HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
--------------------------🕮--------------------------

ĐẶNG THỊ HỒNG NHUNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN GIỐNG VI SINH VẬT
LÊN MEN SINH ĐƯỜNG 5 CACBON PHỤC VỤ SẢN
XUẤT KẸO CAO SU.

Hà Nội - 2021


HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM
--------------------------🕮--------------------------

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN GIỐNG VI SINH VẬT
LÊN MEN SINH ĐƯỜNG 5 CACBON PHỤC VỤ SẢN
XUẤT KẸO CAO SU.
Người thực hiện

: Đặng Thị Hồng Nhung

Mã SV

: 620902

Khóa

: 62

Ngành

: Công nghệ Thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Thị Minh
Th.S Lê Minh Nguyệt
Địa điểm thực tập

: Học viện Nông nghiệp Việt Nam.

Hà Nội - 2021


THƠNG TIN VỀ SINH VIÊN THỰC HIỆN KHĨA LUẬN

1.

Họ và tên sinh viên: Đặng Thị Hồng Nhung

Tel: 0386254119

Mã SV: 620902

Email:


2.

Địa chỉ liên hệ: số 24 ngách 367/100 Cửu Việt 2, Trâu Quỳ, Gia Lâm, Hà Nội.

3.

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm.

4.

Lớp: K62_ CNTPB – Khoá 62.

5.

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Lê Minh Nguyệt
PGS.TS Nguyễn Thị Minh.

6.

Địa điểm thực tập: Học viện Nông nghiệp Việt Nam.

Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)

Đặng Thị Hồng Nhung

1


LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan mọi kết quả trong q trình nghiên cứu trong khóa luận tốt nghiệp
“Nghiên cứu tuyển chọn giống vi sinh vật lên men đường 5 Cacbon phục vụ sản xuất
kẹo cao su” do em thực hiện, các số liệu trích dẫn có nguồn gốc rõ ràng, kết quả trình
bày trong khóa luận được thu thập từ quá trình thực hiện nghiên cứu và chưa từng được
cơng bố trong một nghiên cứu nào trước đó. Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước
các nội dung đã trình bày trong khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 5 tháng 9 năm 2021
Sinh viên thực hiện

Đặng Thị Hồng Nhung

i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài tốt nghiệp, ngoài sự cố gắng của bản thân em đã nhận
được rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ nhiệt tình của thầy cô, bạn bè và người thân.
Trước tiên, em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Thị
Minh – Khoa Tài nguyên và Môi trường – Học viện Nơng nghiệp Việt Nam đã tận tình
hướng dẫn, giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành bản luận văn này.
Đồng thời, em xin được cảm ơn ThS. Lê Minh Nguyệt – Khoa Công nghệ Thực
phẩm đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình
làm luận văn.
Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong Khoa Công
nghệ Thực phẩm – Học viện Nơng nghiệp Việt Nam.
Trong q trình nghiên cứu do còn hạn chế về kiến thức, tài liệu và thời gian nên
khơng tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cơ để nội
dung khóa luận của em được hồn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 5 tháng 9 năm 2021
Sinh viên thực hiện

Đặng Thị Hồng Nhung

ii


MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... vii
I.ĐẶT VẤN ĐỀ ...............................................................................................................1
1.1.

Tính cấp thiết của đề tài. ....................................................................................1

1.2.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. .........................................................................2

II. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .........................................................3
2.1. Tổng quan về ngành sản xuất kẹo cao su. .............................................................3
2.1.1. Giới thiệu kẹo cao su. .....................................................................................3
2.1.2. Vai trò của kẹo cao su. ....................................................................................4
2.1.3. Tình hình ngành kẹo cao su trên thế giới và Việt Nam. .................................5
2.2. Tổng quan về đường 5 Cacbon ( đường Xylitol ). ................................................6
2.2.1. Tổng quan. ......................................................................................................6
2.2.2. Tổng quan về vi sinh vật có khả năng lên men sinh đường 5 Cacbon( đường

Xylitol). ...................................................................................................................11
2.2.3. Sơ đồ quy trình lên men sản xuất Xylitol. ....................................................16
III. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....17
3.1. Đối tượng nghiên cứu. ........................................................................................17
3.2. Phạm vi nghiên cứu. ............................................................................................17
3.3. Nội dung nghiên cứu. ..........................................................................................17
3.4. Nguyên vật liệu và hóa chất. ...............................................................................17
3.4.1. Nguyên liệu thí nghiệm. ...............................................................................17
3.4.2. Thiết bị, dụng cụ. ..........................................................................................17
3.4.3. Hóa chất và mơi trường sử dụng...................................................................18
iii


3.5. Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................18
3.5.1. Phương pháp lấy mẫu. ..................................................................................18
3.5.2. Phương pháp phân lập và làm thuần. ............................................................19
3.5.3. Phương pháp tuyển chọn các chủng vi sinh vật. ..........................................19
3.5.4. Xác định đặc tính lý hóa của chủng vi sinh vật được chọn. .........................22
3.5.5. Đánh giá chất lượng chế phẩm vi sinh. ........................................................23
3.5.6. Phương pháp bố trí thí nghiệm đánh giá hiệu quả lên men đường 5 Cacbon
của các chủng vi sinh vật tuyển chọn. ....................................................................24
3.5.7. Phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm. ...............................................24
3.5.6. Phương pháp phân tích xử lí số liệu. ............................................................27
IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................................28
4.1. Kết quả phân lập các chủng vi sinh vật có khả năng lên men đường 5 Cacbon
phục vụ sản xuất kẹo cao su. ......................................................................................28
4.2. Kết quả tuyển chọn được các chủng vi sinh vật có khả năng lên men đường 5
Cacbon phục vụ sản xuất kẹo cao su..........................................................................34
4.2.1. Kết quả xác định hoạt tính phân giải. ...........................................................34
4.2.2. Kết quả xác định khả năng lên men. .............................................................37

4.2.3. Kết quả xác định khả năng thích ứng nhiệt độ. ............................................40
4.2.4. Kết quả xác định khả năng thích ứng pH. ....................................................41
4.2.5. Kết quả xác định khả năng kháng vi sinh vật gây bệnh. ..............................42
4.2.6. Kết quả xác định độ thơng khí. .....................................................................45
4.3. Các chủng được tuyển chọn qua các chỉ tiêu và đặc tính lý hóa của chủng VSV.
....................................................................................................................................46
4.3.1. Khả năng đối kháng tương ứng của tổ hợp VSV được chọn. .......................46
4.3.2. Đặc tính lý hóa của chủng VSV được tuyển chọn làm chế phẩm. ...............46
4.3.3. Chất lượng chế phẩm. ...................................................................................49
iv


V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................54
5.1. Kết luận ...............................................................................................................54
5.2. Kiến nghị. ............................................................................................................54
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................55

v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
CNTP

Cơng nghệ thực phẩm

g

gam

l


lít

ml

mililit

V/ph

Vịng/phút

KH

Kí hiệu

VSV

Vi sinh vật

VK

Vi khuẩn

XK

Xạ khuẩn

N.men

Nấm men


N.mốc

Nấm mốc

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Hàm lượng xylitol trong một số loại rau (củ) quả. ................................8
Bảng 2.2: Lượng sản xuất và giá cả các loại đường trên thế giới. ................................14
Bảng 3.1: Bảng hóa chất sử dụng. ............................................................................18
Bảng 3.2: Thành phần mơi trường xác định khả năng lên men. ..........................20
Bảng 3.3: Thành phần mơi trường xác định hoạt tính các enzyme ngoại bào. ..21
Bảng 3.4: Bảng đánh giá chất lượng sản phẩm. .....................................................25
Bảng 3.5: Danh mục chỉ tiêu cả quan và hệ số quan trọng tương ứng. ...............26
Bảng 3.6: Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm. ................................................................26
Bảng 4.1: Kết quả các chủng VSV được phân lập. ................................................29
Bảng 4.2: Kết quả hoạt tính enzyme. .......................................................................35
Bảng 4.3: Kết quả khả năng lên men của các chủng VSV. ..................................37
Bảng 4.4: Kết quả khả năng thích ứng nhiệt độ của các chủng VSV. .................40
Bảng 4.5: Kết quả khả năng thích ứng pH của các chủng VSV. ..........................41
Bảng 4.6: Khả năng đối kháng vi sinh vật gây bệnh của VSV. ...........................43
Bảng 4.7: Khảo sát điều kiện thơng khí của VSV. .................................................45
Bảng 4.8: Đặc điểm sinh học của các chủng VSV được tuyển chọn...................47
Bảng 4.9: Chất lượng của chế phẩm. .......................................................................49
Bảng 4.10: Hiệu quả lên men. ...................................................................................50
Bảng 4.11: Đánh giá cảm quan của dịch đường. ....................................................50
Bảng 4.12: Điểm thị hiếu của mẫu đường CT1. .....................................................51
Bảng 4.13: Điểm thị hiếu của mẫu đường CT2. .....................................................51

Bảng 4.14: Điểm thị hiếu của mẫu đường CT3. .....................................................52
Bảng 4.15: Kết quả đánh giá cảm quan. ..................................................................53
Bảng 4.16: Đánh giá chất lượng sản phẩm. ............ Error! Bookmark not defined.

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Kẹo cao su dạng thẻ/tép ....................................................................................3
Hình 2.2 Kẹo cao su viên vng .....................................................................................4
Hình 2.3 Kẹo cao su viên trịn. .......................................................................................4
Hình 4.1 Chủng vi sinh vật đã phân lập ........................................................................36
Hình 4.2 Vịng phân giải hoạt tính enzyme ...................................................................36
Hình 4.3 Sự thay đổi màu của mơi trường ....................................................................39
Hình 4.4 Khả năng phát triển tại các mốc nhiệt độ. ......................................................41
Hình 4.5 Khả năng phát triển tại các mức pH. ..............................................................42
Hình 4.6 Vịng đối kháng với các chủng VSV gây bệnh. .............................................44
Hình 4.7 Tính đối kháng của các chủng VSV. .............................................................46
Hình 4.8 Hình thái khuẩn lạc và tế bào các chủng VSV được tuyển chọn. ..................49
Hình 4.9 Dịch đường Xylitol lên men. ..........................................................................50

viii


I.MỞ ĐẦU
1.1.

Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây, nền kinh tế nước ta có những thay đổi rõ rệt trên


nhiều lĩnh vực. Hướng đến chủ trương công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nền kinh tế nước
ta thay đổi và phát triển không ngừng, nhiều ngành nghề kinh doanh xuất hiện. Mỗi
ngành nghề lại có vai trị riêng, cùng góp sức khẳng định vị thế của Việt Nam, và kẹo là
một trong những ngành có tốc độ tăng trưởng cao và ổn định tại nước ta. Thành phần
chính của kẹo là: đường, mật tinh bột, nước và các cấu tử khác tùy thuộc vào cách sản
xuất, loại kẹo cần làm...Chính các cấu tử khác này tạo nên sự khác biệt, nét đặc trưng
của mỗi loại kẹo. Một số thương hiệu sản xuất kẹo nội địa nổi tiếng, quen thuộc với
người tiêu dùng Việt Nam: Kinh Đô, Hải Hà, Bibica, Orion,...và các dòng sản phẩm
nhập khẩu: Meiji của Nhật, Lu của Pháp, M&M của Mỹ...
Bên cạnh những hãng kẹo này, kẹo cao su cũng là ngành hàng phát triển không
kém. Kẹo cao su du nhập vào Việt Nam sau khi nó đã trở nên quen thuộc ở Châu Âu,
Bắc Mỹ... Kẹo cao su hay còn gọi là kẹo gum, singum thuộc nhóm kẹo có vị ngọt, mềm
dẻo, dùng để nhai, khơng được nuốt nhằm kích thích vị giác, giúp thơm miệng nên được
rất nhiều bạn trẻ ưa chuộng. Loại kẹo này có những cơng dụng khá tuyệt vời: tăng cường
trí nhớ, giảm căng thẳng, giảm ợ nóng,...kẹo cao su không chỉ quen thuộc với giới trẻ
hiện nay được ưa dùng ở những đối tượng: người lái xe, người cai thuốc là , người giảm
cân...
Mỗi loại kẹo lại mang đến những hương vị khác nhau: độ ngọt, hương thơm,...và
tác dụng khác. Trong ngành sản xuất kẹo, hương liệu, tinh dầu kết hợp với loại đường
được sử dụng chủ yếu là loại đường 6 Cacbon tạo lên vị riêng cho từng sản phẩm và loại
đường này khi được nạp vào cơ thể quá nhiều chúng sẽ chuyển hóa thành chất béo gây
nên nhiều bệnh. Tại Việt Nam – thị trường tiêu thụ kẹo khá cao trên thế giới, vì vậy số
người mắc một số bệnh: tiểu đường, béo phì, đường trong máu cao,... tăng là hệ quả của
việc hấp thụ quá mức lượng đường trong kẹo. Chính vì thế người dân dần hướng đến
việc dùng các sản phẩm kẹo sử dụng đường ít calo hoặc chất tạo ngọt tự nhiên, hướng
đến việc lựa chọn thực phẩm theo lối “ Heathly food”. Khác với loại đường 6 Cacbon
đang được sử dụng chủ yếu trong các nhà máy sản xuất kẹo hiện nay, đường 5 cacbon
1



mang giá trị năng lượng thấp, hạn chế việc tích tụ đường trong cơ thể tránh gia tăng
lượng đường trong máu nên phù hợp với những bệnh nhân cần hạn chế lượng đường.
Hiện nay, công nghệ sản xuất đường 5 Cacbon đang sử dụng phương pháp hóa học, tuy
nhiên chi phí sản xuất của phương pháp này khá tốn kém, phức tạp nhiều cơng đoạn và
chất thải của q trình sản xuất chứa nhiếu chất hóa học gây ơ nhiễm môi trường. Vậy
nên đề tài “ Nghiên cứu tuyển chọn giống vi sinh vật lên men sinh đường 5 Cacbon
phục vụ sản xuất kẹo cao su” được thực hiện với mục đích tuyển chọn chủng vi sinh
vật có hoạt tính và khả năng lên men cao đáp ứng yêu cầu làm nguồn giống sản xuất
đường 5 Cacbon thay thế cho đường 6 Cacbon phục vụ trong việc sản xuất kẹo cao su.
Nghiên cứu này tập trung chủ yếu vào sản xuất đường Xylitol – loại đường được sử
dụng chủ yếu trong công nghiệp sản xuất kẹo cao su theo công nghệ lên men vi sinh vật.
1.2.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Tuyển chọn được các chủng vi sinh vật có hoạt tính cao và khả năng lên men tạo

đường 5 Cacbon ( Xylitol ) phục vụ sản xuất kẹo cao su.
Mục tiêu cụ thể:
 Phân lập giống vi sinh vật có khả năng lên men sinh đường 5 Cacbon
(Xylitol) từ phế phụ phẩm.
 Sơ bộ định tên các chủng phân lập được.
 Ứng dụng chủng vi sinh vật có hoạt tính cao để tạo đường Xylitol theo quy
mơ phịng thí nghiệm.

2


II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về ngành sản xuất kẹo cao su
2.1.1. Giới thiệu kẹo cao su

Kẹo cao su (còn gọi kẹo gum hoặc kẹo sinh-gum do phiên âm từ chewing-gum)
là một dạng kẹo được thiết kế mềm để nhai mà không nuốt. Đây là loại kẹo đặc biệt,
đường sẽ tan nhanh và kẹo sẽ hết ngọt sau khi nhai một thời gian. Loại này thường chỉ
nhai mà khơng nuốt (mặc dù có thể nuốt nhưng khơng q 2 viên/thanh).
"Kẹo cao su", với những dạng khác nhau, đã tồn tại từ xa xưa, ít ra là từ thời Hy
Lạp cổ đại. Người Hy Lạp nhai nhựa của cây nhũ hương; còn ở Ấn Độ, phổ biến là
cây trầu không (một loại cây chứa chất gây mê nhẹ); trong khi đó, người Da đỏ lại nhai
nhựa thơng (Bùi Lan, 2014).
Ngày nay, kẹo cao su đạt đến sự đa dạng của hương vị, nó có thể được phát triển
thành nhiều hình dạng, kích thước. Một số ví dụ gồm:


Dạng tép (dạng thẻ): phẳng, mỏng.



Dạng cuộn trịn: hình dạng tương tự như dạng tép nhưng dài hơn, vì thế

nó được cuộn trịn lại bên ngồi một cái lõi.


Dạng viên bao đường: thơng thường được đóng gói trong giấy bạc.



Dạng nhân mềm: bên trong có nhân ngọt.



Dạng thổi bóng: độ dai cao, có thể thổi thành bong bóng.




Dạng khơng đường: dùng để ăn kiêng.

( Nguồn Wikipedia, 2021)

Hình 2.1 Kẹo cao su dạng thẻ/tép

3


( Nguồn Wikipedia, 2021)

Hình 2.2 Kẹo cao su viên vng

( Nguồn Wikipedia, 2021)

Hình 2.3 Kẹo cao su viên trịn.
2.1.2. Vai trò của kẹo cao su
Theo các nghiên cứu từ Đại học St. Lawrence (Mỹ), chức năng nhận thức và
hiệu suất của một người đã được cải thiện đáng kể khi nhai kẹo cao su. Nhờ vào việc
gia tăng nhịp tim và lưu lượng máu. Não được kích thích đáng kể và việc cung cấp ô xy
đến não cũng tăng lên 25 đến 40% khi nhai kẹo cao su, tăng cường trí nhớ, theo Reader’s
Digest.
Một nghiên cứu cho thấy những người tham gia nhai kẹo cao su hai lần một
ngày trong 14 ngày, trở nên ít lo lắng hơn, tâm trạng tốt hơn và mức độ mệt mỏi thấp
hơn. Do nhai kẹo cao su có thể làm giảm đáng kể hoóc môn cortisol gây căng thẳng.
Mặt khác, chuyển động của hàm và sản xuất nước bọt từ việc nhai kẹo cao su
giúp hỗ trợ hiệu quả trong việc giảm đau tai khi ta tham gia chuyến bay dài làm đau tai

do thay đổi áp suất, theo Reader’s Digest.
Nhai kẹo cao su giúp kiềm chế sự thèm ăn giúp tiêu thụ ít calo hơn. Nghiên cứu
từ Đại học Rhode Island (Mỹ) cho thấy những người nhai kẹo cao su đã hạn chế ăn vặt
và cuối cùng tiêu thụ ít hơn 67% lượng calo vào bữa trưa so với những người không
nhai kẹo cao su (Thiên Lan, 2019).
4


Theo một nghiên cứu trên Tạp chí Nghiên cứu Nha khoa, nhai kẹo cao su làm
nước bọt trở nên kiềm hơn và động tác nuốt thường xuyên hơn. Do đó, trung hịa được
axít và giảm viêm, làm dịu thực quản (Thiên Lan, 2019).
Tuy nhiên, nếu ăn quá nhiều kẹo cao su (đặc biệt là vị bạc hà) sẽ gây nóng, mọc
mụn nhiều và chảy máu dạ dày vì vậy chúng ta nên sử dụng cho đúng cách.
2.1.3. Tình hình ngành kẹo cao su trên thế giới và Việt Nam
*) Ngành kẹo cao su trên thế giới
Dù nền kinh tế có khó khăn đến mấy thì bánh kẹo vẫn ln là mặt hàng mà rất
nhiều người có nhu cầu. Theo Hiệp hội các nhà sản xuất bánh kẹo Mỹ, trong 52 tuần
(tính đến ngày 19/4/2009), ngành sản xuất bánh kẹo tại Mỹ tăng trưởng 3,7% trong khi
nhiều ngành khác giậm chân tại chỗ hoặc xuống dốc không phanh. Theo các chuyên gia,
ngành công nghiệp sản xuất bánh kẹo là một trong những ngành hàng có khả năng “
kháng khủng hoảng” cao nhất (Pan Demetrakakes, 2020).
Tại Mỹ, theo số liệu của Hiệp hội Bánh kẹo Quốc gia, năm 2020 doanh số bán
socola và kẹo thời kỳ đại dịch tăng vọt đặc biệt tại các cửa hàng tạp hóa tăng 16,6%
(Pan Demetrakakes, 2020).
Kẹo cao su thương mại xuất hiện sớm ở Mỹ và hãng kẹo cao su được coi là
công ty hàng đầu trong lĩnh vực này là hãng Wrigel . Theo số liệu thăm dò của hãng,
hiện hãng chiếm tới 90% thị trường cao su tại Séc, người dân Séc đứng thứ 3 trong số
các nước Đông Âu về nhai kẹo cao su chỉ sau Sllovenia và Croatia. Năm ngối trung
bình mỗi người Séc nhai hết 128 chiếc, người Slovenia là 167 chiếc, người Croatia là
160 chiếc (The Leader, 2018).

Trong các nước Tây Âu thì đứng đầu là Thụy Sĩ với 186 chiếc kẹo cao su/
người/ năm. Đứng thứ 2 là người Ai – len với 173 chiếc, đứng cuối bảng trong số các
nước Tây Âu là người Đức với tiêu thụ 112 chiếc.
*) Ngành kẹo cao su ở Việt Nam
Nhai kẹo cao su từ lâu đã trở thành thói quen của nhiều người Việt với những
lý do hết sức đơn giản: thơm miệng, nhạt miệng... Wrigley Việt Nam là nhà sản xuất kẹo
cao su lớn nhất trong nước, chiếm khoảng 58% thị phần với các thương hiệu nổi tiếng
như Doublemint, Cool Air, Juicy Fruit. Năm 2011, doanh thu từ các loại kẹo cao su của

5


công ty Phú Trường Quốc tế - công ty phân phối độc quyền các sản phẩm kẹo cao su
thương hiệu Wrigley của Mỹ tại Việt Nam đạt 1.500 tỷ đồng (The Leader, 2018).
Bên cạnh hãng kẹo mang thương hiệu Wrigley, tập đoàn Lotte hiện đầu tư vào
rất nhiều lĩnh vực tại Việt Nam với quy mơ lớn, trong đó có công ty TNHH Lotte Việt
Nam, doanh nghiệp chuyên sản xuất kẹo cao su Lotte Xylitol phục vụ thị trường 100
triệu dân. Doanh số của Lotte Việt Nam liên tục tăng trưởng mạnh. Nếu năm 2015, công
ty đạt doanh thu 569 tỷ đồng thì tới năm 2016, doanh thu của cơng ty là 631 tỷ đồng và
năm 2017 là 733 tỷ đồng. Đáng chú ý, doanh thu tăng nhưng giá vốn được duy trì ở mức
thấp (The Leader, 2018).
Việt Nam hiện nay là thị trường tiêu thụ kẹo cao su lớn nhất Đông Nam Á, hơn
các nước đông dân cùng khu vực như Indonesia, Philipins, Thái Lan và chỉ đứng sau
Trung Quốc ở khu vực Châu Á.
2.2. Tổng quan về đường 5 Cacbon (đường Xylitol)
2.2.1. Tổng quan
a) Đường 5 Cacbon
Đường 5 Cacbon hay còn gọi là pentose, là các loại đường monosaccharide
chứa 5 Cacbon . Pentose hiện diện chủ yếu trong cấu trúc động vật, thực vật, ngoài ra ở
trạng thái tự do ta cũng có thể gặp một số loại. Một số pentose quan trọng: L-Arabinose,

D-Xylose, D-Ribose và D-Deroxyribose, ngoài ra các D-Ribulose và D-Xylulose cũng
thường có mặt trong cấu trúc của thực vật, vi sinh vật và mô động vật (Lương Đức Phẩm,
2017).
L-Arabinose: L -arabinose phổ biến hơn D -arabinose trong tự nhiên và được
tìm thấy trong tự nhiên như một thành phần của các chất tạo màng sinh học
như hemicellulose và pectin. Dễ tan trong nước cho vị ngọt, dễ kết tinh trong cồn.

6


D-Xylose: là một loại đường đầu tiên được phân lập từ gỗ, ít tồn tại ở trạng thái
tự do, chủ yếu ở dạng polysaccharide trong thực vật như: xylan, gỗ, rơm, rạ. Khi thủy
phân nguyên liệu bằng axit ta thu được D-xylose. Xylose không bị lên men bởi nấm
men, không bị người và động vật đồng hóa, thường tồn tại ở dạng mạch thẳng và dạng
mạch vòng pyranose (Lương Đức Phẩm, 2017).

D-Ribose: là loại mocnosaccharide thường gặp trong thành phần của nhiều chất
quan trọng trong cơ thể sống như: acid ribonucleic, vitamin, NAD.H2. Dẫn xuất của
Ribose là thành phần quan trọng của acid dezoxyribonucleic, tham gia trong cấu tạo
AND. Đây là chất có vai trị quan trọng trong một số đặc tính sinh học của cơ thể sống,
đặc biệt là tính di truyền (Lương Đức Phẩm, 2017).

7


b) Đường Xylitol
*) Tổng quan
Xylitol gọi theo tiếng Phần Lan là “ koivusokeri” là loại đường Pentose có rất ít
trong các loại trái cây, rau quả (Mận, dâu tây, súp lơ, bí ngơ). Xylitol có thể được sản
xuất bằng phương pháp hóa học và phương pháp cơng nghệ sinh học (Affleck R.P, 2000).

Bảng 2.1: Hàm lượng xylitol trong một số loại rau (củ) quả.
(Affleck R. P. (2000))
Loại thực vật

Hàm lượng Xylitol
(mg/100g khối lượng chất
khô)

Mận

935

Dâu tây

362

Rau cải hoa

300

Mâm xôi

268

Rau diếp quăn

258

Cà


180

Xà lách

131

Nấm

128

Bí ngơ

96,5

Xu hào

94

Cà rốt

86,5

Chuối

21

Nước cà rốt

12


Nó khác với các chất làm ngọt khác như là sorbitol, đường quả và glucose vì
phân tử xylitol chỉ có năm, thay vì sáu ngun tử cacbon, và 5 nhóm OH, cơng thức
(CHOH)3 (CH2OH)2.
8


*) Tính chất
Tính chất vật lý của Xylitol:
 Khối lượng phân tử: 152
 Hình dạng: bột tinh thể, màu trắng.
 Không mùi.
 Điểm sôi: 126oC ( ở 760mmHg )
 Độ hịa tan ở 20oC: 169g/ 100g nước, khó hịa tan trong etanol,
metanol.
 pH trong nước: 5-7.
Xylitol trong tự nhiên là một loại đường rượu pentose thường dùng như chất ngọt
tự nhiên được các nhà khoa học của Pháp và Đức tổng hợp từ năm 1891.. Xylitol là sản
phẩm trung gian trong q trình chuyển hóa carbohydrate trong cơ thể người và động
vật. Mỗi ngày cơ thể người lớn có thể sinh ra từ 5-10 g xylitol (Pepper and Olinger,
1988).
Xylitol được ứng dụng nhiều trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.
Xylitol có chức năng là chất làm ngọt, Xylitol có độ ngọt tương đương với đường
sucrose, nhưng năng lượng chỉ bằng 1/3 so với đường succarose, một gam xylitol chứa
2,43 kilocalories (kcal). Nó có tác dụng như là một prebiotic nên có khả năng làm giảm
mỡ máu, tryglicerid và cholesterol (Pepper and Olinger, 1988).
*) Ứng dụng của Xylitol trong xã hội hiện nay
Xylitol được ứng dụng ít nhất trong 3 ngành công nghiệp: thực phẩm (trong các
loại bánh kẹo dùng cho chế độ ăn uống đặc biệt), nha khoa và dược phẩm (kem đánh
răng, chống viêm tai giữa, viêm đường hô hấp, làm chất tạo ngọt trong syro, thuốc bổ,
vitamin (Ngô Thị Kim Thương, 2015).

9


Trong thực phẩm, ngành công nghiệp thực phẩm sử dụng xylitol trong công thức
nấu ăn của các sản phẩm thực phẩm để cải thiện thời gian sử dụng, màu sắc và hương
vị của thực phẩm. Nó khơng làm giảm giá trị dinh dưỡng của protein vì nó khơng trải
qua phản ứng Millard (Ngơ Thị Kim Thương, 2015).


Nó được sử dụng riêng biệt hay kết hợp với các sản phẩm thay thế đường

khác trong việc sản xuất sô cô la không đường, kẹo cao su, kẹo cứng, sôcôla, pastilles
và đồ ngọt khác cho bệnh nhân tiểu đường. Kẹo pectin thạch có thể được sản xuất với
sự kết hợp của xylitol và thủy phân tinh bột (Ngô Thị Kim Thương, 2015).


Ứng dụng hàng đầu thế giới của xylitol là trong sản xuất kẹo cao su khơng

đường, vì nó cung cấp nhanh chóng vị ngọt, hương vị và tác dụng làm mát nhanh. Do
thuộc tính khơ nhanh nên xylitol thường được sử dụng cho các hình thức áo đường kẹo
cao su (Ngơ Quốc Lâm, 2004).


Mặc dù xylitol chỉ được sử dụng trong sản xuất kẹo cao su, chocolate,

kẹo, kem và các loại đồ ngọt khác, tuy nhiên một số sản phẩm dùng xylitol thay thế
đường để tối ưu hóa vị ngọt, kết cấu và tăng thời hạn sử dụng (Ngô Quốc Lâm, 2004).


Đối với dược phẩm, Xylitol có thể được sử dụng như một tá dược hoặc


như một chất tạo ngọt trong nhiều chế phẩm dược như Xi-rô ho, thuốc bổ, vitamin... và
các chế phẩm làm từ xylitol không bị lên men cũng như không bị hỏng do nấm mốc. Lý
do là xylitol trơ về mặt hóa học, nó khơng trải qua các phản ứng Maillard hoặc phản ứng
với tá dược hoặc các thành phần hoạt động của dược phẩm khác. Dược phẩm làm từ
Xylitol dùng cho trẻ em vào ban đêm sau khi đánh răng cũng khơng có hại cho
răng.Trong kem đánh răng, nó có thể thay thế một phần hoặc hồn toàn sorbitol như một
chất giữ ẩm, do vị ngọt của xylitol lớn hơn nên nó cải thiện hương vị của kem đánh răng
(Pepper và Olinger, 1988).Cũng có bằng chứng rằng việc sử dụng một kem đánh răng
chứa xylitol có thể giảm vi khuẩn Streptococcus trong nước bọt (Svanberg và Birkhed,
1995). Do hiệu ứng tổng thể của nó tốt cho sức khỏe răng miệng, xylitol cũng đã được
dùng trong các sản phẩm chăm sóc răng miệng khác như nước súc miệng (Ngô Thị Kim
Thương, 2015).

10


2.2.2. Tổng quan về vi sinh vật có khả năng lên men sinh đường 5 Cacbon(đường
Xylitol)
a) Đặc điểm, khả năng, vai trị của vi sinh vật có khả năng lên men sinh đường Xylitol
Các chủng vi sinh vật có mặt trong q trình sản xuất Xylitol có q trình chuyển
hóa mạnh, phân bố chủ yếu ở nấm men và một số loại vi khuẩn, nấm mốc.
*) Nấm men:
Hiện nay có rất nhiều chủng nấm men tạo ra các enzym reductase, các enzym này
xúc tác cho phản ứng khử các dường thành các loại đường 5 cacbon tương ứng. Xylitol
được tổng hợp khi Xylose bị khử dưới tác dụng của enzym xylose reductase. Có rất
nhiều chủng nấm men có khả năng sử dụng xylose và tạo thành Xylitol, các chủng này
thường thuộc về các chi: Candida, Hasenula, Pichia, Kluyveromyces và Pacchysolen.
Đặc biệt các loài thuộc chi Candida như C. pelliculosa, C. Tropicalis, C. Boidinii, C.
Guilliermondii (Ooi B.G và cs, 2002).

- Chủng Candida Tropicalis:
+ Loại nấm men có hình trịn hoặc bầu dục, là vi sinh vật kỵ khí tùy tiện.
+ Nguồn Cacbon: Xylose,Glucose, Maltose, Glactose
+ Nguồn nito: muối amoni.
+ Nhiệt độ tối thích: 30oC
+ pH: 4,1 – 5,3.
- Chủng Candida Guilliermondii:
+ Loại nấm men có hình trịn hoặc bầu dục, là vi sinh vật kỵ khí tùy tiện, nhưng
có kích thước nhỏ hơn C. Tropicalis.
+ Nguồn Cacbon: Xylose, Glucose, Sucrose.
+ Nguồn nito: muối amoni.
+ Nhiệt độ tối thích: 30oC
+ pH: 3,5 – 7,0.
*) Nấm mốc:
Trong quá trình sản xuất Xylitol bằng cơng nghệ sinh học một số chủng nấm mốc
góp mặt chủ yếu như: Aspergillus, Trichoderma, Pennicilium.

11


- Ở chi Aspergillus, các chủng có khả năng hoạt động mạnh: Aspergillus niger,
A.oryzae, A. Awamori. Trong đó Aspergillus niger là loại nấm phổ biến nhất của các chi
Aspergillus.
- Ở chi Trichoderma thường phát triển nhanh ở 25–30°C, nhưng một số
loài Trichoderma sẽ phát triển ở 45°C. Và loài Trichoderma reesei thuộc chi
Trichoderma được sử dụng để sản xuất cellulase và xylan.
- Ở chi Pennicilium, loài Pennicilium janthinellum là một loài nấm ưa nhiệt, khả
năng phá vỡ các xylan được tìm thấy trong khối sinh thực vật cao.
*) Vi khuẩn:



Các chủng vi khuẩn cũng góp mặt trong việc sản xuất Xylitol bằng công

nghệ sinh học, hai chi vi khuẩn được biết đến phổ biến với khả năng sinh tổng hợp
xylanase cao là Bacillus và Streptomyces. Trong đó Bacillus sp với khả năng sinh tổng
hợp trong điều kiện pH kiềm và nhiệt độ cao. Ngồi ra, một só vi khuẩn khác cũng có
hoạt tính xylanase như vi khuẩn kị khí ưa nhiệt, vi khuẩn sống ở vùng khí hậu khắc nhiệt
như suối nước nóng, hồ muối...(Izumori & cs, 1988).
b) Cơ sở khoa học của phương pháp sản xuất đường Xilytol bằng công nghệ vi sinh


Tiền chất của Xylitol được thủy phân từ các sinh khối từ nơng sản bằng

hóa chất hoặc bằng các enzym thủy phân và chuyển thành xylitol bằng enzym chuyển
đổi. Xylitol được sản xuất dựa trên quá trình thủy phân xylose dưới xúc tác của niken,
tuy nhiên quá trình này địi hỏi nhiều năng lượng và mất nhiều chi phí (Vũ Nguyên
Thành, 2006).


Thành phần chính để sản xuất Xylitol là hợp chất xylan. Và ta đưa ra giải

pháp lựa chọn thay thế quá trình sản xuất Xylitol bằng phương pháp hóa học nhiều tốn
kém là sản xuất Xyliyol bằng cách xử lý chất thải ngành nông nghiệp nhờ các chủng vi
sinh vật trong quá trình lên men (Vũ Nguyên Thành, 2006).

12


Đối với phương pháp ứng dụng công nghệ sinh học, Xylitol được tạo thành bởi
các vi sinh vật sử dụng xylose làm nguồn cacbon, các vi sinh vật này biến đổi xylose

thành Xylitol nhờ enzyme xylose reductase (“Xylitol chất ngọt có lợi cho sức khỏe”,
2015).
c) Nguyên liệu sản xuất
Để sản xuất Xylitol bằng cơng nghệ sinh học thì xylan là thành phần chính. Được
biết xylan là loại hemixenluloza phổ biến nhất trong tự nhiên và là polime sinh học
phổ biến thứ hai, đứng sau cellulose, nó có liên kết 1, 4-β-D-xylopyranose. Và nguồn
nguyên liệu dồi dào xylan được phát hiện trong một loạt sinh khối thực vật như: bã
mía, bạch đàn, rơm rạ, sợi dầu cọ, vỏ trấu gạo...(Vũ Nguyên Thành, 2006).
d) Tình hình nghiên cứu đường 5 Cacbon trên thế giới và Việt Nam bằng Công nghệ
sinh học
Trên thế giới:
Sản xuất đường Xylitol bằng con đường lên men nhờ VSV thường đi từ các
nguyên liệu giàu xylan, các nguyên liệu này trước hết sẽ được thủy phân để tạo thành
dung dịch chứa xylose. Các VSV sử dụng xylose làm nguồn cacbon để tạo thành Xylitol.
Năm 1997, Saha phát hiện ra một số chủng nấm men và nấm sợi sinh ra enzym
xylose có khả năng tạo ra Xylitol qua đề tài nghiên cứu chuyển đổi sinh học
hemixenluloza . Năm 1998, Izomuri tìm ra Xylitol được sinh tổng hợp qua chủng
Mycobacterium smagematis bằng dung dịch D- xylose 2% theo phương pháp lên men
động và lên men tĩnh. Kết quả nồng độ Xylitol thu được sau quá trình lên men động là
0,8% và quá trình lên men tĩnh là 1,4%. Năng suất phương pháp đạt 74%. (Izumori và
Tuzaki, 1988)
Năm 1999, Heikkila đưa ra phương pháp tổng hợp Xylitol từ axit xylonic. Theo
cách này axit xylonic được khử hóa ở 110oC dưới xúc tác rutheni trong 3 giờ. Dịch khử
hóa được lọc và cô đặc cho đến khi nồng độ Xylitol đạt 92%, sau đó kết tinh bằng máy
li tâm trong 5 phút với tốc độ 4500 vòng/ phút. Năng suất phương pháp này đạt 0,297
g/g và độ tinh khiết của sản phẩm là 68% (Heikkila et al., 1999).
Theo thống kê năm 2002 của Frieder W. Lichtenthaler, sản lượng Xylitol được
sản xuất hàng năm trên thế giới là 30.000 tấn/ năm, con số này so với đường mía
(130.000.000 tấn/năm) cịn rất thấp. Nhưng đáng lưu ý là đường Xylitol được sản xuất
13



từ những nguyên liệu rẻ tiền như phế phẩm nông nghiệp hay phế phẩm trong cơng
nghiệp sản xuất đường mía trong khi giá thành của nó lại cao hơn 16,6 lần so với đường
mía. Thấy được hiệu quả kinh tế trong phương pháp sản xuất đường Xylitol, vì vậy cơng
nghiệp sản xuất Xylitol đang có chiều hướng gia tăng tại nhiều quốc gia trên thế giới
trong những năm gần đây nhưng hầu hết sản xuất theo phương pháp hóa học sử dụng
các nguyên liệu giàu xylan ( Lichtenthaler, 2002).
Theo thống kê năm 2005, lượng xylitol được sản xuất hàng năm trên thế giới là
30.000 tấn. Con số này so với đường mía (130.000.000 tấn/ năm) cịn rất thấp (Frieder
W. Lichtenthaler, 2005). Nhưng một điều đáng lưu ý là phương pháp sản xuất Xylitol
được sử dụng từ các nguyên liệu rẻ tiền như phế thải nông nghiệp ( kể cả phế thải của
ngành cơng nghiệp đường mía). Xét về mặt hiệu quả kinh tế thì sản xuất đường xylitol
mang lại hiệu quả cao hơn rất nhiều so với đường sucrose (giá đường xylitol cao gấp
16,6 lần đường sucrose). Đến năm 2012 đường xylitol được bán trên thị trường với giá
khoảng 5,0 (Euro/kg), trong khi đó đường sucrose có giá khoảng 0,3 (Euro/kg). Lượng
sản xuất và giá cả của các loại đường trên thế giới năm 2005 được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 2.2: Lượng sản xuất và giá cả các loại đường trên thế giới.
Loại đường

Lượng sản xuất
( tấn/năm)

Đường

Sucrose

( Euro/kg)

130.000.000


0,30

5.000.000

0,60

295.000

0,60

60.000

1,00

3.000

3,00

D – xylose

25.000

4,50

L – sorbose

60.000

7,50


D – sorbitol

650.000

1,80

D – glucose
Lactose
D – fructose
Maltose

Đường rượu

Giá thành

14