NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH CỐ ĐỊNH SACCHAROMYCES CEREVISIAE TRÊN TÁO VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT RƯỢU DÂU TẰM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH CỐ ĐỊNH SACCHAROMYCES CEREVISIAE TRÊN TÁO VÀ KHẢ NĂNG ỨNG D

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH CỐ ĐỊNH

SACCHAROMYCES CEREVISIAE TRÊN TÁO

VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG SẢN

XUẤT RƯỢU DÂU TẰM

CBHD: PGS.TS.NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG SVTH: ĐẶNG THỊ XUÂN THÙY

MSSV: 60604406

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến:

PGS TS Nguyễn Đức Lượng – Bộ môn Công Nghệ Sinh Học, Trường Đại Học Bách Khoa TpHCM – đã gợi ý đề tài và hướng dẫn tận tình, động viên và giúp

đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài này

Các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Sinh Học đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu có liên quan đến đề tài

Các bạn sinh viên lớp HC06BSH – Trường Đại Học Bách Khoa TpHCM –

đã cùng học tập, trao đổi kinh nghiệm và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn

Tóm tắt

Quá trình lên men rượu dâu tằm thu được độ cồn trung bình là khoảng 11,17%V trong điều kiện tối ưu là: dịch lên men có độ Brix=20, pH 4;Tỉ lệ giống nấm men sử dụng là 5%, tương ứng với mật độ tế bào là 1,17.107 tb/ml dịch lên men Khả

11-năng cố định nấm men Saccharomyces cerevisiae của chất mang táo là khá tốt Điều

kiện cố định: kích thước táo là 1x1x2cm, tốc độ lắc 150rpm/phút, thời gian 24h Chế phẩm thu được là những miếng táo có kích thước 1x1x2cm với mật độ tế bào cố định

là khoảng 2,9.108 tb/1g táo Khả năng tái sử dụng chế phẩm để lên men rượu dâu tằm

là 3 chu kì Kết quả đánh giá cảm cho 2 sản phẩm rượu lên men bằng nấm men tự do rượu lên men bằng nấm men cố định cho thấy: nhìn chung không có sự khác biệt về màu sắc giữa 2 sản phẩm, sản phẩm có màu đỏ đặc trưng của dâu tằm, thích hợp làm rượu vang So với mẫu rượu lên men bằng nấm men tự do, mẫu rượu lên men bằng nấm men cố định có mùi và vị tốt hơn, hài hòa hơn

Mục lục

Danh mục bảng viii

Danh mục hình ix

Chương 1: Mở đầu 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Tên đề tài 2

1.3 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.4 Nội dung đề tài 2

Chương 2: Tổng quan tài liệu 3

2.1 Kĩ thuật cố định tế bào 3

2.1.1 Định nghĩa kĩ thuật cố định tế bào vi sinh vật 3

2.1.2 Chất mang trong kĩ thuật cố định tế bào vi sinh vật 3

2.1.3 Các phương pháp cố định vi sinh vật 4

2.1.4 Ưu nhược điểm của vi sinh vật cố định so với vi sinh vật tự do 7

2.1.5 Chất mang táo 8

2.2 Công nghệ sản xuất rượu vang 12

2.2.1 Dâu tằm 12

2.2.2 Công nghệ sản xuất rượu vang 14

2.3 Một số nghiên cứu có liên quan đến đề tài 31

2.3.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 31

2.3.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 32

Chương 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 36

3.1 Vật liệu 36

3.1.1 Dâu tằm 36

3.1.2 Táo 36

3.1.3 Giống vi sinh vật 36

3.1.4 Môi trường nuôi cấy 36

3.1.5 Hóa chất- dụng cụ 36

3.2 Phương pháp thí nghiệm 37

3.2.1 Sơ đồ thí nghiệm 37

3.2.2 Phương pháp thí nghiệm 37

3.3 Phương pháp phân tích 40

3.3.1 Phương pháp xác định mật độ tế bào cố định trên táo 40

3.3.2 Phương pháp xác định pH 40

3.3.3 Phương pháp xác định độ Brix 40

3.3.4 Xác định độ cồn 40

3.3.5 Phương pháp cảm quan 41

Chương 4: Kết quả 43

4.1 Khảo sát giống vi sinh vật 43

4.1.1 Quan sát đại thể 43

4.1.2 Quan sát vi thể 43

4.1.3 Đường chuẩn S.cerevisise 44

4.1.4 Đường cong sinh trưởng S.cerevisiae 45

4.2 Lên men rượu bằng nấm men tự do 46

4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ giống 46

4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của độ Brix 47

4.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của pH 48

4.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men 49

4.3 Cố định nấm men trên chất mang táo 51

4.3.1 Khảo sát loại táo thích hợp để làm chất mang 51

4.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của chế độ lắc đến khả năng cố định 52

4.4 Lên men rượu bằng chế phẩm cố định 54

4.5 Đánh giá chất lượng sản phẩm 57

Chương 5: Kết luận và kiến nghị 58

Tài liệu tham khảo 60

Danh mục bảng

Bảng 2 1 Sản lượng táo (theo tấn) ở các quốc gia trên thế giới 9

Bảng 2 2 Thành phần các chất có trong 100g táo 10

Bảng 2 3 Một số đặc tính của táo Granny Smith 11

Bảng 2 4 Thành phần của quả dâu tằm 14

Bảng 2 5 Thành phần vitamin trong quả dâu 14

Bảng 2 6 Giới hạn nồng độ cồn của một số loại nấm men 24

Bảng 4 1 Kết quả lập đường chuẩn của nấm men S.cerevisiae 44

Bảng 4 2 Mật độ tế bào S.cerevisiae thay đổi theo thời gian 45

Bảng 4 3 Ảnh hưởng của tỉ lệ giống đến khả năng lên men rượu dâu tằm 46

Bảng 4 4 Ảnh hưởng của độ Brix đến khả năng lên men rượu dâu tằm 47

Bảng 4 5 Ảnh hưởng của pH đến khả năng lên men rượu dâu tằm 48

Bảng 4 6 Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng lên men rượu dâu tằm 49

Bảng 4 7 Mật độ tế bào nấm men cố định trên một số loại táo và cấu trúc của táo sau cố định 51

Bảng 4 8 Ảnh hưởng của chế độ lắc đến mật độ tế bào cố định 53

Bảng 4 9 Kết quả lên men rượu bằng nấm men cố định và so sánh với lên men bằng nấm men tự do 54

Bảng 4 10 Kết quả đánh giá cảm quan 57

Danh mục hình

Hình 2 2 Phương pháp cố định tế bào vi sinh vật trên bề mặt chất mang 5

Hình 2 1 Sơ đồ các phương pháp cố định tế bào 5

Hình 2 3 Phương pháp cố định tế bào vi sinh vật trong chất mang 6

Hình 2 4 Phương pháp cố định bằng liên kết chéo giữa các tế bào vi sinh vật 6

Hình 2 5 Phương pháp cố định tế bào vi sinh vật không mang chất mang 7

Hình 2 6 Một số loại dâu tằm 12

Hình 2 7 Quá trình đường phân 19

Hình 2 8 Quá trình lên men rượu 20

Hình 2 9 Sự tạo thành các sản phẩm phụ 21

Hình 3 1 Sơ đồ nghiên cứu 37

Hình 4 1 Khuẩn lạc S.cerevisiae 43

Hình 4 2 Tế bào S.cerevisiae quan sát dưới kính hiển vi 43

Hình 4 3 Đường chuẩn S.cerevisiae 44

Hình 4 4 Đường cong sinh trưởng S.cerevisiae 45

Hình 4 5 Ảnh hưởng của tỉ lệ giống đến khả năng lên men rượu dâu tằm 46

Hình 4 6 Ảnh hưởng của độ Brix đến khả năng lên men rượu dâu tằm 47

Hình 4 7 Ảnh hưởng của pH đến khả năng lên men rượu dâu tằm 48

Hình 4 8 Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng lên men rượu dâu tằm 50

Hình 4 9 Mẫu táo cố định 51

Hình 4 10 Mật độ tế bào nấm men cố định trên một số loại táo 52

Hình 4 11 Ảnh hưởng của chế độ lắc đến mật độ tế bào cố định 53

Hình 4 12 Kết quả lên men rượu bằng nấm men cố định và so sánh với lên men bằng

nấm men tự do 55

Hình 4 13 Chế phẩm cố định sau các lần tái sử dụng 55

Chương 1: Mở đầu

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Từ xưa, ‘Wine’ hay ‘Rượu Vang’ được dùng để chỉ các sản phẩm lên men cồn

từ dịch chiết của nho bằng nấm men Theo định nghĩa trong từ điển Oxford, rượu vang được định nghĩa ngắn gọn là thức uống lên men từ quả nho Rượu vang đóng một vai trò quan trọng trong nền văn minh của nhân loại

Ngành sản xuất rượu vang đã có từ lâu đời, kỹ thuật sản xuất lúc này chủ yếu là lên men tự nhiên nước quả và sử dụng chính hệ vi sinh vật trong quả nho để lên men Đến thế kỷ thứ mười chín, ngành sản xuất rượu vang mới được đưa vào sản xuất ở quy

mô công nghiệp Hiện nay có hai phương pháp lên men rượu vang cơ bản là: lên men

tự nhiên và lên men nhờ các chủng nấm men thuần khiết Theo tài liệu của tổ chức quốc tế về nghề trồng nho và làm rượu vang, nhiều quốc gia trên thế giới như Pháp, Italia, Mexico, Bồ Đào Nha,…chỉ dùng nấm men có sẵn trong nước quả để lên men Tuy nhiên phương pháp sử dụng nấm men thuần khiết để sản xuất rượu vang được đánh giá có rất nhiều ưu điểm hơn: thời gian lên men nhanh, hàm lượng đường trong dịch quả được lên men triệt để, nồng độ cồn thu được trong vang cao hơn lên men tự nhiên từ 0,1 ÷1, vang sáng màu nhanh hơn, có thể cho hương vị thanh khiết hơn Nấm men thuần khiết được bổ sung vào lên rượu thường ở dạng tự do, nhưng hiện nay với những ưu điểm về mặt kĩ thuật cũng như về mặt kinh tế, việc sử dụng nấm men cố định đang rất được quan tâm Đã có rất nhiều các nghiên cứu cố định nấm men thuần khiết trên các loại chất mang khác nhau để ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất rượu vang

Phần lớn các nghiên cứu đã thực hiện theo hướng tìm ra một loại chất mang thích hợp để cố định nấm men và có khả năng ứng dụng trong lên men rượu Đã có những chất mang được nghiên cứu như kissiris, các vật liệu polymer như polysaccharide, alginate, cellulose, carregeenan, agar, v.v… Chất mang thích hợp là nguyên liệu vừa rẻ vừa cho mùi vị thơm ngon cho rượu vang, đồng thời kỹ thuật cố định đơn giản Nhiều nghiên cứu đã cho thấy rằng chất mang từ nguyên liệu trái cây đáp ứng được các yêu cầu trên và rất có tiềm năng trong công nghiệp sản xuất rượu Trong đó táo vừa là nguyên liệu rẻ tiền, có sẵn trong tự nhiên, đã được sử dụng để làm sản phẩm cider nổi tiếng cho hương vị thơm ngon Do đó táo hoàn toàn có thể ứng dụng làm chất mang cố định

Ở nước ta, cây dâu tằm được trồng ở khu cực sông Hồng, sông Đáy, sông Thái Bình, tỉnh Lâm Đồng Sản lượng dâu tằm hằng năm khá lớn Trái dâu tằm được xem là

một trái cây quý, không chỉ có hương vị thơm ngon mà còn có tốt cho sức khỏe, chữa được một số bệnh, bổ thận dưỡng huyết, tăng cường sinh lực Bên cạnh các sản phẩm nước cốt dâu tằm, hiện nay dâu tằm còn được sử dụng cùng với nho để tạo nên sản phẩm rượu vang hỗn hợp Nhưng việc tạo ra sản phẩm rượu vang có thành phần nguyên liệu hoàn toàn từ dâu tằm vẫn chưa thực hiện được theo quy mô công nghiệp

Từ đó, có thể thấy rằng việc nghiên cứu ứng dụng táo làm chất mang cố định nấm men và ứng dụng trong sản xuất rượu dâu tằm là rất cần thiết

1.2 Tên đề tài

Đề tài nghiên cứu khả năng cố định nấm men Saccharomyces cerevisiae trên

táo và ứng dụng trong sản xuất rượu vang dâu tằm

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu quá trình cố định nấm men Saccharomyces cerevisiae trên táo và

khả năng ứng dụng trong sản xuất rượu dâu tằm

1.4 Nội dung đề tài

Đề tài này tập trung làm rõ những nội dung sau:

Khảo sát quá trình cố định nấm men Saccharomyces cerevisiae trên táo

Khảo sát quá trình lên men rượu vang dâu tằm

Khảo sát khả năng ứng dụng chế phẩm nấm men cố định trong sản xuất rượu vang dâu tằm

Chương 2: Tổng quan tài liệu

2.1 Kĩ thuật cố định tế bào

2.1.1 Định nghĩa kĩ thuật cố định tế bào vi sinh vật

Kỹ thuật cố định tế bào vi sinh vật được định nghĩa là kĩ thuật bao bọc hoặc định vị các tế bào nguyên vẹn vào một vùng không gian nhất định nhằm bảo vệ các hoạt tính xúc tác mong muốn [28] Hiện tượng cố định thường là sự bắt chước các hiện tượng xảy ra trong tự nhiên khi các tế bào có thể phát triển trên bề mặt và bên trong các cấu trúc tự nhiên [39]

Cố định tế bào còn được định nghĩa là việc gắn tế bào vi sinh vật vào chất mang không hòa tan trong nước, tế bào sau khi sử dụng có thể được tái sử dụng nhiều lần, không bị lẫn vào sản phẩm và có thể chủ động ngừng phản ứng mong muốn [2]

2.1.2 Chất mang trong kĩ thuật cố định tế bào vi sinh vật

2.1.2.1 Yêu cầu đối với chất mang

Chất mang dùng để cố định tế bào vi sinh vật phải đạt các yêu cầu sau:

 Phải có diện tích bề mặt lớn và có các nhóm chức để vi sinh vật bám vào

 Dễ sử dụng và tái sử dụng nhiều lần

 Khả năng sống của tế bào và họat tính sinh học của chế phẩm

cố định phải cao và duy trì trong một thời gian dài

 Hoạt tính sinh học của các tế bào cố định không bị ảnh hưởng bất lợi bởi quá trình cố định

 Cấu trúc xốp của chất mang phải đồng nhất và dễ kiểm soát để

cơ chất, sản phẩm, dễ dàng trao đổi

 Chất mang phải có tính bền về mặt vật liệu lý, hóa học và cơ học, chịu nhiệt và ổn định sinh học Không bị phá hủy một cách dễ dàng bởi enzyme, dung môi, sự thay đổi áp suất

 Chất mang có kĩ thuật cố định dễ dàng, chi phí thấp, có thể nâng cấp lên qui mô lớn

 Phải có độ an toàn thực phẩm cao, không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và được sự chấp nhận của người tiêu dùng [21,35]

2.1.2.2 Các chất mang sử dụng để cố định tế bào vi sinh vật

a Chất mang vô cơ

Thông dụng là vật liệu thủy tinh xốp, vật liệu oxit kim loại (nhôm oxit, mangan oxit, magie oxit, titan oxit), diatomite (celit) và gốm

Đặc điểm: cấu trúc lỗ xốp, kích thước các lỗ này có thể điều chỉnh được Có khả năng hấp thụ tốt các enzyme và tế bào

b.Chất mang hữu cơ

Polymer tổng hợp: gồm một số polymer như polystyren,

polyvinylalcol, polyacrylamide, polyvinylacetate, polyacrylic thường được dùng cố định enzyme và tế bào bằng phương pháp nhốt trong lòng chất mang

Polymer sinh học: chất mang protein: gellatin, keratin, albumin

Thường được dùng để cố định tế bào bằng phương pháp nhốt trong cấu trúc gel

Chất mang polysaccharide: cellulose, agarose, sephadex, và dẫn xuất của chúng

Ngoài ra, còn có nhiều vật liệu khác như tinh bột, chitin, chitosan, alginate, carrageenan

c Chất mang tự nhiên

Bên cạnh các chất mang là deligninfied cellulosic material (DMC)

và gluten pellets (GC), hiện nay một số nghiên cứu tập trung sử dụng các chất mang là các loại trái cây ở dạng cắt lát để cố định vi sinh vật

2.1.3 Các phương pháp cố định vi sinh vật

Có nhiều cách để phân loại các phương pháp cố định tế bào vi sinh vật Tuy nhiên các phương pháp cố định vi sinh vật có thể tóm tắt như sơ đồ sau đây

2.1.3.1 Phương pháp cố định tế bào vi sinh vật trên bề mặt chất mang

Tế bào cố định trên chất mang rắn được thực hiện bởi hiện tượng hấp phụ vật lý dựa trên lực tương tác tĩnh điện hoặc bằng liên kết cộng hóa trị giữa màng tế bào và chất mang Chiều dày hấp phụ chỉ khoảng một lớp tế bào đến 1mm hoặc hơn nữa Phương pháp sử dụng tế bào nấm men cố định trên bề mặt khá phổ biến do tương đối dễ thực hiện phương pháp cố định này Do không có rào cản giữa các tế bào và môi trường, do đó tế bào có thể tách rời và di chuyển vào môi trường [39]

Hình 2 2 Phương pháp cố định tế bào vi sinh vật trên bề mặt chất mang.[39]

2.1.3.2 Phương pháp cố định tế bào vi sinh vật trong chất mang

Trong phương pháp cố định này, các tế bào thâm nhập vào trong cấu trúc xốp chất mang cho đến khi sự di chuyển của chúng bị cản trở bởi sự hiện diện của các tế bào khác, hoặc vật liệu có cấu trúc xốp tạo thành dạng

có thể bao bọc các tế bào bên trong Mạng lưới này có lỗ nhỏ tới mức đủ để

tế bào không chui ra ngoài, nhưng vẫn đủ lớn để vận chuyển cơ chất và sản phẩm trao đổi chất của tế bào ra vào [39]

hệ sợi

Nhốt trong cấu trúc gel

Liên kết chéo

Màng Membrance

Hình 2 1 Sơ đồ các phương pháp cố định tế bào [23].

Hình 2 3 Phương pháp cố định tế bào vi sinh vật trong chất mang [39]

2.1.3.3 Phương pháp cố định tế bào vi sinh vật không mang chất mang

a Phương pháp cố định bằng liên kết chéo giữa các tế bào vi sinh vật (sự

sự ảnh hưởng tới quá trình lên men và tách tế bào nấm men ra khỏi sản phẩm [39]

Hình 2.4 Phương pháp cố định bằng liên kết chéo giữa các tế bào vi sinh vật

[39]

b Phương pháp cố định bằng màng chắn membrane

Trong đó, tế bào được chứa trong một lớp màng lọc hoặc trong vi bao Kỹ thuật cố định vi sinh vật bằng vi bao đã được ứng dụng rộng rãi đặc biệt là vào ngành sản xuất rượu, một ví dụ là sản phẩm “Milispark”, được nâng cao từ “Milipore” Nhược điểm của phương pháp cố định tế bào bằng phương pháp vi bao là sự hạn chế của hoạt động trao đổi chất

và có thể bị tắc nghẽn do tế bào tăng sinh, cũng như tính chuyên biệt đối với mỗi loại vi sinh vật [39]

Hình 2 5 Phương pháp cố định tế bào vi sinh vật không mang chất mang [39.]

2.1.4 Ưu nhược điểm của vi sinh vật cố định so với vi sinh vật tự do

2.1.4.1 Ưu điểm

Việc sử dụng tế bào vi sinh vật cố định vào sản xuất thức uống có cồn

có nhiều thuận lợi hơn việc sử dụng tế bào tự do ở những điểm sau:

 Kéo dài thời gian hoạt động và ổn định của các tế bào Đồng thời chất mang cố định cũng được xem như nhân tố bảo vệ tế bào chống lại các tác nhân ảnh hưởng như pH, nhiệt độ, dung môi, kim loại nặng,

 Mật độ tế bào tính trên 1 đơn vị thể tích thiết bị phản ứng cao hơn, điều đó cho phép tăng năng suất thể tích, rút ngắn thời gian lên men và hạn chế phase sinh trưởng không tạo ra sản phẩm của tế bào

 Tăng hấp thu cơ chất và cải thiện năng suất

 Có khả năng lên men liên tục

 Tăng sức chịu đựng với nồng độ cơ chất cao, giảm sự ức chế của sản phẩm cuối

 Có khả năng lên men nhiệt độ thấp nâng cao chất lượng sản phẩm

 Sản phẩm được thu hồi dễ dàng hơn do giảm bớt quá trình tách chiết và lọc do đó làm giảm chi phí yêu cầu về thiết bị và năng lượng

 Có khả năng tái sử dụng trong quá trình lên men mà không cần loại bỏ khỏi môi trường

 Giảm khả năng nhiễm vi khuẩn do mật độ tế bào cao

 Có khả năng sử dụng các thiết bị phản ứng đơn giản, nhỏ do đó làm giảm chi phí

 Giảm thời gian tạo thành sản phẩm [39]

2.1.4.2 Nhược điểm

Bên cạnh đó, các tế bào cố định cũng có những hạn chế như:

 Hoạt lực thấp hơn tế bào tự do

 pH hoạt động tối ưu bị chuyển dịch sang kiềm hay acid so với

tế bào bình thường

 Cơ chất muốn vào trong tế bào để thực hiện trao đổi chất tạo sản phẩm phải qua chất mang, thành tế bào, màng tế bào … chính chất mang sẽ ảnh hưởng đến sự thẩm thấu vào ra của cơ chất và sản phẩm

Vì thế phải lựa chọn chất mang phù hợp với kỹ thuật cố định tế bào để giảm trở lực của quá trình thẩm thấu

2.1.5 Chất mang táo

2.1.5.1 Giới thiệu

Trái táo, tên khoa học Malus domestica, là một loại trái cây khá phổ

biến, được trồng ở các vùng địa lý giữa vĩ độ 30 và 60 ở cả bắc bán câu và nam bán cầu Táo thuộc họ Rosacea Chúng thích nghi tốt với khí hậu ôn đới, những nơi mà có ít nhất 2 tháng khí hậu lạnh Việc ra quả bắt đầu vào cuối mùa xuân, khi cây bắt đầu ra hoa nhìn giống như bông hồng nhỏ Hoa tạo thành phấn hoa và mật hoa hấp hẫn ong và những loại côn trùng khác thụ phấn cho hoa, trái chín trong khoảng 140-170 ngày Một cây táo có thể cho trái từ 6-8 năm [40] Do những thuận lợi trong sản xuất, bảo quản, phát triển sản phẩm, giá trị thương mại nên trái táo được sử dụng phổ biến vào công nghiệp sản xuất, đặc biệt là ngành công nghiệp sản xuất cider

Mặc dù nhiều giống táo đều có thể được thu hoạch trong tháng 8 và đầu tháng 9, nhưng phần lớn táo ở Mỹ đều được thu hoạch vào cuối tháng 9

và suốt tháng 10 Táo được bảo quản ở nhiệt độ 0oC hoặc -1oC với độ ẩm từ 92-95% thì giữ được trong một thời gian ngắn Với điều kiện bảo quản thích hợp, sau khi thu hoạch táo có thể để được 12 tháng

Táo được trồng nhiều ở các nước ôn đới, khả năng thích nghi của chúng khá cao, từ những nới có khí hậu khắc nghiệt như Siberia, bắc Trung Quốc cho đến những vùng có khí hậu ấm như Columbia và Indonesia Có trên 60 quốc gia trên thế giới sản xuất trên 1000 tấn mỗi năm như Trung Quốc, Mỹ, Thổ Nhĩ Kỳ, Iran, Pháp, Ý, Ba Lan và Nga, …Trái táo là một trong những loại trái cây có sản lượng dẫn đầu trên thế giới Theo Food and Agriculture Organization (FAO), tổng sản lượng của trái táo trên thế giới vào

năm 2004 ước tính khoảng 57 triệu tấn, và Hoa Kì và Trung Quốc dẫn đầu

về sản lượng vào khoảng 36% và 7% sản lượng của thế giới [40]

Bảng 2 1 Sản lượng táo (theo tấn) ở các quốc gia trên thế giới [40]

Năng suất (tấn/ha)

Mùi thơm và vị ngon của từng loại táo rất khác nhau, còn phụ thuộc vào điều kiện khí hậu trồng trọt, các biến đổi, chuyển hóa trong quá trình chín, bảo quản,…Các chất tạo mùi có trong trái táo chủ yếu là ethyl acetate, ethyl propionate, propyl acetate , 2-methyl butyl acetate, butyl isomyl, hexyl hexanoates,…

Táo là nguồn quan trọng cung cấp các flavonoid thực vật, hợp chất thứ cấp có khả năng chống oxy hóa, chúng giúp chống lại sự lão hóa, các tế bào ung thư, bệnh tim động mạch vành Táo và các sản phẩm từ táo chứa các flavonol, quercetin glucosides, catechins, và hydroxycinnamic acid Các Flavonol có nhiều trong vỏ hơn là trong thịt táo, trong khi đó các

hydroxycinnamic như chlorogenic acid thì lại hiện diện trong thịt nhiều hơn trong vỏ Hàm lượng flavonoid tùy thuộc vào từng loại táo [40]

2.5.1.3 Cấu tạo tế bào thịt quả

Trong các thành phần của trái táo đã kể trên thì carbohydrate đóng vai trò là quan trọng, chiếm khoảng 15% hàm lượng chất khô, gồm tinh bột, các loại đường, pectin, cellulose và hemicelluloses Khoảng 80% lượng carbohydrate trong trái táo là đường sucrose (khoảng 2%), glucose (2,4%),

và fructose (6,0%) Tổng chất xơ khoảng 2%, và 0,2% sorbitol có trong nước táo Hàm lượng acid malic có trong táo là 0,3-1,0% Còn pectin chiếm khoảng 0,5- 1,6% Các hàm lượng này khác nhau tùy thuộc vào giống táo [40]

Thành tế bào của trái táo gồm có các thành phần sau: bộ khung cellulose và hemicelluloses được bao bọc bởi pectin Chúng được mô tả bởi

mô hình của Carpital và Gibeaut: thành tế bào thực vật gồm 3 cấu trúc chính độc lập nhưng tương tác lẫn nhau Cấu trúc 1: bộ khung cellulose và xyloglucan (chiếm 50% trọng lượng khô) được bao bọc xung quanh bởi lớp cấu trúc thứ 2 là polysaccharide peptin (chiếm 25-40% trọng lượng khô) Cấu trúc 3 là cấu trúc độc lập của protein (chiếm khoảng 1%) Đối với thành của trái táo, chủ yếu là cellulose chiếm 25-30% trọng lượng khô), pectin chiếm 25-30% và fucogalactoxyloglucan chiếm 15-20%, còn protein ước tính khoảng < 2% [17,18]

2.1.5.4 Táo Granny Smith

Được trồng bởi một người phụ nữ Australia là Maria Ann Smith, có mùa vụ dài, không thể chín trước mùa đông, thu hoạch vào tháng 10 đến gần tháng 11

Trái táo có màu xanh, kích thước lớn từ 2.5- 3.5 inch, là loại táo cứng,

có vị chua nhẹ, thịt dòn và màu trắng Loại táo này có thể dùng ăn trực tiếp, nguyên liệu chế biến thức ăn, làm nước sốt, salad, nước trái cây

Bảng 2 3 Một số đặc tính của táo Granny Smith [39]

Acid (% malic acid) 0.93 ± 0.7 1.0 ± 0.13

Cấu trúc (kg/cm2) 7.3 ± 0.4 7.8 ± 0.3

2.2 Công nghệ sản xuất rượu vang

2.2.1 Dâu tằm

Cây dâu tằm có tên chung là Mulberry, chúng có nhiều giống khác nhau

như: White Mulberry (Morus alba L.), Black Mulberry (Morus nigra L.), American Mulberry, Red Mulberry (Morus rubra L.) Chúng có họ hàng gần với giống Korean Mulberry (Morus australis), Himalayan Mulberry (Morus laevigata)

Hình 2 6 Một số loại dâu tằm [41]

2.2.1.1 Nguồn gốc

Morus alba L hay còn gọi là dâu trắng có nguồn gốc từ miền đông và

miền trung Trung Quốc Chúng được du nhập sang châu Âu từ những thế kỷ trước và được đưa sang châu Mỹ vào thời thực dân xâm chiếm thuộc địa

nhằm mục đích phát triển nghề nuôi tằm tự nhiên Morus alba L được đưa

đến đây và được nhân lên một cách tự nhiên, ngoài ra chúng còn được lai với

giống Morus rubra L có sẵn ở các thuộc địa

Morus rubra L có nguồn gốc từ miền đông nước Mỹ

Morus nigra L có nguồn gốc từ châu Á và được trồng ở châu Âu từ

trước thời La Mã cổ đại

2.1.1.2 Đặc điểm sinh lý

a Khả năng thích nghi

Morus alba L và với một chừng mực nhất định Morus rubra L

đều chịu được điều kiện khô hạn, ô nhiễm và đất bạc màu, trong khi

Morus nigra L cần phải có điều kiện thuận lợi mới phát triển tốt, còn

trong điều kiện khí hậu lạnh hoặc nóng ẩm thì chúng phát triển chậm

Morus alba L là một giống cây chịu lạnh tốt nhất trong các giống cây

dâu thông dụng Cụ thể chịu đựng lượng mưa hàng năm là 4,4 - 40,3 dm , nhiệt độ hàng năm là 5,9-27,5 ° C , và độ pH của 4,9-8,0 Dâu tằm trắng phát triển tốt trên nhiều loại đất

Giống Morus nigra L là một trong những giống chịu lạnh kém

nhất

b Quá trình sinh trưởng và phát triển

Cây dâu tằm thuộc loại cây rụng lá theo mùa Morus alba L có thể

cao đến 30 ft, thường phát triển theo dạng hình chóp hoặc dạng tán

Trong điều kiện đất đai màu mỡ thì Morus rubra L có thể cao 70 ft Morus nigra L là giống thấp nhất trong ba giống dâu tằm, chúng chỉ cao

khoảng 30 ft, chúng có khuynh hướng phát triển theo dạng bụi nếu không

được chăm sóc từ nhỏ Các loại dâu tằm có tuổi thọ rất khác nhau, Morus rubra L có thể sống trên hơn 75 năm, trong khi Morus alba L và Morus nigra L sống trên 100 năm

c Hình thái

Dâu tằm có quả không phải hoàn toàn giống quả mọng mà chỉ là tập hợp bề ngoài tương tự quả mâm xôi Khi hoa đã được thụ phấn chúng bắt đầu phình to, cuối cùng chúng thay đổi hoàn toàn kết cấu, màu sắc và trở nên mọng, nhiều nước hơn Màu sắc của quả không đồng nhất hóa với

giống dâu, chẳng hạn Morus alba L có thể cho quả màu trắng, xanh nhạt hơi phai đỏ hoặc đen Nhìn chung Morus alba L thường cho quả ngọt nhưng lại thiếu vị chua cần thiết Morus rubra L cho quả màu đỏ thẫm

gần như đen, dòng vô tính của loài này có thể cho quả có hương vị ngang

bằng với giống Morus nigra L., giống này cho quả lớn nhiều nước với sự

kết hợp hài hòa giữa vị ngọt và chua làm cho chúng có hương vị thơm ngon nhất trong tất cả các loài dâu tằm

2.1.1.3 Thành phần hóa học

Thành phần của quả phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, điều kiện

trồng trọt, thời tiết…dưới đây là thành phần trung bình của giống Morus alba

L trong điều kiện trồng trọt bình thường:

Bảng 2 4 Thành phần của quả dâu tằm (trong 100g quả) [3]

Bảng 2 5 Thành phần vitamin trong quả dâu [3]

Vitamin A 174IU Nicotinic acid 0,8mg

Riboflavin 184g

2.1.1.4 Các công dụng của trái dâu tằm

Trong y học dân gian: nước từ trái cây dâu tằm được sử dụng trong các phương thuốc dân gian để chữa các bệnh khối u Dâu tằm được cho là có tác dụng tiêu độc, chống viêm, chống ho, diệt khuẩn, làm toát mồ hôi, chữa bệnh loét da, thuốc trừ nấm, nhuận tràng, bổ thần kinh, thuốc an thần, và thuốc trừ giun Ngoài ra dâu tằm còn là một phương thuốc dân gian chữa các bệnh aphtha, armache, hen suyễn, viêm phế quản, táo bón, tiêu chảy, khó tiêu, phù nề, động kinh, sốt, nhức đầu, tăng đường huyết, tăng huyết áp, viêm, mất ngủ, sầu muộn, chứng rong kinh, rắn cắn, viêm miệng, chóng mặt,

và vết thương

Trái dâu có thể ăn sống hoặc nấu chín Quả có thể sử dụng để sản xuất thức uống

2.2.2 Công nghệ sản xuất rượu vang

2.2.2.1 Giới thiệu về rượu vang

Khác với rượu trắng và các loại rượu pha chế, rượu vang là loại thức uống lên men trực tiếp từ nước quả Khi quá trình lên men kết thúc, không chưng cất rượu mà để lắng trong tự nhiên, gạn lọc và hoàn thành sản phẩm

Rượu vang vốn có nguồn gốc từ quả nho, nên có tên gọi là Vin hoặc Wine Ngày nay rượu vang còn được mở rộng ý nghĩa là rượu không chưng cất từ các loại nước quả Ở Việt Nam, rượu lên men từ gạo nếp không chưng cất, như rượu nếp hoặc nếp cẩm cũng là rượu vang

Trên thế giới việc sản xuất rượu vang đã có rất lâu đời nhưng mãi đến đầu thế kỉ 19, ngành sản xuất rượu vang mới được phát triển mạnh và chuyển sang sản xuất với quy mô công nghiệp Ngày nay ngành sản xuất rượu vang

đã phát triển mạnh mẽ ở các nước trên thế giới như: Pháp là nước nổi tiếng nhất về sản xuất rượu vang, kế đó là các nước Ý, Tây Ban Nha, Algeria, Rumani, Argentina, Nga, Hungari, Hoa Kì, Đức,… và một số nước khác

Phân loại rượu vang

 Phân loại theo độ ngọt: Rượu vang khô (dry wine), Rượu vang bán ngọt (semi-dry wine), Rượu vang ngọt (sweet wine)

 Phân loại theo quá trình lên men:Rượu vang tự nhiên (Natural wine), Rượu vang cao độ (Fortified wine)

 Phân loại theo lượng CO2:

- Rượu vang không có gas (table wine)

- Rượu vang có gas (sparkling wine): 2 loại

+ Rượu vang có gas tự nhiên: Champagne

+ Rượu vang có gas nhân tạo: Carbonated wine

 Phân loại theo màu

- Rượu vang trắng (White wine): Chablis, Chardonnay, Pinot Blanc, Rhine wine, Riesling

- Rượu vang hồng (Rose wine): Rose, Vonorosso

- Rượu vang đỏ (Red wine): Barbera, Cabernet Sauvignon, Claret, Carnelian, Gamay, George

 Phân loại theo nơi sản xuất

- Phân loại theo quốc gia:Rượu vang Pháp, Rượu vang Úc, Rượu vang Tây Ban Nha

- Phân loại theo vùng: Bordeaux, Burgandy, California, Chablis

2.2.2.2 Nguyên liệu sản xuất rượu vang

Trong sản xuất rượu vang, nho là một nguyên liệu truyền thống, rất được ưa thích và có giá trị dinh dưỡng cao Nho được trồng nhiều ở các nước Châu Âu nhất là ở Pháp và ở Mỹ Ở nước ta nho cũng đã được trồng ở một

trước Trên quả nho có rất nhiều loại nấm men có mặt một cách tự nhiên là nhân tố chính tham gia vào quá trình sản xuất rượu vang nho lên men tự nhiên truyền thống

Hiện nay, rượu vang còn được mở rộng sản xuất từ các loại trái cây khác như dứa, chanh dây, mơ, chuối, dâu tằm…

2.2.2.3 Hệ vi sinh vật lên men rượu vang

Hiện nay có hai phương pháp lên men rượu vang là lên men tự nhiên

và lên men nhờ các chủng nấm men thuần khiết

Theo tài liệu của tổ chức quốc tế về nghề trồng nho và làm rượu vang năm 1974, nhiều nước trên thế giới không dùng men giống thuần chủng trong sản xuất rượu vang (Pháp, Italia, Mexico, Bồ Đào Nha, Hy Lạp, Tây Ban Nha…) Các nước này dùng nấm men tự nhiên có sẵn trong nước quả để lên men

Tuy nhiên, phương pháp sản xuất rượu vang từ chủng thuần khiết có nhiều ưu điểm hơn: thời gian lên men nhanh, hàm lượng đường trong dịch quả được lên men triệt để, 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.Vì vậy, hiện nay ngành sản xuất rượu vang thường sử dụng các chủng nấm men thuần khiết

Sau đây là một số loại nấm men thường gặp trong nước quả có vai trò quan trọng trong nghề làm rượu vang

 Saccharomyces vini

Đây là tên hiện nay được dùng phổ biến, trước đây người ta gọi là

Saccharomyces vini Meyer hay S.ellipsoideus, hoặc theo Lodder là S.cerevisiae Hansen Nấm men này phổ biến trong các loại nước quả Chiếm tới 80% Saccharomyces có trong nước quả khi lên men Khả năng kết lắng

của chúng phụ thuộc vào từng nòi: các tế bào dạng bụi hoặc dạng bông Nguồn dinh dưỡng cacbon của loài này là đường, cồn và acid hữu cơ, những tác nhân sinh trưởng là acid pantotenic (vitamin B3), biotin (vitamin H), mezoinit , tiammin (vitamin B1) và piridoxin (vitamin B6) Đa số các tế bào của loài này hình ovan có kích thước 3÷8 x 5÷12 m, sinh sản theo lối nảy

chồi và tạo thành bào tử Saccharomyces vini có khả năng sinh ra enzyme

invertase có khả năng khử đường sucrose thành đường glucose và fructose,

vì vậy trong lên men ta có thể bổ sung loại đường này vào trong dịch quả

Hàm lượng rượu tạo thành bình thường đối với nhiều nòi của nấm men chỉ

đạt 8÷10% V Ở giai đoạn cuối của lên men S.vini kết lắng nhanh và làm

trong dịch rượu Các nòi của giống này có đặc tính riêng về khả năng tạo cồn, chịu sulfit, tổng hợp các cấu tử bay hơi và các sản phẩm thứ cấp tạo thành cho rượu vang có mùi vị đặc trưng riêng biệt Giai đoạn cuối cùng của

quá trình lên men các tế bào S.vini thường bị già, không tiếp tục chuyển

đường thành cồn và bị chết rất nhanh

 Saccharomyces oviformis

Được tách ra từ nước nho tự nhiên lên men, nhưng loại nấm men này

ít hơn so với S.vini 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 cạn kiệt đường và tạo thành tới 18%V cồn Các yếu tố sinh trưởng của loài này

giống với S.vini và có khả năng chịu được độ cồn cao Dùng các nòi thuần

chủng của giống này để lên men dịch quả có nồng độ đường cao để tạo thành vang khô cho kết quả tốt Giống này tạo thành màng trên dịch quả, chúng lên men được glucose, fructose, maltose, mannose, sacharose, và 1/3 rafinose, không lên men được lactose và pentose Điều khác nhau cơ bản của

S.oviformis và S.vini là: S.oviformis không lên men được galactose và men

nổi lên bề mặt dịch lên men tạo thành màng

Hai giống men rượu vang này có nhiều nòi được dùng trong sản xuất Nói chung nhiều giống men rượu có nhiệt độ thích hợp là 18÷25C, ở 35C

sự sinh sản của chúng bị ức chế, ở 40C sự sinh sản dừng lại hoàn toàn, ở nhiệt độ thấp hơn 16C sự sinh sản và lên men bị kéo dài Các điều kiện hóa

lý, thành phần và chất lượng dịch quả cũng như pH của môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sống của nấm men

Ngoài ra còn có một số giống khác như: Sacchromyces uvarum, Saccharomyces chevalieri [5]

 Yêu cầu đối với nấm men trong sản xuất rượu vang

Khả năng lên men cao Những chủng loại này khi ở điều kiện tối ưu cần đạt được 18-20%V ethanol

Chịu được nhiệt độ thấp Những nấm men của nhóm này cần có khả năng lên men ở nhiệt độ từ 4-100C và tích lũy trong môi trường thực tế phải được 8-12%V ethanol trong thời gian ngắn

Những nấm men đã được sulfit hóa: gồm những chủng có thể bắt đầu

và hoàn thành quá trình lên men ở môi trường oxy hóa- khử rất thấp

Bền vững với ethanol Những chủng này có thể gây nên sự lên men mới trong môi trường đã có sẵn 8-12%V, trong đó có cho thêm đường Ở đây gồm những chủng lên men thứ đối với các loại rượu có bọt Những nấm men champagne đặc biệt có thể gây men thứ ở điều kiện hàm lượng ethanol cao trong môi trường Ngoài ra chúng không được tạo những lớp màng xung quanh thành thùng

Các nấm men heres: những nấm men này sau khi lên men, nếu được tiếp xúc với không khí, sẽ tạo được váng trên bề mặt của rượu Khi phát triển trên bề mặt của rượu trong thời gian ngắn sẽ tạo được hương vị đặc trưng của rượu heres

Bền vững đối với nồng độ đường cao Những nấm men này có thể gây men được ở trên 30% đường và tích lũy được trong môi trường 10-13%V ethanol [2]

2.2.2.4 Cơ chế lên men rượu

Lên men cồn là lên men kỵ khí nhằm chuyển hóa đường, chủ yếu là glucose và fructose, thành ethanol và khí CO2 Quá trình này được thực hiện

bởi nấm men và cũng có thể do một số vi khuẩn như Zymomonas mobilis, có

thể được tóm tắt bằng phản ứng chung sau: [33]

Quá trình lên men rượu của nấm men được chia thành các giai đoạn:

 Quá trình đường phân:

Đầu tiên đường thẩm thấu vào trong tế bào nấm men ở đó đường chuyển hóa qua hàng loạt các sản phẩm trung gian, thẩm thấu và cuối cùng tạo thành axit pyruvic Acid pyruvic sinh ra do quá trình đường phân sẽ được nấm men sử dụng trong nhiều quá trình chuyển hóa sau đó, như là quá trình lên men hoặc hô hấp

Hình 2 7 Quá trình đường phân [33]

 Quá trình chuyển hóa acid piruvic thành rượu:

Acid pyruvic dưới tác dụng của enzyme pyruvate decarboxylase tạo thành acetaldehyde Sau đó acetaldehyde bị khử thành cồn etylic do enzyme alcolhol dehydrogenase xúc tác Phương trình tổng quát như sau:

Hình 2 8 Quá trình lên men rượu [33]

Tuy nhiên thực tế thì quá trình lên men rượu là quá trình phức tạp hơn nhiều Cùng lúc xảy ra phản ứng trên, rất nhiều các biến đổi hóa sinh, hóa học và hóa lý cùng xảy ra làm cho dịch quả có thể chuyển hóa thành rượu Ngoài sản phẩm là etanol, rất nhiều các hợp chất khác cũng được sinh ra trong quá trình lên men cồn như rượu cao phân tử, ester, glycerol, acid succinic, diacetyl, acetoin và 2,3-butanediol Đồng thời, một số hợp chất của trái cây cũng bị biến đổi do sự trao đổi chất của nấm men Nếu không có sự tạo thành của các hợp chất này, thì sản phẩm rượu vang sẽ ít có giá trị cảm quan hơn

độ quá 30C sẽ tăng quá trình sinh sản của nấm men (thường xảy ra vài giờ) và tăng nhanh quá trình lên men (2-4 ngày) Nhưng trong điều kiện này, nấm men rất dễ bị tiêu diệt và trong dịch lên men còn lại rất nhiều đường không lên men Nếu nhiệt độ tăng quá 40C thì sự phát triển của nấm men hoàn toàn bị ngừng trệ Ngoài ra, nấm men còn có khả năng chịu được nhiệt độ thấp, chúng có thể tồn tại được ở -200C mà không bị tiêu diệt trong vài giờ

Nhiệt độ lên men cao nhất là 39C và thấp nhất là 4÷6 C.Nhiệt

độ thích hợp cho nấm men rượu vang từ 22÷ 27C (ảnh hưởng tốt đến sinh sản và trao đổi chất) Nhiệt độ thích hợp nhất để lên men nguyên liệu sản xuất rượu Champagne là 15÷ 20C, tàng trữ ở 9÷11C Đối với rượu vang trắng dùng để sản xuất Cognae là 18÷22C

Quá trình lên men ở nhiệt độ thấp tốt hơn quá trình lên men ở nhiệt độ cao Bởi vì lên men ở nhiệt độ thấp sẽ ức chế sự phát triển của nấm và men dại Những vi sinh vật gây hư hỏng rượu vang ở nhiệt độ thấp thường không phát triển hoặc phát triển yếu Lên men ở nhiệt độ thấp giúp cho quá trình tạo hương vị tốt Khi lên men ở nhiệt độ cao, thích hợp cho sự phát triển vi khuẩn và nấm men dại, nhất là vi khuẩn acetic và vi khuẩn lactic, rượu vang thu được có chất lượng kém.[2,4]

b pH môi trường

pH môi trường lên men ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của nấm men pH tối thích cho sự phát triển và lên men rượu của nấm men không cố định pH này phụ thuộc nhiều yếu tố, cụ thể những yếu tố chính sau :

 Loại chủng nấm men

 Thành phần của môi trường lên men

 Điều kiện lên men (nhiệt độ )

Đối với các loại nấm men rượu vang, pH tối thích của chúng khoảng từ 4÷5, của nấm men bia là 6, của nấm men rượu là 4÷ 4,5, của

đa số các loại nấm là 3,5 Nấm men có khả năng phát triển ở môi trường trung tính, kiềm, nhưng lên men rượu tốt nhất là ở môi trường acid

Đối với nấm men giống Saccharomyces, giới hạn pH môi trường

có thể phát triển được là thấp nhất 2,0÷2,4, cao nhất là 12 Ở pH = 8÷11,

đa số nấm men hô hấp hiếu khí hơn là lên men

Ngoài ra, pH môi trường còn có ảnh hưởng đến các enzyme hình thành trong nấm men Theo nghiên cứu của Haldane thì 96 enzyme có pH tối thích từ 4-8 , ở pH < 4, hoạt tính của các enzyme bắt đầu yếu dần

Trong quá trình lên men rượu, một số acid có thể được hình thành thêm, dẫn đến pH giảm [2,4.]

c Nồng độ đường của dịch lên men

Các loại dịch quả, dịch đường hóa, mật rĩ loãng đều tạo nên một

áp suất thẩm thấu Áp suất này càng tăng khi gia tăng nồng độ đường của môi trường Các vi sinh vật phát triển trong môi trường này đều phải chịu ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu Các nấm men đều phải có khả năng cân bằng áp suất thẩm thấu của môi trường với áp suất nội thể, trường hợp ngược lại, nấm men sẽ bị co nguyên sinh Trong dung dịch đường

saccharose nồng độ 25%, nấm men phải chịu áp suất là 23atm, trong dung dịch đường glucose 25%, áp suất là 58atm

Từng loại nấm men riêng biệt có khả năng chịu đựng áp suất thẩm thấu khác nhau Những nòi nấm lên men nổi, có đặc tính là khả năng chịu đựng áp suất thẩm thấu lớn hơn các nòi khác Những nấm men của giống

Zygosaccharomyces có thể phát triển trong nước nho đặc với hàm lượng

đường từ 50÷80% (tương ứng với áp suất thẩm thấu 120÷250atm), thông thường những nấm men này phát triển trên bề mặt của môi trường

Một số nghiên cứu đã chứng minh rằng, sự gia tăng nồng độ đường trong môi trường sẽ kéo dài thời gian lên men, và hiệu suất rượu

từ một đơn vị đường sẽ giảm, lượng rượu tạo ra không đáng kể Phần lớn với nấm men rượu vang, khi tăng nồng độ đường lên trên 30% thì nhận thấy sự giảm dần hiệu suất cồn etylic, với nồng độ đường quá cao thì quá trình lên men sẽ dừng lại ở 5÷6%V Nguyên nhân là phần lớn tế bào nấm men đã chết do hiện tượng co nguyên sinh Ngoài ra sự lên men trong môi trường có nồng độ đường cao thường dẫn đến hiện tượng acid bay hơi được tạo thành trong môi trường cao hơn Để tránh hiện tượng này cũng như để tăng hiệu suất rượu, lượng đường dư có thể được cho vào từ

từ hoặc chia làm nhiều lần cho vào, thay vì cho vào cùng một lúc [2,4]

d Nồng độ ethanol

Ethanol là sản phẩm chính tạo ra trong quá trình lên men rượu của đường Nhưng nó có thể ức chế hoạt động của nấm men Nồng độ rượu 1,5%V đã phần nào ức chế sự phát triển của nấm men Khi tăng lên đến 5%V thì sự sinh sản bắt đầu ngưng trệ Nếu nồng độ rượu lên đến 7-8%V thì bắt đầu giảm giai đoạn lên men mạnh nhất và bắt đầu lên men giai đoạn yếu

Ảnh hưởng nồng độ ethanol vào các loại nấm men không giống nhau Đa số loại nấm men ở điều kiện nhiệt độ tối ưu chịu được nồng độ cồn khoảng 14÷16%V [2,4]

Bảng 2 6 Giới hạn nồng độ cồn của một số loại nấm men [4]

f Khí SO2

Nấm men so với các loại sinh vật khác, rất bền với SO2 Do đó khí

SO2 thường được xông vào thùng lên men để thanh trùng trong sản xuất rượu vang Tuy nhiên, với nồng độ quá cao, SO2 có thể làm ức chế quá trình lên men của nấm men Để tăng khả năng chịu đựng SO2 của nấm men bằng cách nuôi nấm men liên tục trong những môi trường có hàm lượng SO2 tăng dần để tạo sự thích ứng của nấm men với SO2

Hàm lượng SO2 cao trong môi trường lên men sẽ đình chỉ sự lên men, nhưng nấm men vẫn không chết Nếu cho nấm men vào lại môi trường đã Sunfit hoá thì chúng sẽ bắt đầu phát triển trở lại [2,4]

g Nồng độ O2 của môi trường

Sự cung cấp lượng oxy cần thiết cho giai đoạn phát triển của nấm men, đó là giai đoạn tăng sinh khối nấm men ở giai đoạn đầu khi cho nấm men vào dịch lên men

Độ thoáng khí của môi trường ngược lại rất bất lợi cho quá trình lên men rượu Khi bắt đầu sang giai đoạn lên men, sự lên men phải xảy ra trong giai đoạn yếm khí hoàn toàn Ở điều kiện này, sự phát triển của những vi sinh vật cần oxy bị cản trở (như vi khuẩn acetic, các loại nấm men dại)

Trong môi trường này, sự hô hấp của nấm men bị ức chế và bắt đầu tìm năng lượng cần thiết để lên men Để đáp ứng năng lượng cần thiết, nấm men cần phân hủy một lượng đường lớn và đường sẽ chuyển thành ethanol, CO2 Đó chính là nguyên nhân muốn có được cồn nhiều thì không được thông khí cho môi trường [2,4]

h Nồng độ CO2 trong môi trường

CO2 được hình thành trong quá trình lên men rượu từ đường: Một phần được tồn tại trong môi trường, một phần tách lên trên bề mặt môi trường, một phần tích tụ thành một lớp ngăn cách giữa không khí và môi trường

CO2 tích tụ trong môi trường chỉ làm giảm khả năng sinh sản của nấm men, nhưng không làm yếu khả năng lên men của chúng

Khi môi trường chứa hàm lượng đường cao sẽ cản trở CO2 thoát

ra, dẫn đến ức chế sinh sản của nấm men và hiệu suất lên men thấp CO2nằm trong khoảng không giữa bề mặt môi trường và không khí có tác dụng kiềm chế sự phát triển của những vi sinh vật hiếu khí gây hại Do vậy, các thùng lên men phải dùng nút bằng nguyên liệu đặc biệt, chỉ cho phép CO2 bay ra mà không cho không khí vào [2,4]

2.2.2.6 Quy trình sản xuất rượu vang

Lên men chính Hiệu chỉnh dịch lên men

Làm dập, nghiền

Sulfit hóa

Ép

Lên men phụ Lọc

Ủ

Lọc

Thanh trùng Chiết rót