#LAB là series mình chia sẻ kiến thức về fermentation (hay lên men). Mỗi bài viết trong #LAB sẽ tập trung vào một nhóm kỹ thuật hoặc chủng vi sinh cụ thể – từ lactic acid, koji đến garum – đi từ nền tảng lý thuyết đến ứng dụng thực tiễn và tiềm năng sáng tạo vị giác.

Mục lục:

I. Khái quát lịch sử về kombucha
II. Khoa học đằng sau lên men kombucha
III. Đường, bao nhiêu là đủ?
IV. Cách chăm sóc SCOBY
V. Công thức

I. Khái quát lịch sử về kombucha

Kombucha là một loại đồ uống lên men có vị chua nhẹ và hơi có gas, truyền thống được làm từ trà pha đường. Nguồn gốc mơ hồ của nó được cho là bắt nguồn từ vùng Mãn Châu (nay là khu vực đông bắc Trung Quốc) vào khoảng năm 200 trước Công nguyên. Từ đó, kombucha lan truyền về phía đông sang Nhật Bản, chủ yếu nhờ vào công lao của một vị thầy thuốc Hàn Quốc huyền thoại tên là Kombu. Vì vậy mới có tên gọi “kombucha” (“cha” trong tiếng Trung nghĩa là “trà”).
Lịch sử ghi nhận rằng kombucha đã được tiêu thụ ở Nhật Bản, Hàn Quốc, Việt Nam, Trung Quốc và một số khu vực thuộc Nga phía đông. Nhưng trong những năm gần đây, kombucha đã bùng nổ về độ phổ biến ở Bắc Mỹ và Tây Âu, nhờ vào chiến lược tiếp thị thông minh và sự quan tâm ngày càng tăng của công chúng đối với các sản phẩm có lợi khuẩn (probiotic).

II. Khoa học đằng sau lên men kombucha

Kombucha được tạo ra bởi một tập hợp các vi sinh vật hoạt động đồng bộ với nhau: đầu tiên chuyển hóa đường thành rượu, sau đó chuyển rượu thành acid acetic (loại acid có trong giấm). Trong quá trình làm việc, các vi sinh vật này hình thành một lớp màng có thể nhìn thấy bằng mắt thường, thường được gọi là “kombu mẹ” (kombucha mother), nhưng đôi khi lại bị nhầm lẫn và gọi luôn là “kombu cha”. Về mặt kỹ thuật, lớp này được gọi là SCOBY (viết tắt của Symbiotic Culture of Bacteria and Yeast – Cộng đồng cộng sinh của vi khuẩn và nấm men). Để tránh nhầm lẫn, trong bài viết này, mình sẽ sử dụng từ “kombucha” để chỉ sản phẩm cuối cùng, còn “SCOBY” để chỉ tập hợp sinh vật.
Thành phần vi sinh vật cụ thể tạo ra kombucha có thể khác nhau tùy theo vùng miền hoặc từng mẻ lên men, nhưng các “diễn viên chính” luôn là nấm men (một loại nấm đơn bào) và vi khuẩn acid acetic (gọi tắt là AAB). Loài nấm men thường gặp nhất là Saccharomyces cerevisiae, nhưng cũng có thể bao gồm nhiều họ hàng gần của nó. Về phía vi khuẩn AAB, có thể có sự kết hợp của nhiều loài khác nhau, nhưng luôn luôn có đại diện từ chi Gluconacetobacter hoặc Acetobacter.
Khi được đưa vào một dung dịch có đường, nấm men trong SCOBY sẽ khởi động một chuỗi phản ứng lên men bằng cách tiêu thụ các loại đường đơn và tạo ra ethanol (loại cồn chính có mặt trong rượu vang, bia và các loại rượu mạnh) cùng một ít khí CO₂. Vi khuẩn acid acetic (AAB) cùng sống trong SCOBY sau đó lên men ethanol bằng cách oxy hóa nó thành acid acetic, sử dụng oxy từ môi trường xung quanh. Nhờ khả năng chuyển hóa ethanol thành acid rất nhanh, kombucha không có nhiều cồn như bia hay rượu vang, nhưng cũng không hoàn toàn không chứa cồn. Độ cồn theo thể tích (ABV) của kombucha thường dao động trong khoảng 0.5% đến 1%. Để so sánh, một lon bia thường có khoảng 5% ABV, còn rượu vang nằm trong khoảng từ 12% trở lên.
Tạm coi thế này để dễ hình dung:
• Trong điều kiện lý tưởng, nấm men thường chuyển hóa 2 phần đường thành 1 phần cồn.
• Vi khuẩn AAB chuyển hóa 1 phần cồn thành gần 1 phần acid acetic.
Glucose - Sucrose - Acid Lactic - Acid Acetic - Acid Gluconic
Glucose - Sucrose - Acid Lactic - Acid Acetic - Acid Gluconic
Từ khóa quan trọng trong cụm SCOBY là “cộng sinh” (symbiotic) - một thuật ngữ thường được hiểu là sự hợp tác hài hòa, nhưng thực chất bao hàm nhiều loại mối quan hệ khác nhau. “Symbiosis” bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, có nghĩa là “sống cùng nhau”, và bao gồm cả ký sinh (parasites), mầm bệnh (pathogens), và các sinh vật hội sinh (commensal organisms) những loài hưởng lợi từ loài khác mà không gây hại cho chúng. Một mặt, ký sinh trùng làm suy yếu hoặc thậm chí giết chết vật chủ. Mặt khác, mối quan hệ hỗ trợ lẫn nhau (mutualism) mang lại lợi ích cho cả hai bên. AAB là sinh vật hội sinh đối với nấm men: chúng thu được nhiều lợi ích từ mối quan hệ này, nhưng không gây tổn hại gì đến nấm men. Những chủng nấm men có xu hướng phát triển cùng AAB thường chịu đựng được môi trường acid và không bị ảnh hưởng nhiều bởi các “đối tác” acid khác.
'zoogleal mat'
'zoogleal mat'
Vi khuẩn và nấm men trong SCOBY cùng tồn tại trên một cấu trúc gọi là zoogleal mat (tức là “tấm bè”). Khi vi khuẩn trong SCOBY sinh sôi và phát triển, chúng tiết ra cellulose, hình thành nên một lớp màng nổi như thạch trôi lềnh bềnh trên bề mặt chất lỏng. Khi quá trình lên men diễn ra, lớp màng này phát triển, lan rộng ra khắp bề mặt dung dịch cho đến khi chạm đến thành của vật chứa, sau đó tiếp tục dày lên. Việc sống trên lớp màng giúp AAB tiếp xúc trực tiếp với không khí phía trên bề mặt chất lỏng - điều mà chúng cần để chuyển hóa cồn thành acid.
Giấm cũng được tạo ra theo một quy trình rất giống, nhưng với một điểm khác biệt quan trọng: giấm là một quá trình lên men hai giai đoạn. Trong giai đoạn đầu, nấm men sẽ lên men đường thành cồn. Mỗi loại nấm men có ngưỡng chịu đựng với cồn khác nhau, và sẽ chết khi đạt đến mức đó (hoặc có thể bị tiêu diệt bằng cách tiệt trùng bất cứ khi nào người làm giấm muốn).
Ở giai đoạn thứ hai, vi khuẩn acid acetic (AAB) lên men cồn thành acid, nhưng nếu không còn nấm men, vi khuẩn cuối cùng sẽ cạn kiệt nguyên liệu và quá trình lên men sẽ dừng lại. Việc chọn một chủng nấm men sẽ tự chết sau khi tạo ra lượng cồn vừa đủ hoặc chủ động giết nấm men khi chúng đã sản xuất đủ cồn - là cách các nhà sản xuất kiểm soát quá trình, và từ đó kiểm soát được độ chua của giấm.
Ngược lại, kombucha là một quá trình lên men liên tục. Nấm men không ngừng lên men đường thành ethanol để vi khuẩn chuyển hóa thành acid acetic. Điều này có nghĩa là, không giống như giấm - thứ có thể được ủ trong nhiều năm hay thậm chí hàng thập kỷ mà vẫn giữ được chút vị ngọt; kombucha sẽ ngày càng chua hơn cho đến khi toàn bộ lượng đường khả dụng bị sử dụng hết. Ngay cả khi bạn thu hoạch kombucha “đúng thời điểm” và chuyển nó vào tủ lạnh, quá trình acid hóa vẫn sẽ tiếp diễn.
Đó là lý do tại sao một số loại kombucha thương mại có thể có vị quá chua, giống như bị lên men quá mức, thay vì tươi mát. Một mẻ kombucha được làm tốt nên có đủ độ ngọt để tạo cảm giác hấp dẫn và đủ độ chua để tươi sáng. Việc cân bằng lý tưởng giữa đường và acid phụ thuộc vào thành viên thứ ba trong mối quan hệ cộng sinh của kombucha: con người. Chính chúng ta là người quyết định khi nào kombucha sẵn sàng để thu hoạch.
Thú vị thay, vai trò của con người còn mở rộng đến lịch sử tiến hóa của các vi khuẩn và nấm men tạo ra kombucha. Trước khi có ngành vi sinh, những dấu hiệu trực quan là yếu tố đánh giá sức sống của một SCOBY. Một SCOBY dày và khỏe mạnh thường được coi là dấu hiệu tốt và được những người làm kombucha giữ lại, nhân giống - từ đó ưu tiên cho các chủng vi khuẩn có khả năng tạo ra chúng. Dù về mặt sinh học, vi sinh vật trong SCOBY không cần tấm bè zoogleal để hoạt động, nhưng sự can thiệp của con người đã đảm bảo sự tồn tại của những SCOBY có khả năng tạo ra lớp bè dày này.

III. Đường, bao nhiêu là đủ?

Đầu tiên, hãy cùng xem quy trình cơ bản để làm kombucha:
1. Đầu tiên, pha nước ép, trà hoặc một loại nước ngâm (infusion). Làm ngọt và để nguội.
2. Tiến hành "backslop" bằng cách thêm kombucha từ mẻ trước để hạ pH.
3. Thêm một SCOBY, hoặc một phần cắt ra từ SCOBY. Một miếng bao phủ ít nhất 25% bề mặt chất lỏng là đủ.
4. Đậy kín bình và để hỗn hợp lên men, lý tưởng là ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ phòng một chút (khoảng 23-29 độ C).
5. Thường xuyên nếm kombucha. Khi đạt đến độ cân bằng giữa vị ngọt và vị chua mà bạn mong muốn, hãy lấy SCOBY ra và để dành lại, sau đó lọc và làm lạnh kombucha.
Vậy, sau tất cả những điều đã bàn về sự cân bằng và thời điểm ở phía trên, một câu hỏi rõ ràng vẫn còn: nên thêm bao nhiêu đường khi làm kombucha?
Để dễ hình dung, nếu bạn đặt một SCOBY vào hũ nước lọc, nó sẽ chết vì thiếu đường – thứ cần thiết để cung cấp năng lượng cho quá trình trao đổi chất của nó. Ngược lại, nếu bạn đặt SCOBY vào một dung dịch đường bão hòa, nó cũng sẽ chết vì bị sốc do nồng độ sucrose quá cao; các vi sinh vật đơn giản là không thể hoạt động được. (Đây cũng là lý do tại sao mật ong - phần lớn là đường không bao giờ bị hỏng).
Tóm lại, không có một con số hoàn hảo nào về lượng đường bạn cần dùng trong kombucha, nhưng qua rất nhiều lần thử, sai và tham khảo cá nhân mình đã đúc kết một mức mà mình cảm thấy hài lòng.
Độ ngọt được biểu thị bằng đơn vị Brix (°Bx) - một thước đo lượng sucrose (đường trắng) hoà tan, tính theo phần trăm trên tổng dung dịch (số gram đường chia cho tổng số gram đường và nước cộng lại). Mình nhận thấy rằng một mẻ kombucha được làm từ độ Brix khởi đầu cao, khoảng 35°Bx (rất ngọt), sẽ không ngon bằng một mẻ bắt đầu với độ Brix vừa phải. Kombucha bắt đầu ở 35°Bx sẽ chứa quá nhiều đường và quá nhiều acid. Sau nhiều thử nghiệm và tham khảo, mình đã chốt ở mức 12°Bx cho hầu hết các công thức kombucha của mình.
Về thời gian ủ kombucha, sẽ hữu ích nếu hình dung quá trình lên men như một đường cong. Ban đầu, chất lỏng có vị quen thuộc nhưng khá “vô hồn”. Ví dụ, một nước ngâm hoa cơm cháy được làm ngọt sẽ khởi đầu với hương vị giống như soda bị xì ga, nhưng đến ngày thứ bảy - thời điểm đỉnh của đường cong, nó có thể giống như một loại rượu vang sủi rất ngon (và không có cồn). Hương hoa ban đầu vẫn rất rõ nét, kèm theo sủi bọt và vị sáng khoẻ. Nhưng sau thời điểm cao trào đó, kombucha sẽ đi xuống phía bên kia của đường cong, ngày càng trở nên quá chua và gắt đến mức khó uống.

IV. Cách chăm sóc SCOBY

Một điều khiến kombucha thực sự hấp dẫn còn nằm ở việc quan sát và làm việc với nó trong suốt quá trình phát triển. Khi bạn chăm sóc SCOBY của riêng mình, bạn sẽ dần gắn bó với nó, giống như cách những người nuôi men chua (sourdough starter) cảm thấy thích thú khi được nuôi dưỡng chúng.
SCOBY
SCOBY
SCOBY thường được bán trong bao bì hút chân không hoặc đựng trong lọ nhỏ có chứa một ít nước kombucha đã lên men. Một “mẫu” SCOBY khỏe mạnh sẽ trông giống như một đĩa gelatin mờ đục, có kết cấu săn chắc. Vì SCOBY cần không khí để phát triển, nên điều quan trọng là phải chuyển nó sang một dụng cụ hở khí ngay sau khi nhận được.
Nếu bạn chưa có kế hoạch ủ kombucha ngay lập tức, bạn sẽ cần giữ SCOBY trong trạng thái tạm ngưng cho đến khi sẵn sàng. Hãy chuẩn bị một mẻ syrup đường 20% (gồm 800 gram nước và 200 gram đường, đun sôi rồi để nguội), sau đó chuyển syrup này cùng với SCOBY mới của bạn vào một hũ miệng rộng. Dùng khăn vải mỏng hoặc vải xô (cheesecloth) để đậy lại, rồi cố định bằng dây thun.
Hãy chắc chắn thêm cả phần dung dịch đi kèm với SCOBY (nếu có), vì nó chứa đầy vi khuẩn, nấm men và acid – chính những yếu tố giúp quần thể SCOBY phát triển khỏe mạnh.
SCOBY cũng cần được “bảo dưỡng” đôi chút giữa các lần ủ kombucha. Nếu bạn làm kombucha thường xuyên, bạn có thể thiết lập một chu kỳ ổn định, liên tục chuyển SCOBY từ mẻ này sang mẻ khác, giữ cho nó luôn “bận rộn”. Nhưng nếu bạn thu hoạch kombucha và chưa sẵn sàng để bắt đầu mẻ mới, bạn sẽ cần giữ SCOBY nổi trong một lượng kombucha hoặc syrup đường gấp khoảng hai lần trọng lượng của nó. Dung dịch này sẽ giúp duy trì SCOBY trong một thời gian, nhưng cuối cùng SCOBY sẽ chuyển toàn bộ đường thành acid, và bạn sẽ phải chuyển nó sang một môi trường mới.
Cứ mỗi 2 đến 3 tuần, bạn sẽ cần lặp lại quy trình đã mô tả ở trên: nấu một mẻ syrup mới và chuyển SCOBY sang. (SCOBY có thể được bảo quản trong tủ lạnh để làm chậm quá trình trao đổi chất, nhưng tuỳ mục đích bạn có thể giữ chúng ở nhiệt độ phòng để luôn sẵn sàng hoạt động). Nếu bạn thấy bề mặt SCOBY bị khô, hãy chắc chắn rưới một ít chất lỏng từ phần dưới lên để giữ cho bề mặt được acid hóa.
Một yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng đến tuổi thọ của SCOBY là điều kiện môi trường - đây là lí do chính cho việc "backslop". Nếu bạn đặt SCOBY trực tiếp vào dung dịch ngọt (trà, nước hoa quả, sữa, v.v.), khả năng cao là sẽ có các loại nấm men và vi khuẩn hoang dã cạnh tranh đường trong dung dịch và tạo ra những hương vị mốc meo, khó chịu. Tệ hơn nữa là các loại nấm mốc hoang dã, chẳng hạn như một số chủng Aspergillus độc hại, có thể tạo ra độc tố tan trong nước. Để ngăn vi sinh vật không mong muốn phát triển, bạn cần thêm một ít kombucha từ mẻ trước (hoặc từ kombucha mua sẵn, nếu đây là mẻ đầu tiên của bạn).
Bằng cách thêm một ít kombucha vào hỗn hợp (khoảng 10% tổng trọng lượng), bạn sẽ hạ độ pH của dung dịch, thường xuống dưới 5 - đủ thấp để ngăn chặn các vi sinh vật xâm nhập phát triển. Trong khi đó, SCOBY không những chịu được môi trường có pH thấp mà còn phát triển tốt trong điều kiện đó. Quá trình ủ mồi (priming) cũng cung cấp một “liều tăng cường” vi khuẩn và nấm men mà bạn muốn nhân lên trong dung dịch.
Một điều cần lưu ý là SCOBY có thể hấp thụ hương vị của dung dịch nền mà nó lên men, và các hương vị nặng mùi có thể truyền sang mẻ kế tiếp. Để tránh điều này, hãy sử dụng SCOBY cho cùng một loại chất nền hoặc những chất nền có hương vị tương tự nhau mỗi lần dùng.
Nếu muốn bạn có thể xây dựng một “thư viện SCOBY" cho từng loại dung dịch nền khác nhau. Vậy làm sao để tạo ra một thư viện như vậy? Bạn có thể "nuôi" một SCOBY mới từ chính dung dịch mà SCOBY ban đầu được đóng gói trong đó. Dung dịch này chứa một lượng lớn các vi sinh vật tạo nên sự sống cho kombucha đến mức nó có thể hình thành một SCOBY mới ngay cả khi trước đó chưa có gì.
Tuy nhiên, việc nuôi SCOBY theo cách này có thể mất rất nhiều thời gian. Nếu bạn muốn tạo SCOBY mới cho những loại kombucha có hương vị khác nhau, tốt nhất là nên “tách giống” từ SCOBY gốc - nghĩa là cắt một phần của SCOBY và chuyển nó sang một bồn syrup riêng. Ngoài ra, bạn cũng có thể giữ một SCOBY lớn hoạt động trong dung dịch syrup đường trung tính, và mỗi lần làm mẻ kombucha mới thì cắt một phần nhỏ từ đó để sử dụng.
Thang độ Brix và Khúc xạ kế
Thang độ Brix được đặt theo tên Adolf Brix, một kỹ sư người Đức, người đã phát minh ra hệ thống này vào đầu những năm 1800 để sử dụng trong ngành bia và rượu vang. Độ Brix (°Bx) không phải là một đơn vị đo lường độc lập, mà là một thang quy đổi tương ứng với tỷ trọng riêng (specific gravity) của một dung dịch.
Tỷ trọng riêng là tỷ lệ giữa mật độ của dung dịch (ví dụ như siro đường) so với mật độ của nước tinh khiết. Dung dịch càng chứa nhiều đường thì tỷ trọng càng cao. Thang Brix sẽ chuyển đổi tỷ trọng riêng đó thành các đơn vị độ Brix, cung cấp một giá trị số để đánh giá độ ngọt của chất lỏng.
Ví dụ để hình dung về thang đo: Simple Syrup (tỷ lệ 1 phần đường : 1 phần nước theo khối lượng) có độ Brix khoảng 50°Bx, trong khi Rich Syrup (tỷ lệ 2 phần đường : 1 phần nước theo khối lượng) có độ Brix khoảng 66.7°Bx.
Bạn có thể đo độ Brix bằng khúc xạ kế (refractometer). Khi sucrose (đường mía) hòa tan vào dung dịch, nó làm thay đổi cách nước khúc xạ ánh sáng. Khúc xạ kế sẽ đo góc thay đổi đó và quy đổi nó thành độ Brix.

V. Công thức

Ở phần này mình sẽ để công thức tham khảo từ Noma dưới đây, rất chi tiết, rất đáng đọc và thử nghiệm:
Lemon Verbena Kombucha by Noma - Google DriveImageImageImageImageImageImageImageImageImageImageImage

drive.google.com