canxi, magiê, sắt, đồng, phốt pho, lưu
huỳnh và clorua.
Nước dừa có nhiều tính năng chữa bệnh như :
 Nước dừa tốt cho những trẻ bị rối loạn đường ruột.
 Nước dừa chứa nhiều hợp chất hữu cơ kích thích cho sự phát triển.
 Nước dừa dùng cho cơ thể bị đau buốt, nóng vì nhiệt và mụn nhọt (nhất là vào
mùa hè); làm giảm bớt phát ban, nổi mụn gây bởi bệnh đậu mùa, sởi, thủy
đậu…

vi lượng rất quan trọng tham gia cấu tạo nên enzyme gluthation – peroxydase, phá
7 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện
hủy các gốc tự do, nhờ vậy nó có tác dụng phòng chống bệnh thoái hóa cơ và ung
thư.
 Acid amin
Có 20 loại acid amin cần thiết cho cơ thể, trong đó có 7 loại acid amin thiết yếu.
 Enzyme
Gồm: oxydase, protease, catalase, lipase, , trong đó lipase, protease có khả năng
tiêu thực và làm khỏe mạnh bộ máy tiêu hóa, rất tốt cho bệnh nhân đau dạ dày,
đường ruột.
Theo sách Đông y, nha đam có vị đắng, tính hàn nên có tác dụng thông đại tiện,
mát huyết, nhuận gan, thông mật, giải nhiệt cho cơ thể trong những ngày hè nóng
cho ta có một làn da tươi trẻ và một cơ thể khỏe mạnh. Phần thịt của nha đam có thể
chế biến thành rất nhiều món ăn khác như: nấu chè đậu xanh, trộn salad, …, mà tốt
nhất nên cắt nhỏ và ướp với đường cát rồi để tủ lạnh ăn.
2.3. Giới thiệu về kefir
2.3.1. Nguồn gốc hạt kefir [19]
Sữa lên men kefir đã được người dân vùng núi
Caucasus thuộc nước Liên Xô cũ sử dụng từ rất lâu.
Họ xem nó như báu vật mà đấng tối cao Alah ban
tặng cho con người. Người ta dùng nó làm thức
uống và như một loại thuốc để chữa bệnh. Mọi
người không hề biết đến bệnh ung thư, bệnh lao,
bệnh dạ dày,…và sống thọ đến 110 tuổi.
8 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

Thành phần hạt giống sấy khô đông lạnh với hàm ẩm 3.5% được tìm thấy bao
gồm: béo 4.4%, tro 12.1%, Muco-polysacharide (kefiran) 45.7%; protein tổng số
34.3% gồm có: protein không hoà tan 27%, protein hoà tan 1.6% và acid amin tự do
là 5.6%.
Thành phần quan trọng của kefir là kefiran: gel hoà tan polisacharide, hình thành
ở trung tâm hạt. Polysacharide này gồm hai loại đường đơn glucose và galactose với
tỉ lệ cân đối. Cấu trúc phân tử của kefiran có mạch nhánh hexan hoạc heptan
saccharide, hoặc do sự liên kết không đặc hiệu của một hay hai đường khử, làm cho
kefiran không bị enzyme thuỷ phân. Đó là đặc điểm quan trọng giữ vững cấu trúc và
hệ vi sinh vật của hạt kefir.
10 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện
Hình 2.5: Cấu trúc hóa học của kefiran [20]
 Vi sinh vật trong hạt kefir
Hình 2.6: Vi khuẩn và nấm men trong hạt kefir [23]
11 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện
Phần ngoài của hạt kefir tập trung các tế bào vi khuẩn lactic dạng que, còn phí
trong thì nấm men là thành phần chủ chốt. Ở vùng đệm, tỷ lệ vi khuẩn và nấm men
thay đổi và phụ thuộc vào khoảng cách tới bề mặt hạt kefir.
Nhóm vi khuẩn lactic lactobacilli chiếm khoảng 65-80% tổng số vi sinh vật
trong hạt kefir. Chúng gồm những loài ưa ẩm và ưa nhiệt, thực hiện quá trình lên
men lactic theo cơ chế lên men đồng hình lẫn dị hình. Nhóm vi khuẩn lactic
Lactococci chiếm 20% tổng số tế bào, Bacilli 69%, Streptococci 11-12%
Riêng nấm men chiếm 5÷10% tổng số vi sinh vật trong hạt gồm những loài
lên men được lẫn không lên men được đường lactose. Các loài nấm men lên men
được đường lactose thường được tìm thấy tại các vị trí gần bề mặt hạt kefir. Ngược
lại, các loài nấm men không lên men được đường lactose lại tìm thấy tại các vị trí sâu

Nhóm Streptococcus
S. thermophilus
S. lactis
S. filant
S. cremoris
Nhóm Acetobacter
A.casein
A.rasens
Nhóm Kluyveromyces
K. lactis
K.marxianus var. Marxianus
K.fragilis
Nhóm Candida
C. kefir
C. holmii
C. friedrichii
C. valida
C. pseudotropicalis
Nhóm Saccharomyces
S. cerevisiae
S. .exiguus
S. globus
S. dairensis
S. unispores
S. florentinus
Nhóm Torulaspora
T. delbrueckii
13 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

kefiran ở trung tâm hạt.
2.3.4. Giá trị dinh dưỡng và lợi ích của kefir [29], [30], [31]
 Kefir là kết quả cộng sinh của vi khuẩn lactic và nấm men. Nó giống như
probiotic, tập hợp của nhiều vi sinh vật sống có lợi, giúp cân bằng hệ vi sinh vật
trong đường tiêu hóa, giúp cho việc tiêu hóa dễ dàng, đặc biệt là những người không
tiêu hóa được đường lactose.
 Kefir là một loại thực phẩm tốt, nếu sử dụng thường xuyên có thể giúp giảm
bớt sự xáo trộn đường tiêu hóa, bệnh đau thắt dạ dày, viêm ruột mãn tính và những
bệnh về gan, mật, thận; cân bằng sự chuyển động của ruột, làm giảm sự đầy hơi và
tạo ra một hệ tiêu hóa khỏe mạnh hơn. Ngoài ra, nó còn cân bằng hệ miễn dịch, giảm
tiêu chảy, giúp ăn ngon miệng, có lợi cho những người bị mất ngủ và suy nhược.
 Kefir có thể giúp kiểm soát mức cholesterol cao, do đó có thể ngăn chặn được
những bệnh về tim mạch.
 Kefir chứa nhiều chất khoáng vô cơ như K, Fe, Na, Mg, Ca và các acid amin
thiết yếu, giúp duy trì các chức năng sinh hóa của cơ thể.
Nói chung, kefir là loại thức uống đơn giản, dễ làm, rẻ tiền mà rất có lợi cho sức
khỏe. Nếu bạn muốn mình luôn khỏe mạnh, có làn da đẹp, hệ tiêu hóa tốt và ăn ngon
miệng, thì hãy sử dụng kefir. Ngoài ra, nó có thể giúp bạn sống thọ và luôn vui vẻ
nhưng bạn đừng lạm dụng nó nếu không bạn sẽ bị dư acid ở dạ dày.
15 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện
2.4. Giới thiệu một số vi sinh vật trong hạt kefir
2.4.1. Vi khuẩn lactic [1], [16], [17], [18]
 Vi khuẩn lactic thường là vi khuẩn gram dương, không tạo bào tử, hầu hết
không di động.
 Hô hấp hiếu khí, kỵ khí hoặc tùy tiện. Chúng ít hay không phân giải protein,
không có cytochrome và catalase, không phân giải H
2
O

C,
độ chua tạo ra khoảng 110 - 120
0
T.
16 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện
Streptococcus cremoris
Thường tạo thành chuỗi dài, phát triển tốt ở 20 – 25
0
C, lên men lactose,glucose
thành acid lactic nhưng không lên men saccharose, maltose, dextrin.
LEUCONOSTOC
Loại này ban đầu được biết là Betacoccus và tên hiện nay xuất phát từ tiếng Hy
lạp. Leucus nghĩa là không màu và nostoc nghĩa là giống có vỏ nang màu xanh da
trời. Leuconostoc là tế bào hình cầu tạo thành từng cặp hay chuỗi và có thể xem là
Streptococcus lên men dị hình. Chúng tạo ra acid acetic, ethanol, CO
2
và acid lactic
từ lên men carbonhydrate (thường là glucose). Chúng là loại vi khuẩn đặc trưng tạo
hương cho sản phẩm.
Leuconostoc dextranicum
Leuconostoc dextranicum là vi khuẩn gram dương, đường kính từ 0.6-1
µ
m. Nó
phát triển tốt ở nhiệt độ 25-30
0
C và phát triển chậm ở 8
0
C, ở 45

fructose, galactose, dextrin; Và không có khả năng lên men xylose, arabinose,
rhamnose, lactose, raffinose, mannital.
Lactobacillus helveticus
Là trực khuẩn, có kích thước 0.7-0.9µm; 2.0-6.0µm, nhiệt độ phát triển cuả vi
khuẩn này là 40-42
o
C. tạo độ chua đến 200-300
0
T. Nó có khả năng lên men được
glucose, fructose, galactose, mannose, maltose, lactose.
2.4.2. Nấm men [1], [4], [5], [7], [12], [18].
Nấm men thuộc đơn bào, tế bào có hình elip hoặc hình trứng, đường kính 10-
15µm, không di chuyển được. Một vài loài nấm men tạo bào tử túi (thường 4 tế bào),
chúng sinh sản chủ yếu bằng cách nẩy chồi. Nấm men phát triển tốt ở 24-40
o
C và có
thể chịu được acid cao, pH=3.5. Chúng oxi hóa và lên men mạnh mẽ nguồn nguyên
liệu carbonhydate và acid hữu cơ. Nhìn chung, chúng không phân giải protein, một
vài loài có thể phân giải lipid.
Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae có hình cầu hay hình trứng, có kích thước nhỏ, từ 5-14
µm, sinh sản bằng cách tạo chồi hay bào tử. Nó có khả năng lên men rất nhiều loại
đường khác nhau như glucose, saccharose, maltose, fructose, galactose, raffinose.
Loài này có nhiệt độ lên men thích hợp 28-32
0
C, chịu được độ acid cao.
Saccharomyces fragitis
Nó có hình trứng hay hình thuôn dài, đường kính 1.8-5.6µm, được đặc trưng bởi
khả năng tạo cồn và CO
2

2.4.3. Vi khuẩn Acetobacter [18]
Acetobacter aceti
Vi khuẩn này có hình dạng giống như vi khuẩn hình que khác, nhưng có kích
thước rất ngắn, không tạo được bào tử. Nó chịu được nồng độ rượu 11%, nhiệt độ
thích hợp cho hoạt động sống của vi khuẩn là 34
o
C.
2.5. Một số quá trình lên men chính tạo nên sản phẩm
2.5.1. Lên men lactic [4]
Trong công nghệ vi sinh vật, nhìn chung các vi khuẩn lactic đồng hình luôn
chiếm vai trò ưu thế. Tuy nhiên, trong công nghệ sản xuất một số sản phẩm lên men
truyền thống như phômai, kefir … các vi khuẩn lactic dị hình đôi khi vẫn được sử
dụng nhằm mục đích đa dạng hóa các chỉ tiêu về mùi, vị và cấu trúc cho sản phẩm.
Đối với nhóm vi khuẩn kactic đồng hình như giống Lactococcus, các loài
Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus helveticus,
Lactobacillus lactis,…chu trình đường phân là con đường chính chuyển hóa glucose
thành acid lactic. Acid lactic là sản phẩm chủ lực trong quá trình lên men lactic đồng
hình.
Phương trình tổng quát quá trình lên men lactic đồng hình:
Các vi khuẩn lactic dị hình như giống Leuconostoc do không có một số enzyme
của chu trình đường phân nên chúng chuyển hóa glucose giai đoạn đầu theo chu trình
pentose-phosphate và tạo ra sản phẩm trung gian là xylulose-5-P. Chất này sẽ được
19 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

C
6
H
12
O
6


Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện
chuyển hóa tiếp thành glyceradehyde-3-P rồi tiếp tục đi theo giai đoạn cuối của chu
trình đường phân để tạo thành acid pyruvic rồi acid lactic như trong quá trình lên
men đồng hình. Theo một con đường trao đổi chất khác, xylulose-5-P sẽ được
chuyển hóa thành acetyl-P và sau đó là thành ethanol.
Lên men lactic là một quá trình trao đổi năng lượng. Các phân tử ATP được hình
thành trong quá trình chuyển hóa cơ chất sẽ được vi khuẩn giữ lại trong tế bào để
phục vụ cho quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của vi sinh vật. Ngược lại, các sản
phẩm như acid lactic, ethanol, CO
2

được vi khuẩn thải vào môi trường lên men.
Kết quả là hàm lượng acid lactic tích lũy trong môi trường lên men ngày càng
tăng, làm giảm pH môi trường và kéo theo những biến đổi hóa lý khác.
Trong quá trình lên men lactic ngoài sản phẩm acid lactic (lên men đồng hình),
acid acetic, ethanol, CO
2
(lên men dị hình) trong dịch lên men còn xuất hiện hàng
trăm hợp chất hóa học mới khác. Chúng là sản phẩm trung gian hoặc sản phẩm
phụ của quá trình lên men. Hàm lượng của chúng trong dịch lên men thường rất thấp
(vài ppm hoặc ít hơn). Một số hợp chất trong nhóm trên rất dễ bay hơi. Chúng
đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần hình thành nên mùi vị đặc trưng




Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện
Quá trình sinh tổng hợp diacetyl liên quan đến sự chuyển hóa citrate.
Hình 2.8: Sinh tổng hợp các chất tạo hương từ citrate [4]
(Cogan và Fordan, 1994)
Ở giai đoạn đầu của quá trình lên men, diacetyl được tổng hợp. Hàm lượng
diacetyl trong môi trường sẽ tăng dần rồi sau đó sẽ giảm dần vào giai đoạn cuối, đặc
biệt khi hàm lượng citrate giảm dần. Một phần diacetyl chuyển hóa thành acetoin và
2,3 butanediol.
Acetaldehyde được tổng hợp từ các sản phẩm của quá trình chuyển hóa glucose và
một số acid amin.
Nhiều loài vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp acetaldehyde. Ngược lại, một
số chủng thuộc giống Leuconostoc lại có khả năng sử dụng và chuyển hóa
acetaldehyde. Đây là hợp chất quan trọng quyết định đến mùi vị đặc trưng cho sản
phẩm lên men.

Hình 2.9: Sinh tổng hợp acetaldehyde ở một số vi khuẩn lactic ưa nhiệt [4]
(Varnam và Sutherland, 1994)
22 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

Glucose
Glucose 6-phosphate
6-phosphogluconate
Xylose-5-phosphate
Acetyl-CoA
Fructose 1,6-diphosphate
Pyruvate
Acetate
Acetaldehyde
Alanin
Lysine
Serine
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện
Hình 2.10: Cơ chế lên men lactic đồng hình và dị hình của vi khuẩn [4]
23 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

Glucose
Glucose-6-P
Fructose 6P
Fructose-1,6-DP
Dihydroxylacetone-P
FDP aldolase
Glyceraldehyde-3-P
1,3-diphosphoglycerate
3-phosphoglycerate
2- phosphoglycerate

12
O
6

+ 2ADP +2Pi 2 C
2
H
5
OH + 2CO
2

+ 2ATP
Sự chuyển hóa đường hexose thành ethanol và khí CO
2

diễn ra trong tế bào
chất của nấm men. Đây là quá trình trao đổi năng lượng của nấm men trong điều
kiện kỵ khí. Ethanol và CO
2

trong tế bào chất sẽ được nấm men thải vào môi
trường lên men. Ngoài ra tế bào nấm men còn tổng hợp và thải vào dịch lên men
hàng trăm sản phẩm phụ và sản phẩm lên men khác, những hợp chất này được tìm
thấy với hàm lượng rất nhỏ, chúng được chia thành 4 nhóm: glyxerol cùng rượu
bậc cao, aldehyde, acid hữu cơ và ester.
Trong quá trình lên men ethanol, nhiều acid hữu cơ được tạo thành (The Moll,
1990). Một số acid hữu cơ được sinh tổng hợp từ chu trình Crebs nếu như quá
trình lên men không diễn ra trong điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt, các acid hữu cơ
chiếm hàm lượng cao nhất trong dịch lên men là: acid citric, malic, acetic,
lactic