phân lập và tuyển chọn một số chủng nấm men phục vụ quá trình sản xuất rượu vang từ nước ép thịt quả ca cao

phân lập và tuyển chọn nấm men trong sản xuất rượu vang ca cao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNG TÀU Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Khoa: Hóa học và công nghệ thực phẩm Ngành: Công nghệ thực phẩm

Chương 1 Tổng quan tài liệu

Chương 2 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 Kết quả và thảo luận

Vũng Tàu, ngày 15 tháng 07 năm 2013

Đồ án đính kèm theo đây, với tên đề tài: “Phân lập và tuyển chọn một số

chủng nấm men phục vụ quá trình sản xuất rượu vang từ nước ép thịt quả ca cao” do Đào Kim Ngọc thực hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm đồ án thông

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, tôi xin cảm ơn Ban lãnh đạo khoa, quý Thầy, Cô giảng dạy đã quan tâm giúp đỡ, cố vấn cho tôi những kiến thức chuyên môn

Tôi xin chân thành cảm ơn cô Phạm Thị Hữu Hạnh đã tận tình tạo điều kiện, giúp đỡ và định hướng cho tôi trong quá trình tìm hiểu tài liệu và hoàn thành bài báo cáo này

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Minh Nhựt - quản

lý phòng thí nghiệm của khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm đã hỗ trở, giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài

Đồng thời, tôi xin cảm ơn chú Trịnh Văn Thành – Giám đốc công ty TNHH Thành Đạt đã cung cấp nguồn nguyên liệu nước ca cao để tôi hoàn thành đồ án Cuối cùng, tôi xin cảm ơn ba, mẹ, người thân cùng bạn bè đã quan tâm, chăm sóc, nuôi dưỡng và động viên tôi trong suốt thời gian qua

Tuy nhiên, trong quá trình làm đề tài và hoàn thành báo cáo tôi không tránh khỏi sai sót và khuyết điểm, kính mong sự góp ý của quý thầy cô để tôi có thể hoàn thiện mình hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện

Đào Kim Ngọc

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đồ án này là do tôi tự tính toán và nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của cô ThS Phạm Thị Hữu Hạnh

Để hoàn thành đồ án này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu nào khác mà không được ghi Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỹ luật theo quy định

Sinh viên thực hiện

(ký tên) Đào Kim Ngọc

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của nước ca cao 5

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của nấm men 14

Bảng 2.1 Thành phần môi trường Hansen 33

Bảng 3.1 Sự thay đổi độ Brix 48

Bảng 3.2 So sánh các nghiệm thức nấm men 48

Bảng 3.3 Mật số tế bào nấm men trong quá trình huấn luyện giống 49

Bảng 3.4 Mật số tế bào nấm men trong quá trình nhân giống 50

Bảng 3.5 Sự thay đổi độ Brix 52

Bảng 3.6 So sánh các nghiệm thức nấm men 52

Bảng 3.7 Hàm lượng rượu tạo thành 53

Bảng 3.8 Bảng so sánh các nghiệm thức nấm men 53

Bảng 3.9 Sự thay đổi pH 55

Bảng 3.10 So sánh các nghiệm thức nấm men 55

Bảng 3.11 Mật số tế bào nấm men 56

Bảng 3.12 So sánh các nghiệm thức nấm men 56

Bảng 3.13 Tổng hợp kết quả đánh giá cảm quan 58

DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình

Hình 1.1 Cây ca cao 3

Hình 1.2 Cấu tạo quả ca cao 3

Hình 1.3 Giống Forastero 4

Hình 1.4 Giống Criollo 4

Hình 1.5 Giống Trinitario 5

Hình 1.6 Rượu vang đỏ 7

Hình 1.7 Rượu vang chát 8

Hình 1.8 (a): tế bào nấm men nảy chồi; (b): tiến trình sinh sản bằng nảy chồi ở nấm men; (c): vết sẹo sau khi nảy chồi 12

Hình 1.9 Nấm men nảy chồi và hình thành bào tử túi 13

Hình 1.10 Đường cong sinh trưởng của nấm men 16

Hình 1.11 Saccharomyces cerevisiae 18

Hình 1.12 Saccharomyces uvarum 19

Hình 1.13 Saccharomyces chevalieri 19

Hình 1.14 Saccharomyces oviformis 20

Hình 1.15 Kloeckera apiculata 20

Hình 1.16 Cơ chế phân hủy đường trong tế bào nấm men 23

Hình 1.17 Quy trình sản xuất rượu vang tổng quát 29

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 31

Hình 2.2 Sơ đồ huấn luyện giống 34

Hình 2.3 Sơ đồ phân lập nấm men 37

Hình 2.4 Sơ đồ xây dựng đường cong sinh trưởng của nấm men 39

Hình 2.5 Sơ đồ chuẩn bị dịch lên men và lên men rượu 40

Hình 2.6 Buồng đếm hồng cầu 42

Hình 3.1 (a): Saccharomyces cerevisiae; (b): chủng nấm men phân lập (chủng 1); (c): chủng nấm men phân lập (chủng 2); (d): chủng nấm men phân lập (chủng 3) 47 Đồ thị Đồ thị 3.1 Biểu diễn sự thay đổi độ Brix ở 3 chủng phân lập 48

Đồ thị 3.2 Đường cong sinh trưởng của LTM và LPL trong quá trình huấn luyện giống 50

Đồ thị 3.3 Đường cong sinh trưởng của LTM và LPL trong quá trình nhân giống 51 Đồ thị 3.4 Sự thay đổi độ Brix trong dịch ca cao lên men 52

Đồ thị 3.5 Hàm lượng rượu tạo thành trong dịch ca cao lên men 54

Đồ thị 3.6 Sự thay đổi pH của loài LTM và LPL 55

Đồ thị 3.7 Đường cong sinh trưởng của loài LTM và LPL 56

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Ca cao 3

1.1.1 Đặc điểm cây ca cao 3

1.1.2 Các giống ca cao 4

1.1.3 Thành phần hóa học của nước ca cao 5

1.1.4 Các loài vi sinh vật thường có trong nước ca cao 5

1.2 Đặc điểm rượu vang 6

1.2.1 Giới thiệu rượu vang 6

1.2.2 Giá trị của rượu vang 6

1.2.3 Phân loại rượu vang 7

1.2.4 Thành phần rượu vang 9

1.2.5 Tính chất cảm quan của rượu vang 10

1.3 Vi sinh vật lên men rượu vang 11

1.3.1 Nấm men sử dụng sản xuất rượu vang 11

1.3.2 Cơ sở khoa học của quá trình lên men rượu vang 21

1.3.3 Các giai đoạn trong quá trình lên men rượu vang 24

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng rượu vang 25

1.4.1 Oxy 25

1.4.2 Nhiệt độ 25

1.4.3 Hàm lượng đường 25

1.4.4 pH môi trường 26

1.4.5 Nguồn nitơ 26

1.4.6 Ảnh hưởng của CO2 27

1.4.7 Ảnh hưởng của nồng độ rượu tạo thành 27

1.4.8 Ảnh hưởng của vi khuẩn lactic 27

1.5 Quy trình sản xuất rượu vang 29

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

2.1 Phương tiện nghiên cứu 30

2.2 Phương pháp nghiên cứu 31

2.3 Bố trí thí nghiệm 36

2.3.1 Thí nghiệm 1 Phân lập nấm men từ nước ca cao 36

2.3.2 Thí nghiệm 2 Xây dựng đường cong sinh trưởng của loài Saccharomyces cerevisiae và loài phân lập khi lên men nước ca cao 38

2.3.3 Thí nghiệm 3 So sánh các thông số trong dịch ca cao khi lên men bằng loài

Saccharomyces cerevisiae và loài nấm men phân lập 39

2.4 Phương pháp phân tích 40

2.5 Phương pháp xử lý số liệu 46

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47

3.1 Thí nghiệm 1 Phân lập nấm men từ nước ca cao 47

3.2 Thí nghiệm 2 Xây dựng đường cong sinh trưởng của loài Saccharomyces cerevisiae và loài phân lập khi lên men nước ca cao 49

3.3 Thí nghiệm 3 So sánh các thông số trong dịch ca cao khi lên men bằng loài Saccharomyces cerevisiae và loài nấm men phân lập 52

3.3.1 So sánh sự thay đổi độ Brix 52

3.3.2 So sánh hàm lượng rượu tạo thành 53

3.3.3 So sánh sự thay đổi pH trong dịch ca cao lên men 55

3.3.4 So sánh đường cong sinh trưởng bằng phương pháp nhuộm tế bào và đếm bằng kính hiển vi 56

3.4 Đánh giá cảm quan sản phẩm rượu vang ca cao lên men bằng LTM và LPL 58 KẾT LUẬN 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

MỞ ĐẦU

Ca cao có nguồn gốc hoang dại trong các khu rừng nhiệt đới Trung và Nam châu Mỹ Ca cao cho hạt làm nguyên liệu sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm, cụ thể là các sản phẩm cao cấp như Sô cô la, bột ca cao, cho giá trị kinh tế rất cao Tuy nhiên, hạt ca cao trước khi lên men phải qua công đoạn ép tách nước từ lớp cơm nhầy của hạt để đảm bảo chất lượng hạt khi lên men Với quy mô sản xuất công nghiệp, một lượng lớn nước ép thải ra hằng ngày nếu không được quan tâm, đầu tư và xử lý sẽ gây ô nhiễm môi trường xung quanh, ảnh hưởng đến sức khỏe con người

Đứng trước vấn đề trên, sản phẩm rượu vang ca cao đã ra đời Với thành phần chứa protein, muối khoáng và hàm lượng đường cao, nước ca cao là môi trường thích hợp để nấm men phát triển và tạo rượu

Rượu vang là một loại rượu nhẹ được lên men từ dịch ép trái cây, là một thức uống có giá trị dinh dưỡng cao, hương vị thơm ngon và có lợi cho sức khỏe con người khi dùng một cách điều độ

Trên thế giới, nhất là ở các nước Châu Âu, rượu vang đã có từ lâu đời và được dùng rất phổ biến Nhưng ở nước ta, sản phẩm rượu vang vẫn chưa được quan tâm nhiều, qui mô sản xuất chủ yếu dưới dạng thủ công, lên men tự nhiên chưa có cơ sở khoa học cũng như phương pháp hợp lí dẫn đến năng suất cũng như chất lượng sản phẩm chưa cao

Trong quá trình sản xuất rượu truyền thống, rượu từ nước ép thịt quả ca cao được lên men tự nhiên do nhiều chủng nấm men có sẵn trong dịch ép Để sản phẩm

ổn định và đạt chất lượng cao, đề tài “Phân lập và tuyển chọn một số chủng nấm

men phục vụ quá trình sản xuất rượu vang từ nước ép thịt quả ca cao” được tiến

hành nhằm phân lập và chọn giống nấm men

Từ trước đến nay, nhiều nghiên cứu sản xuất rượu ca cao từ nấm men thuần

chủng Saccharomyces cerevisiae là loại nấm men được bán ngoài thị trường Do

đó, đề tài chọn loài này để nghiên cứu và so sánh tốc độ lên men cũng như chất

lượng sản phẩm rượu thu được từ nấm men Saccharomyces cerevisiae và nấm men

phân lập từ tự nhiên (trong nước ép từ thịt quả ca cao)

Việc nghiên cứu xem trong 2 giống nấm men trên giống nào có hoạt lực lên men mạnh nhất, khả năng tạo rượu cao, đang là một nhu cầu thiết thực nhằm nâng cao hiệu suất lên men cũng như chất lượng sản phẩm

 Mục tiêu đề tài

Tuyển chọn một số chủng nấm men có hoạt lực cao, lên men rượu tốt để áp dụng hiệu quả vào thực tế sản xuất

 Nội dung nghiên cứu

 Phân lập nấm men từ nước ép thịt quả ca cao

 Tuyển chọn giống nấm men có khả năng lên men tốt

 Khảo sát đường cong sinh trưởng trong quá trình nhân giống loài nấm men thuần và loài phân lập

 Khảo sát sự thay đổi độ Brix của nước ép thịt quả ca cao khi lên men bằng

loài Saccharomyces cerevisiae thuần khiết và loài nấm men phân lập

 Khảo sát hàm lượng cồn tạo thành trong nước ép thịt quả ca cao khi lên men

bằng loài Saccharomyces cerevisiae thuần khiết và loài nấm men phân lập

 Khảo sát đường cong sinh trưởng ở loài Saccharomyces cerevisiae thuần

khiết và loài nấm men phân lập được khi lên men nước ép thịt quả ca cao

 Khảo sát sự thay đổi pH của nước ép thịt quả ca cao khi lên men bằng loài

Saccharomyces cerevisiae thuần khiết và loài nấm men phân lập

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Ca cao

1.1.1 Đặc điểm cây ca cao [22]

Ca cao thuộc họ Sterculiaceae, giống Theobroma, loài Ca cao, có nguồn gốc

từ miền Nam Châu Phi

Hình 1.1 Cây ca cao

Ca cao là cây công nghiệp dài ngày, trồng thích hợp ở vùng nhiệt đới, thân gỗ, cao 5 – 7 m (thường phát triển dưới tán) Sau khi trồng 3 – 4 năm, cây bắt đầu ra trái, sau 10 năm thì cây phát triển hoàn thiện Cây ca cao có thể cho thu hoạch quả đến 50 năm

Hoa nhỏ, đường kính khoảng 15mm, có màu vàng, đỏ, trắng hay tím tùy theo loài Hoa mọc trực tiếp từ thân và cành, thuộc loại lưỡng tính và thụ phấn chủ yếu

là nhờ côn trùng Có khoảng 0,5% hoa nở tạo quả, trong đó 90% quả non sẽ bị khô

và rụng

Quả phát triển trong 5 – 6 tháng, màu sắc biến đổi tùy theo loài Quả ca cao có kích thước lớn, không nứt Trong quả thường có 5 hàng hạt bám xung quanh cùi Mỗi hạt có lớp vỏ nhầy bao quanh

Hình 1.2 Cấu tạo quả ca cao [22]

1.1.2 Các giống ca cao [22]

Có 3 giống ca cao chủ yếu là giống Forastero, Criollo và Trinitario

 Giống Forastero:

Xuất xứ từ Tây Phi, Brazil, Indonesia, Malaysia

Đặc tính thực vật: quả khi chín màu vàng, hình dài, nhọn, ít khía, mặt trơn, hạt hơi lép, lúc tươi có vị chát đắng, 60 – 80 hạt/quả Chất lượng trung bình, năng suất cao và kháng sâu bệnh tốt, chiếm 80% thị phần ca cao thế giới Ở Việt Nam,

Forastero là giống được trồng nhiều nhất

Hình 1.3 Giống Forastero [20]

 Giống Criollo:

Xuất xứ từ Nam Trung Mỹ (Mehico, Colombia, Guatemala, …)

Đặc tính thực vật: quả khi chín màu đỏ sậm, hình dạng rất dài, dưới rất nhọn,

vỏ sần sùi, hạt tươi có màu trắng hoặc hơi vàng, hạt khô mùi thơm mạnh, ít đắng,

20 – 40 hạt/quả Năng suất thấp và khả năng kháng sâu bệnh kém nhưng chất lượng hạt ca cao là tốt nhất có thể làm ra loại chocolate ngon nhất, chiếm 5% thị phần ca cao thế giới

Hình 1.4 Giống Criollo [22]

 Giống Trinitario:

Đây là giống được lai tạo từ 2 giống Criollo và Forastero

Đặc điểm: mang tính chất trung gian giữa 2 giống trên: phôi nhũ màu tím nhạt, quả dẹt, quả có rãnh sâu không rõ nét, chứa nhiều hơn 40 hạt/quả Năng suất cao và khả năng kháng bệnh tốt, đây là giống có chất lượng trung bình, chiếm 10 – 15% thị trường ca cao thế giới

Hình 1.5 Giống Trinitario [20]

1.1.3 Thành phần hóa học của nước ca cao

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của nước ca cao [2]

1.1.4 Các loài vi sinh vật thường có trong nước ca cao [2]

Trong nước ca cao, nấm men Saccharomyces cerevisiae là chủ yếu, ngoài ra còn có một vài loài nấm men khác (Candida spp, Debaryomyces spp,

Hanseniaspora spp, Hansenula spp, Kloeckera spp, Rhodotorula spp, Sacharomyces spp, Torulopsis spp)

Vi khuẩn: Vi khuẩn acetic (Acetobacter rancens, Acetobacter lovaniensis,

Acetobacter xylinum, Gluconobater oxydans), vi khuẩn lactic (Lactobacillus plantarum, Lactobacillus collinoides)

1.2.1 Giới thiệu rượu vang [7]

Theo tiêu chuẩn Việt Nam rượu vang được định nghĩa: “Rượu vang là loại đồ uống có cồn được sản xuất bằng phương pháp lên men từ các loại trái cây và không qua chưng cất” (theo TCVN 7045 : 2002)

Rượu vang có một lịch sử lâu đời trên thế giới, bên cạnh rượu cất hay rượu cao độ rượu vang vẫn có một chỗ đứng trang trọng trong thế giới đồ uống Tại Việt Nam, rượu vang được du nhập vào cùng với người Pháp khi xâm lược Đông Dương vào những năm đầu thế kỷ 19, có thể nói với thời gian không phải là dài nhưng rượu vang đang dần lấy được chỗ đứng trên thị trường, tuy có những rào cản nhất định về tập tục và văn hóa uống của người Việt có khác người phương Tây, song với xu thế hội nhập rượu vang đã trở nên gần gũi với con người Việt Nam

Trên lĩnh vực giao lưu kinh tế và văn hóa thì rượu là một sản phẩm không thể thiếu, đặc biệt là đối với rượu vang thì có một sự ưu ái đặc biệt, chính nhờ những tính chất vượt trội, nhờ độ cồn thấp, có hậu vị tốt, khi uống rượu vang đem lại cho người thưởng thức có cảm giác thư thái, nhẹ nhàng thanh lịch Chính những đặc trưng đó đã làm cho rượu vang mở rộng tầm ảnh hưởng của riêng mình, nhờ đó công nghiệp rượu vang ngày càng phát triển hơn, sản phẩm rượu vang đa dạng hơn với chất lượng ngày càng tốt hơn

1.2.2 Giá trị của rượu vang [5]

Bản chất của rượu vang là nước quả lên men Do vậy, vang là sản phẩm tự nhiên có giá trị dinh dưỡng cao, hương vị thơm ngon, nhiều vitamin và khoáng, chứa các đường đơn dễ tiêu hóa, độ cồn nhẹ có tác dụng kích thích tiêu hóa, chống ung thư, có thể dùng chữa một số bệnh như thiếu máu, hen,… dùng làm rượu bổ, bồi dưỡng cho người sức khỏe yếu khi dùng điều độ

Dùng rượu vang với lượng vừa phải, có tác dụng kích thích, lợi cho sức khỏe rượu vang có chứa lượng cồn trung bình nên phụ nữ và người già có thể dùng được, cồn trong rượu vang là cồn tinh khiết do lên men tự nhiên nên khi uống vào

sẽ ngấm dần làm người uống không bị nhanh say

Rượu vang chứa nhiều chất dinh dưỡng hơn hẳn các loại rượu khác, là loại thức uống có thành phần tương đối ổn định, mùi thơm đặc trưng

1.2.3 Phân loại rượu vang [1]

Rượu vang có rất nhiều loại, chúng rất phong phú và đa dạng tùy theo dòng sản phẩm, từ nguyên liệu và công nghệ khác nhau sẽ hình thành các dòng sản phẩm

Hình 1.7 Rượu vang chát

c Theo công nghệ

Theo quy trình công nghệ, sản phẩm vang được chia làm 2 nhóm lớn:

 Rượu vang không có gas

 Rượu vang phổ thông: đặc điểm kỹ thuật của loại vang này là hoàn toàn

lên men, không có bổ sung cồn ethylic và đường vào trước khi lên men

- Vang khô (lên men kiệt đường):

+ Hàm lượng ethanol: 9 – 14% thể tích (%v/v) + Đường sót:  0,3%

- Vang bán ngọt: còn sót lại một phần đường sau lên men

+ Hàm lượng ethanol: 9 – 12%v/v + Đường sót: 3 – 8%

 Rượu vang cao độ: là những loại rượu vang có hàm lượng ethanol cao

hơn vang phổ thông Về mặt kỹ thuật có bổ sung cồn tinh luyện để nâng cao hàm lượng ethanol trong sản phẩm hay bổ sung đường để nâng cao hàm lượng đường trước khi lên men

+ Hàm lượng ethanol: 12 – 17%v/v

+ Đường sót: 21 – 35%

 Rượu vang có gas

 Vang có gas CO 2 tự nhiên (còn gọi là rượu champagne): để giữ được

CO2 tự nhiên trong sản phẩm do quá trình lên men tạo ra, ta thực hiện quá trình lên men phụ trong chai, thùng, hay hệ thống kín Phụ thuộc vào điều kiện lên men khác nhau như nhiệt độ, thời gian mà ta có những sản phẩm khác nhau với mức chất lượng khác nhau

Quá trình lên men luôn sinh nhiệt vì vậy nên kiểm soát quá trình lên men trong nhiệt độ mát để giữ những hương vị của trái cây Mặc dù, quá trình lên men luôn diễn ra tự nhiên nhờ vào nấm men sẵn có trong nguyên liệu nhưng một số nhà làm rượu thích dùng men thuần để tạo ra sản phẩm có chất lượng ổn định

Tanin:

Tanin có thể kết tủa với protein và pectin tạo ra sản phẩm tanat không tan Điều này có ý nghĩa trong việc làm trong dịch lên men, giúp cho sự tự trong của rượu dễ dàng hơn

Acid:

Trong quá trình lên men, ngoài sản phẩm chính là rượu ethylic còn có các sản phẩm phụ khác, trong đó có một lượng acid nhất định Nếu không có acid rượu trở nên thiếu đậm đà, đăc biệt là rượu ngọt Còn nếu quá nhiều acid sẽ trở nên chua gắt và không thể uống được

Chất tạo vị:

Vị của rượu rất đa dạng, nó tùy thuộc vào nguyên liệu ban đầu

Ngoài ra, vị của rượu còn bị ảnh hưởng của các yếu tố như vị ngọt: trong rượu vẫn còn một lượng đường, hàm lượng đường sót còn lại sẽ quyết định độ ngọt của rượu Tuy nhiên, cho dù những loại rượu khô nhất cũng chứa một hàm lượng đường nhất định

Vi sinh vật:

Vi sinh vật chủ yếu trong rượu là nấm men, là nhân tố chính tạo ra hương vị cho rượu Khi rượu đã lên men hoàn toàn nó thường bị vẩn đục và cặn, tạo ra bởi những tế bào men đã chết Chính vì thế người ta dùng nhiều kỹ thuật khác nhau để lọc cặn ra khỏi rượu

1.2.5 Tính chất cảm quan của rượu vang [21]

Rượu vang có chứa nhiều thành phần khác nhau, chính những thành phần này tạo cho rượu vang giá trị cảm quan khác nhau, đem lại cho người thưởng thức những cảm giác rất đặc biệt Có thể nói rượu vang là một hỗn hợp nhiều thành phần, trong đó chứa hơn 800 cấu tử bay hơi Một số thành phần có từ nguyên liệu, còn một số thành phần khác được hình thành trong quá trình lên men hoặc quá trình ủ chín (tàng trữ)

a Tính chất cảm quan về màu sắc, độ trong

Màu sắc đặc trưng cho từng loại vang, tùy loại nguyên liệu cũng như công nghệ sản xuất rượu tạo cho rượu có màu sắc nhạt hoặc thẫm khác nhau

Trạng thái trong của rượu phải đạt sao cho khi cảm quan nhìn bằng mắt thường thấy trong và không có vẩn đục

Trong quá trình đóng chai, tàng trữ màu của rượu có thể bị biến đổi do quá trình oxy hóa hoặc dưới tác dụng của ánh sáng, vì vậy người ta thường dùng những chai sẫm màu hoặc chai sần để chiết rượu đồng thời bảo quản rượu ở nơi râm mát tránh tiếp xúc với ánh sáng

Quá trình biến đổi màu có thể do trong quá trình tàng trữ, bảo quản đã oxy hóa các hợp chất anthocyanin làm cho rượu bị mất màu dần, giá trị cảm quan về màu không còn hấp dẫn nữa

b Tính chất cảm quan về mùi vị

Rượu vang chất lượng tốt là loại rượu vang có mùi thơm đặc trưng của nguyên liệu và sản phẩm lên men, không có mùi lạ, mùi của rượu vang được tạo ra một phần do rượu có hàm lượng cồn nhẹ bay hơi kéo theo một số cấu tử tạo mùi, nhưng

chủ yếu là do các cấu tử dễ bay hơi có trong rượu được hình thành từ chính nguyên liệu ban đầu và trong quá trình lên men cũng như tàng trữ rượu

Vị của rượu cũng rất đa dạng, vị của rượu có vị chua hoặc chát có hoặc không

có vị ngọt, đặc biệt không có vị lạ, vị chua được tạo ra do trong rượu có một số acid hữu cơ như acid malic, acid tartric, tuy nhiêu nếu hàm lượng acid quá nhiều thì rượu

sẽ chua gắt và chất lượng rượu sẽ giảm, các thành phần acid này chủ yếu là do nguyên liệu ban đầu, nên tùy theo mùa vụ, theo năm sản xuất nếu nguyên liệu không tốt thì nhà sản xuất phải có các biện pháp công nghệ can thiệp kịp thời, nếu hàm lượng acid malic quá cao thì phải tiến hành lên men malolactic để giảm độ chua cho rượu vang thành phẩm

1.3 Vi sinh vật lên men rượu vang

 Kích thước tế bào nấm men

Tế bào nấm men thường có kích thước rất lớn gấp từ 5 – 10 lần tế bào vi khuẩn

Kích thước trung bình:

- Chiều dài: 9 – 12 µm

- Chiều rộng: 2 – 7 µm

Kích thước cũng thay đổi, không đồng đều ở các loài khác nhau, ở các độ tuổi

khác nhau và điều kiện nuôi cấy khác nhau

 Cấu tạo tế bào nấm men

Tế bào nấm men cũng như nhiều loại tế bào khác được cấu tạo chủ yếu từ các phần cơ bản như sau:

- Thành tế bào: cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau Trong đó chủ yếu là: glucan, manan, protein, lipid và một số thành phần nhỏ khác như chitin, volutin,…

- Màng nguyên sinh chất: gồm các hợp chất phức tạp như protein (chiếm 50% khối lượng khô), lipid chiếm 40% và một ít polysaccharide

- Chất nguyên sinh: thành phần cấu tạo chủ yếu là nước (75 – 85%), protid, gluxid, lipid và các muối khoáng, enzyme và có các bào quan trong đó (nhân tế

bào, không bào, ty lạp thể, ribosome,…)

 Sự sinh sản của nấm men

Đối với nấm men thuộc giống Saccharomyces có 2 phương thức sinh sản Đó

là sinh sản vô tính bằng cách nảy chồi và sinh sản hữu tính bằng bào tử túi

- Sinh sản vô tính bằng cách nảy chồi:

Nảy chồi là phương pháp sinh sản phổ biến nhất ở nấm men Ở điều kiện thuận lợi, nấm men sinh sôi nảy nở nhanh, quan sát dưới kính hiển vi thấy hầu như

tế bào nấm men nào cũng nảy chồi Khi chồi xuất hiện, các enzyme thủy phân sẽ phân giải phần polysaccharide của thành tế bào làm cho chồi chui ra khỏi tế bào

mẹ Vật chất mới được tổng hợp sẽ được huy động đến chồi và làm chồi phình to dần lên, khi đó sẽ xuất hiện một vách ngăn giữa chồi và tế bào mẹ, tại chỗ tách ra còn giữ lại một vết sẹo của chồi, trên tế bào con cũng mang một vết sẹo Tại vết sẹo này tế bào mẹ sẽ không bao giờ tạo ra một chồi non mới

(a) (b) (c) Hình 1.8 (a): tế bào nấm men nảy chồi; (b): tiến trình sinh sản bằng nảy

chồi ở nấm men; (c): vết sẹo sau khi nảy chồi [23]

Thời gian cần thiết kể từ lúc chồi mới hình thành tới lúc tế bào này phát triển

và bắt đầu tạo tế bào mới gọi là chu kỳ phát triển của nấm men

- Sinh sản hữu tính:

Bào tử túi được sinh ra trong các túi Hai tế bào khác giới đứng gần nhau sẽ mọc ra hai mấu lồi Chúng tiến lại gần nhau và tiếp nối với nhau Chỗ tiếp nối sẽ tạo một lỗ thông và qua đó, chất nguyên sinh có thể đi qua để tiến hành phối chất, nhân cũng đi qua để tiến hành phối nhân Sau đó nhân phân cắt thành 2, thành 4, thành 8 Mỗi nhân được bao bọc bới các chất nguyên sinh rồi được tạo màng dày xung quanh và hình thành các bào tử túi Tế bào dinh dưỡng biến thành túi

Hình 1.9 Nấm men nảy chồi và hình thành bào tử túi [23]

 Phân loại nấm men

Chủ yếu có hai lớp: nấm men thật (Ascomyces) và lớp nấm men giả (Fungi

imporfecti)

- Lớp nấm men thật (lớp Ascomyces – lớp nấm túi):

+ Phần lớn nấm men dùng trong công nghiệp thuộc lớp Ascomyces, đa số thuộc giống Saccharomyces

+ Giống Endomyces

+ Giống Schizosaccharomyces

- Lớp nấm men giả (Fungi imporfecti – nấm men bất toàn)

+ Crytococus (toscula, tornlopsis)

+ Mycoderma

+ Eandida

+ Geotrichum (đã được xếp vào lớp nấm mốc)

+ Rhodotorula

 Các quá trình sinh lý của tế bào nấm men

 Sinh dưỡng của nấm men:

Cấu tạo của tế bào nấm men thay đổi khác nhau tùy theo loài, độ tuổi và môi trường sống, nhưng nhìn chung bao gồm:

Các nhóm thành phần chính gồm các chất cao phân tử, đó là các protein (40- 45% chất khô), cacbonhydrat ( 30- 35%), acid nucleic (6-8%) và lipid (4-5%)

Thành phần chính xác của các nhóm cao phân tử trong mỗi chủng nấm men khác nhau do điều kiện nuôi cấy, do pha phát triển

Nấm men cũng như các sinh vật sống khác cần oxy, hydro, carbon, nitơ, phospho, kali, magiê,…

- Dinh dưỡng carbon: nguồn carbon cung cấp là các loại đường khác nhau: saccharose, maltose, lactose, glucose…

Hô hấp hiếu khí: C6H1206 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 674 cal

Hô hấp kị khí: C6H1206 2CH3CH2OH + 2CO2 + 33 cal

- Dinh dưỡng oxy, hydro: được cung cấp cho tế bào từ nước của môi trường nuôi cấy hay dịch

- Dinh dưỡng nitơ: Nấm men không có men ngoại bào để phân giải protid, nên không thể phân cắt albumin của môi trường mà phải cung cấp nitơ ở dạng hòa tan,

có thể là đạm hữu cơ hoặc vô cơ Dạng hữu cơ thường dùng là acid amin, pepton, amid, urê Đạm vô cơ là các muối amon khử nitrat, sulfat…

- Các vitamin và chất khoáng: chất khoáng có ảnh hưởng lớn đến hoạt động sống của nấm men

+ Phospho: có trong thành phần nucleoprotein, polyphosphat của nhiều enzyme của sản phẩm trung gian của quá trình lên men rượu, chúng tạo ra liên kết

có năng lượng lớn

+ Lưu huỳnh: tham gia vào thành phần một số acid amin, albumin, vitamin và enzyme

+ Magiê: tham gia vào nhiều phản ứng trung gian của sự lên men

+ Sắt: tham gia vào các thành phần enzyme, sự hô hấp và các quá trình khác + Kali: chứa nhiều trong nấm men, nó thúc đẩy sự phát triển của nấm men, tham gia vào sự lên men rượu, tạo điều kiện phục hồi phosphorin hóa của acid pyruvic

+ Mangan: đóng vai trò tương tự như magiê

 Cơ chế vận chuyển các chất dinh dưỡng vào trong tế bào nấm men

Nấm men hoàn toàn không có cơ quan dinh dưỡng riêng biệt, các chất dinh dưỡng mà nó sử dụng chủ yếu được vận chuyển qua thành tế bào theo hai con đường cơ bản:

- Thẩm thấu bị động: trên thành tế bào nấm men có những lỗ nhỏ, những lỗ này có tác dụng làm cho chất dinh dưỡng vận chuyển vào trong tế bào từ môi trường bên ngoài nhờ áp suất thẩm thấu, ngược lại chất thải trong quá trình trao đổi cũng được thải ra theo con đường này

- Hấp thu chủ động: các thành phần dinh dưỡng khác cần thiết cho nấm men nhưng không có khả năng xâm nhập vào tế bào theo con đường thứ nhất thì lập tức

có hệ permease hoạt hóa Permease là một protid hoạt động, chúng liên kết với chất dinh dưỡng tạo thành hợp chất và hợp chất này đi qua thành tế bào trong, tại đây chúng lại tách ra và permease lại tiếp tục vận chuyển tiếp

 Quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men

Tuy nhiên, đa số nấm men sinh sản bằng phương pháp nảy chồi nên hiện tượng phát hiện tế bào già rất rõ Khi chồi non tách khỏi tế bào mẹ để sống độc lập thì nơi tách đó trên tế bào mẹ tạo thành một vết sẹo Vết sẹo này sẽ không có khả năng tạo ra chồi mới Cứ như vậy tế bào mẹ sẽ chuyển thành tế bào già theo thời gian

Để xác định số lượng tế bào nấm men phát triển theo thời gian hiện nay người

ta dùng nhiều phương pháp khác nhau như:

+ Xác định số lượng tế bào bằng phương pháp đếm trực tiếp trên kính hiển vi hay gián tiếp trên mặt thạch

+ Đo độ đục của tế bào trong huyền phù nuôi cấy trên cơ sở xây dựng một đồ thị chuẩn của mật độ tế bào

Quá trình sinh trưởng của nấm men trong dịch lên men tĩnh có thể chia làm 4 giai đoạn:

Hình 1.10 Đường cong sinh trưởng của nấm men [23]

Giai đoạn tiềm phát: giai đoạn này tế bào làm quen với môi trường, sinh khối chưa tăng nhiều

Giai đoạn logarit: đây là giai đoạn phát triển rất nhanh, sinh khối tăng ào ạt, kèm theo sự thay đổi mạnh mẽ của dịch lên men

Giai đoạn ổn định: số lượng tế bào nấm men không tăng nữa, tốc độ sinh sản bằng tốc độ chết

Giai đoạn chết: tốc độ chết tăng nhanh, tốc độ sinh sản rất ít do đó số lượng

tế bào nấm men giảm dần

 Các hình thức hô hấp của nấm men

Ở nấm men hô hấp là quá trình khá phức tạp, nó xảy ra theo hai chiều hướng

khác nhau Vì thế người ta phân thành 2 loại hô hấp: hô hấp hiếu khí và lên men

d Lên men rượu vang bằng vi sinh vật tự nhiên [9, 14]

Ở những nước có nghề sản xuất rượu vang truyền thống, người ta thường sử dụng hệ vi sinh vật tự nhiên có ở quả Phương pháp này có ưu điểm là:

Không cần có giống vi sinh vật thuần khiết, do đó không đòi hỏi kỹ thuật cao Không cần đầu tư nhiều cho quá trình sản xuất, tận dụng được nguồn nguyên liệu tại chỗ, nguồn nhân công nông nhân, sử dụng các phương pháp sản xuất theo kinh nghiệm đã được truyền từ đời này sang đời khác và tạo ra sản phẩm với giá thành thấp cung cấp cho gia đình và dân địa phương

Sản phẩm khá đặc biệt vì quá trình tích lũy hương cho sản phẩm không chỉ lấy

từ nguồn trái cây mà còn được tạo bởi vi sinh vật tự nhiên có ở trái cây đó và theo vào quá trình lên men

Tuy nhiên, việc sử dụng vi sinh vật từ tự nhiên cũng có rất nhiều nhược điểm: Chất lượng sản phẩm thường không ổn định vì không kiểm soát được chất lượng giống vi sinh vật ban đầu khi đưa lên men

Ở những nước có truyền thống sản xuất rượu vang nổi tiếng họ vẫn dùng vi sinh vật tự nhiên để lên men Tuy nhiên chất lượng sản phẩm phụ thuộc phần lớn

vào kinh nghiệm khi lựa chọn nguyên liệu, phối trộn nguyên liệu cho đến chất lượng sản phẩm làm ra không đồng nhất, có lúc chất lượng tốt, đôi khi bị hư hại mà không lý giải được

Vấn đề này có thể khắc phục khi người trồng trọt không dùng quá nhiều hoặc không dùng thuốc trừ sâu, phân hóa học Trường hợp ngược lại, thì không nên dùng phương pháp này vì sẽ rất nguy hiểm cho quá trình lên men cũng như cho sức khỏe của người tiêu dùng

Hệ vi sinh vật trong lên men rượu vang tự nhiên tương đối phức tạp và không đồng nhất trong các giai đoạn của quá trình lên men Những nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy: trong hệ vi sinh vật tự nhiên này có 76 – 90% là nấm sợi, 9 – 22% là nấm men, số còn lại chiếm tỷ lệ thấp là vi khuẩn không sinh bào tử hoặc

có bào tử, xạ khuẩn

e Lên men rượu vang bằng vi sinh vật thuần [9, 14]

Công đoạn quan trọng nhất trong sản xuất rượu vang là quá trình lên men Người ta chia quá trình lên men này bao gồm hai giai đoạn: giai đoạn lên men chính và giai đoạn lên men phụ Cả hai giai đoạn này vi sinh vật đóng vai trò quan trọng, nhất là nấm men Nấm men tham gia chủ yếu vào quá trình chuyển hóa đường thành cồn Như vậy, yêu cầu của quá trình lên men trước tiên là phải tạo được cồn từ đường, kế đó là tạo hương và lắng trong

Sản phẩm rượu vang là sản phẩm lên men không qua chưng cất, do đó yêu cầu

về độ trong rất quan trọng Về lý thuyết, vi sinh vật sử dụng trong quá trình lên men rượu vang giống như trong quá trình lên men bia Tuy nhiên, việc ứng dụng các vi sinh vật trong sản xuất rượu vang ngoài các tính chất giống như trong sản xuất bia: lên men cồn, khả năng lắng trong, chịu nhiệt độ thấp , còn phải có khả năng tạo hương

Giống Saccharomyces có 7 loài thường gặp trong nước quả Các loài nấm men

không sinh bào tử thường gặp trong nước quả và khả năng lên men hoặc tiêu hao

đường trong đó, phổ biến là Kloeckera, Torulopsis Người ta thường gọi chúng là

men dại

Phương pháp sản xuất rượu vang từ chủng thuần khiết có rất nhiều triển vọng: thời gian lên men nhanh, quá trình lên men không bị dừng ở giữa chừng, nồng độ cồn thu được trong vang cao hơn lên men tự nhiên là 0,1 – 10, vang sáng màu

nhanh hơn, có thể cho hương vị thanh khiết hơn

Các chủng nấm men thuần khiết thường sử dụng trong sản xuất rượu vang:

 Saccharomyces cerevisiae

Nấm men này khá phổ biến trong tự nhiên, chiếm tới 80% trong tổng số

Saccharomyces có trong nước quả khi lên men Khả năng kết lắng của nó phụ

thuộc vào từng loài các tế bào dạng bụi hoặc dạng bông Nguồn dinh dưỡng carbon của loại này là đường, cồn và acid hữu cơ, những tác nhân sinh trưởng là acid pantotenic, biotin, mezoinozide, thiamin và piridoxin

Đa số các tế bào của loài này hình ovan có kích thước (3 – 8) x (5 –12) µm, sinh sản theo lối nảy chồi và tạo thành bào tử Saccharomyces cerevisiae sinh ra

enzyme invertase có khả năng khử đường saccharose thành fructose và glucose, vì vậy trong lên men ta có thể bổ sung loại đường này vào dung dịch quả và hàm lượng rượu được tạo thành bình thường đối với nhiều nòi của men này đạt được 8 – 13% so với thể tích

Ở giai đoạn cuối lên men Saccharomyces cerevisiae kết lắng nhanh và làm

trong dịch rượu

Ở nòi của giống này có đặc tính riêng về khả năng tạo cồn, chịu sunfit, tổng hợp các cấu tử bay hơi và các sản phẩm thứ cấp tạo ra cho vang có mùi vị đặc trưng riêng biệt

Giai đoạn cuối cùng của quá trình lên men các tế bào Saccharomyces

cerevisiae thường bị già, không tiếp tục chuyển đường thành cồn và bị chết rất

Hình 1.12 Saccharomyces uvarum [23]

 Saccharomyces chevalieri

Saccharomyces chevalieri thuần chủng khi lên men có thể tạo 16% cồn Nó

thường lẫn với Saccharomyces cerevisiae

Hình 1.13 Saccharomyces chevalieri [23]

Loại nấm men này ít hơn so với S cerevisiae Giống thuần chủng phát triển tốt

trong nước nho và các loại nước quả khác, có khả năng chịu được đường cao, cồn cao, lên men kiệt đường và tạo thành tới 18% cồn

Các yếu tố sinh trưởng của loại này giống như S cerevisiae và có khả năng

chịu được cồn cao Dùng các nòi thuần chủng của giống này lên men dịch quả có

hàm lượng đường cao để chế vang khô cho kết quả tốt

Có hình dáng giống như S cerevisiae và có thể tạo thành 18% rượu trong quá trình lên men, giống này tạo thành màng trên dịch quả S oviformis lên men được

glucose, fructose, mannose, saccharose, maltose và 1/3 rafinose, không lên men được lactose, pentose

Điều khác nhau cơ bản của S oviformis với S cerevisiae là: S oviformis

không lên men được galactose và men nổi lên bề mặt dịch lên men tạo thành màng

Hai giống sản xuất rượu vang này (S cerevisiae và S oviformis) có nhiều nòi

được dùng trong sản xuất

Hình 1.14 Saccharomyces oviformis [23]

Kloeckera apiculata: kích thước tương đối nhỏ, có hình ovan – elip, tế bào có

một đầu nhỏ người ta thường gọi là men hình chùy Sinh sản bằng nảy chồi, rất phổ biến ở vỏ quả và nhiễm vào nước quả chiếm đến 90% tổng số men khi bắt đầu lên men Nó có thể lên men tạo thành 6 – 70 cồn, nhưng tạo ra một loạt các acid bay hơi cũng như các este của chúng làm cho dịch có mùi tạp và nó còn kìm hãm các

loài nấm men chính trong lên men, K apiculata nhạy cảm với SO2

Trong nghề làm rượu vang người ta không mong muốn loài men này phát triển, nếu có thì chỉ cần có trong giai đoạn đầu tạo được 3 – 40 cồn

Hình 1.15 Kloeckera apiculata [23]

d Yêu cầu đối với chọn nấm men thuần [10]

Các loài nấm men thuần khiết dùng nhiều trong sản xuất rượu vang thuộc

giống Saccharomyces cerevisiae và Saccharomyces oviformis

Các chủng nấm men thuần này, có sự khác nhau về tốc độ sinh trưởng, khoảng nhiệt độ thích hợp để lên men, khả năng tạo cồn và chịu cồn, khả năng chịu được

pH thấp cũng như khả năng kết lắng (tạo thành dạng bông hoặc dạng bụi)

- Những yêu cầu đối với nấm men rượu vang là:

+ Có hoạt lực lên men cao đối với nước quả

+ Sử dụng hầu hết các loại đường và lên men đường gần như hoàn toàn

+ Kết lắng tốt

+ Làm trong dịch rượu nhanh

+ Chịu được nồng độ đường cao, độ rượu cao và độ acid của môi trường cũng như các chất sát trùng

+ Tạo cho rượu hương vị thơm ngon tinh khiết

1.3.2 Cơ sở khoa học của quá trình lên men rượu vang [4]

Lên men rượu là quá trình lên men yếm khí với sự có mặt của nấm men, chúng

sẽ chuyển hóa đường lên men thành ethanol và CO2

Quá trình lên men rượu chia làm hai thời kỳ chính:

- Thời kỳ phát triển sinh khối: giai đoạn này với sự có mặt của oxy, tế bào nấm men phát triển sinh khối

- Thời kỳ lên men chuyển đường thành rượu và CO2: giai đoạn này nấm men hấp thụ các chất dinh dưỡng và sử dụng các enzyme sẵn có của mình thực hiện xúc tác sinh học trong quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống, tạo thành rượu và CO2 Đường và các chất dinh dưỡng được hấp thụ qua bề mặt tế bào rồi thẩm thấu vào bên trong Ở đó, các enzyme sẽ tác dụng qua nhiều giai đoạn trung gian để cuối cùng tạo ra sản phẩm chính là rượu và khí carbonic Hai chất này đều khuếch tán và tan vào môi trường xung quanh Rượu do rất linh động nên hòa tan nhanh trong dịch lên men, còn khí CO2 hòa tan kém và khuếch tán chậm hơn Lúc đầu hòa tan hoàn toàn, dần dần tạo thành các bọt khí bám quanh tế bào men, khi đó tế bào men và bọt khí nổi dần lên, khi đến bề mặt các bọt khí vỡ ra Bọt khí tan, tế bào men lại chìm dần Quá trình trên lại lập lại Khi đường và các chất dinh dưỡng trong canh trường còn ít, một lượng lớn tế bào men sẽ lắng xuống đáy, dịch lên men trong dần

Xét về mặt hóa học, sự lên men rượu bình thường có thể chia ra hai thời kỳ:

thời kỳ cảm ứng và thời kỳ tĩnh

a Thời kỳ cảm ứng

Ở giai đoạn này, chất tiếp nhận hydro của enzyme alcoldehydrogenase là acetaldehyde được tạo thành chưa đủ, do đó enzyme sẽ chuyển hydro đến cho aldehyde phosphatglixerinic Dưới tác dụng của enzyme phosphatase, phosphatglixerin bị thuỷ phân để tạo thành glixerin Như vậy trong môi trường sẽ hình thành glixirin và CO2

b Thời kỳ tĩnh

Đến lúc này, lượng acetaldehyde là cơ chất bình thường của enzyme alcoldehydrogenase được tạo thành đã có nhiều, nên enzyme sẽ chuyển hydro đến cho cơ chất của nó và rượu ethylic được tạo thành từ đây

Glixerin chỉ được tạo nên trong thời kỳ cảm ứng nên nó sẽ chỉ là sản phẩm phụ trong môi trường acid

Thực tế cho thấy rằng, sự lên men rượu sẽ xảy ra một cách bình thường để cho

ta sản phẩm chủ yếu là rượu và một số sản phẩm phụ khác như: glixerin, chỉ trong điều kiện pH của môi trường từ 4 - 5 và môi trường thật yếm khí Trong điều kiện yếm khí sự lên men xảy ra rất mạnh mẽ (nghĩa là ethanol tạo thành sẽ nhiều) nhưng sự phát triển của tế bào nấm men hầu như không có Vì khi ấy nấm men có thể thu được năng lượng để duy trì cho các hoạt động sống của mình chỉ bằng cách lên men glucose Khi có không khí thì sự lên men yếu đi vì nấm men sẽ thu năng lượng cần thiết cho sự phát triển của chúng bằng con đường hô hấp hiếu khí, nghĩa

là bằng cách oxi hóa sinh học glucose đến CO2 và H2O

Glucose Hexokinase Glucose – 6 – phosphate Phosphoglucoza isomerase

Fructose – 6 –phosphat

Phosphofructokinase Fructose – 1,6 – diphosphat

Aldolase Triophosphat isomerase Glyceraldehyd – 3 – phosphat Dihydro aceton phosphat Glyceraldehyd phosphatdehydrogenase

1.3.3 Các giai đoạn trong quá trình lên men rượu vang [8, 21]

Trong quá trình sản xuất rượu vang, lên men là giai đoạn quyết định để chuyển hóa dịch đường thành rượu dưới tác động của nấm men

a Giai đoạn lên men chính

Đây là giai đoạn tạo rượu chủ yếu được thực hiện bới nấm men Nấm men chuyển hóa đường thành ethanol và CO2 Bên cạnh sản phẩm chính là ethanol còn

có các sản phẩm phụ khác như este, aldehyde, rượu cao phân tử, acid hữu cơ,…Với nồng độ rượu thích hợp, sau quá trình này có thể ức chế hoạt động của nấm men ở giai đoạn cuối, đồng thời pH của dịch lên men giảm Rượu sau lên men chính gọi là rượu non

Giai đoạn này có nhiều biến đổi trong nước quả nhưng người ta chú ý nhất là

độ cồn hình thành Kết thúc quá trình lên men chính độ cồn thường khoảng 8 – 12%

b Giai đoạn lên men phụ

Giai đoạn này được thực hiện bởi nấm men và vi khuẩn lactic để tiếp tục lên men tạo ethanol làm chín rượu và làm hạn chế sự phát triển của vi sinh vật gây hại,

do đó làm tăng thời gian bảo quản sản phẩm

Đặc biệt trong giai đoạn này xảy ra phản ứng lên men malolactic của vi khuẩn lactic chuyển hóa diacetyl, acetone và 2,3 butylglycol thành những hợp chất tạo hương, làm giảm nồng độ các chất gây ngộ độc trong rượu vang thành phẩm Sau giai đoạn lên men phụ Cuối giai đoạn rượu vang được hình thành, CO2 được bão hòa, các hạt lơ lửng trong vang, các muối tartrat lắng xuống làm trong vang, đồng thời rượu vang có hương vị hài hòa, đặc trưng

Mục đích của lên men phụ là ổn định chất lượng rượu và làm tăng hương thơm cho rượu Giai đoạn này tính từ khi lên men chính xong, gạn lần đầu Giai đoạm này không xảy ra ồ ạt nữa, chỉ còn sót lại một ít men phân hủy những gram đường cuối cùng Đồng thời vi khuẩn lactic bắt đầu hoạt động lên men malolactic làm cho rượu bớt chua CO2 vẫn tiếp tục được giải phóng nhưng ít dần, xác men lắng xuống đáy bình và phải gạn lọc 2 - 3 lần Sau khi gạn lọc lần cuối thành phần rượu đã ổn định

cơ bản Trường hợp sau khi lên men lượng cồn tạo thành quá thấp sẽ xảy ra hiện tượng chua rượu do quá trình lên men acetic Do vậy, phải tăng thêm lượng cồn cho rượu nhằm đảm bảo chất lượng rượu

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng rượu vang [8, 21]

1.4.1 Oxi

Hầu hết các chủng nấm men trong lên men rượu vang thuộc giống

Saccharomyces Chúng là nhóm vi sinh vật kỵ khí tùy tiện Khi trong môi trường

đủ lượng oxy nấm men phân giải đường dùng làm nguồn năng lượng và cấu tạo tế bào tăng, sinh khối

Trường hợp không có oxy (kỵ khí) nấm men sử dụng phần oxy hòa tan trong môi trường để sinh trưởng và chủ yếu là lên men

Trong quá trình lên men giai đoạn đầu yêu cầu oxy cao nhất để nấm men sinh sản, phát triển tăng sinh khối Nếu có giai đoạn nhân giống thì cũng cần phải cung cấp oxy bằng cách lắc hoặc sục khí

C

Nhiệt độ lên men cao, thời gian của quá trình lên men ngắn, độ cồn có thể thấp, đường sót còn nhiều, hàm lượng các chất không mong muốn (aldehyde, diacetyl, furfurol,…) càng cao và hương vị của sản phẩm có khi không tốt Nhiệt

độ thấp thì quá trình lên men kéo dài nhưng chất lượng, hương vị rượu tốt hơn Nhiệt độ thích hợp cho lên men là 28 – 320C và tốc độ lên men tỉ lệ thuận có hạn với nhiêt độ, khoảng hơn 500C và nhỏ hơn 00C thì sự lên men hầu như bị đình chỉ

1.4.3 Hàm lượng đường

Nồng độ đường trong dịch lên men ảnh hưởng đến hiệu suất, hoạt động của nấm men, quá trình lên men Đường cung cấp carbon, là nguồn dinh dưỡng cho nấm men hoạt động

Hàm lượng đường khá cao sẽ làm tăng áp suất thẩm thấu và làm mất cân bằng trạng thái sinh lý của nấm men Kết quả là đường nhiều sẽ dẫn đến ức chế không những tạp khuẩn mà cả nấm men Mặc khác, đường nhiều sẽ dẫn đến tổn thất hoặc

kéo dài thời gian lên men Nếu hàm lượng đường quá thấp sẽ giảm hiệu suất lên men, không tạo được độ cồn mong muốn trong rượu vang

Trong nước quả thường có hàm lượng đường không đều do đó người ta thường bổ sung thêm đường saccharose Thông thường, các loại nấm men hoạt động bình thường trong môi trường có hàm lượng đường 10 – 25% Khi nhân giống thường dùng môi trường có đường thấp khoảng 10%

1.4.4 pH môi trường

Trong thực tế lên men những dịch quả chua thường được rượu vang ngon Đối với dịch quả thường có độ pH từ 2,8 – 3,8 Khoảng pH này nấm men vẫn hoạt động được Vùng pH tối thích của nấm men là 3,7 – 4,5 Trong sản xuất rượu vang người ta thường chuẩn bị môi trường nước quả có độ pH bằng 3,5 – 4,5

Cần chuẩn bị dịch lên men có pH thấp Nếu pH ban đầu của dịch lên men lớn hơn 4,5 thì pH của rượu vang sau lên men sẽ khá cao (4,2 – 4,5) Ở pH này tạo điều kiên thuận lợi cho vi khuẩn phát triển nhanh chóng và dẫn đến quá trình lên men không mong muốn, rượu vang có chất lượng kém và màu sắc xấu

1.4.5 Nguồn nitơ

Đa số trong nước quả có các hợp chất nitơ đủ cung cấp cho nấm men Tuy nhiên cũng có trường hợp không đủ nguồn nitơ do đó cần bổ sung thêm nguồn nitơ Trong trường hợp này người ta thường dùng amon sulphat (NH4)2SO4 Nếu dịch quả quá chua dùng amon hydroxyl trung hòa bớt acid Đối với dịch nhân giống hoặc hoạt hóa giống thì hỗn hợp các nguồn nitơ và các chất sinh trưởng rất

có ý nghĩa

Trong nước quả thường có đủ các chất khoáng đối với nhu cầu của nấm men

Vì vậy, không cần phải bổ sung thêm chất khoáng Tuy nhiên trong nghiên cứu cũng như trong nhân giống có thể thêm nguồn phospho kali ở dạng muối phosphat

và magiê ở dạng muối sulfat

Ngoài ra để chống oxy hóa nước quả, người ta có thể thêm hóa chất vào nước quả sau khi ép và trước khi lên men Chất dùng rộng rãi là SO2 SO2 là hóa chất được cho phép dùng trong sản xuất rượu vang ở hầu hết trên thế giới và có tác dụng nhiều mặt: chống oxy hóa, làm giảm hoặc tiêu diệt vi khuẩn có hại Nguồn

SO2 phổ biến trong rượu vang là natri sunfit Na2SO3 Không nên dùng quá liều lượng cho phép sẽ làm cho rượu vang có mùi khó chịu và diệt một số vi khuẩn có ích