TUYỂN CHỌN CHỦNG NẤM MEN CÓ KHẢ NĂNG LÊN MEN VANG PHỐI HỢP TỪ TÁO MÈO VÀ NHO

Ảnh hưởng của hàm lượng đường tới quá trình lên men vang phối hợp táo mèo và nho Cabernet sauvignon...32 3.4.2.. Ảnh hưởng của hàm lượng men giống tới quá trình lên men vang phối hợp táo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA SINH - KTNN

- -

NGUYỄN THỊ HUYỀN

TUYỂN CHỌN CHỦNG NẤM MEN

CÓ KHẢ NĂNG LÊN MEN VANG PHỐI HỢP TỪ TÁO MÈO VÀ NHO

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Vi sinh vật học

Người hướng dẫn khoa học

TS NGUYỄN QUANG THẢO

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình hoàn thành khóa luận tốt nghiệp, ngoài sự nỗ lực và cố gắng của bản thân, tôi còn nhận được sự giúp đỡ vô cùng quý báu từ phía nhà trường, khoa và đặc biệt là các thầy, cô giáo Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới:

Ban lãnh đạo, các thầy cô trong tổ vi sinh vật Khoa Sinh-KTNN trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, cùng sự phối hợp giúp đỡ nhiệt tình của các anh, chị, bạn trong nhóm luận văn vi sinh

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS.Đinh Thị Kim Nhung và thầy giáo TS.Nguyễn Quang Thảo, giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 12 tháng 05 năm 2015

Sinh viên

Nguyễn Thị Huyền

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những gì viết trong khóa luận này đều là sự thật Đây

là kết quả của riêng tôi Tất cả các số liệu trong bảng biểu và hình ảnh đều được thu thập từ thực nghiệm, qua xử lý thống kê, không có số liệu sao chép hay bịa đặt, không trùng với kết quả của bất kỳ tác giả nào đã công bố dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Quang Thảo và PGS.TS Đinh Thị Kim Nhung

Trong đề tài, tôi có sử dụng một số dẫn liệu của một số tác giả khác, tôi xin phép các tác giả được trích dẫn để bổ sung cho luận văn của mình

Nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Xin trân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 12 tháng 05 năm 2015

Sinh viên

Nguyễn Thị Huyền

BẢNG CHỮ CÁI VIẾT TẮT TRONG KHÓA LUẬN

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 2

LỜI CAM ĐOAN 3

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Nội dung nghiên cứu 3

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3

5 Điểm mới của đề tài 3

CHƯƠNG 1 4

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Tổng quan về đối tượng 4

1.1.1 Táo mèo và nho Cabernet sauvignon 4

1.2 Khái quát chung về lên men rượu vang 5

1.2.1 Khái niệm rượu vang 5

1.2.2 Thành phần và giá trị dinh dưỡng của rượu vang 5

1.2.3 Nguyên liệu sản xuất rượu vang 5

1.2.4 Phân loại vang 6

1.3 Hệ vi sinh vật tham gia vào quá trình lên men 6

1.3.1 Nấm men 7

1.3.2 Vi khuẩn lactic 10

1.3.3 Nấm mốc 10

1.3.4 Vi sinh vật làm hỏng vang 10

1.3.5 Bệnh vang 10

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men 11

1.4.1 Nguồn cacbon 11

1.4.2 Nguồn photpho vô cơ 12

1.4.3 Nguồn nitơ vô cơ 12

1.4.4 Nguồn oxi 12

1.4.5 Các nguyên tố khoáng 12

1.4.6 Nước 12

1.4.7 Các vitamin 12

1.5 Yêu cầu của việc lựa chọn chủng nấm men lên men vang 12

1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 13

1.6.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ 13

1.6.2 Ảnh hưởng của hàm lượng đường và men giống 13

1.6.3 Ảnh hưởng của độ pH 14

1.6.4 Ảnh hưởng của nồng độ cồn 14

1.6.5 Ảnh hưởng của thời gian lên men 14

1.6.6 Những biến đổi sinh lí, sinh hóa, vi sinh trong quá trình lên men rượu vang 14

1.7 Tình hình sản xuất rượu vang 15

1.7.1 Tình hình sản xuất rượu vang trên thế giới 15

1.7.2 Tình hình sản xuất rượu vang trong nước 17

CHƯƠNG 2 19

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

2.1 Đối tượng nghiên cứu 19

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 19

2.2 Hóa chất, dụng cụ thiết bị 19

2.2.1 Hóa chất 19

2.2.2 Dụng cụ thiết bị 19

2.3 Môi trường 19

2.3.1 Môi trường Hansen (môi trường phân lập, MT1)(g/ml) 19

2.3.2 Môi trường nhân giống (môi trường 2, MT2) (g/ml) 20

2.3.3 Môi trường lên men (Môi trường 3, MT3) (g/ml) 20

2.4 Phương pháp nghiên cứu 20

2.4.1 Các phương pháp vi sinh 20

2.4.2 Phương pháp hóa học 22

2.5 Phạm vi nghiên cứu 23

2.6 Địa điểm nghiên cứu 23

2.7 Thời gian nghiên cứu 23

CHƯƠNG 3 24

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 24

3.1 Phân lập chủng nấm men có khả năng lên men vang phối hợp từ táo mèo và nho Cabernet sauvignon 24

3.1.1 Các tỷ lệ phối hợp hai nguyên liệu táo mèo và nho Cabernet sauvignon dùng trong thí nghiệm 24

3.1.2 Phân lập chủng nấm men có khả năng lên men vang phối hợp từ táo mèo và nho Cabernet sauvignon 24

3.2.2 Tiêu chuẩn chọn chủng nấm men có khả năng lên men vang phối hợp táo mèo và nho Cabernet sauvignon 26

3.3 Nghiên cứu động thái phát triển của chủng nấm men H1 trong môi trường nhân giống 30

3.4 Ảnh hưởng của một số nhân tố ảnh hưởng tới quá trình lên men vang phối hợp táo mèo và nho Cabernet sauvignon 32

3.4.1 Ảnh hưởng của hàm lượng đường tới quá trình lên men vang phối hợp táo mèo và nho Cabernet sauvignon 32

3.4.2 Ảnh hưởng của hàm lượng men giống tới quá trình lên men vang phối hợp táo mèo và nho Cabernet sauvignon 35

3.5 Lên men với quy mô phòng thí nghiệm và xây dựng quy trình sản xuất vang táo mèo và nho Cabernet sauvignon 39

3.5.1 Lên men với quy mô phòng thí nghiệm 39

3.5.2 Quy trình công nghệ sản xuất rượu vang táo mèo và nho Cabernet Sauvignon 40

3.5.3 Thuyết minh công nghệ 40

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của một số loại quả 6

Bảng 3.1 Các tỷ lệ phối hợp dịch siro táo mèo và nho Cabernet sauvignon 24 Bảng 3.2 Hoạt lực lên men của 3 chủng nấm men H1, H2, H3 27

Bảng 3.3 Khả năng kết lắng của 3 chủng nấm men H1, H2, H3 28

Bảng 3.4 Khả năng lên men đường của 3 chủng nấm men H1, H2, H3 29

Bảng 3.5 Khả năng lên men ở các độ pH khác nhau của 3 chủng nấm men H1, H2, H3 29

Bảng 3.6 Khả năng tạo hương thơm và độ trong của 3 chủng nấm men 30

Bảng 3.7 Tổng hợp các kết quả của 3 chủng nấm men 30

Bảng 3.8 Động thái phát triển của chủng nấm men H1 31

Bảng 3.9 Ảnh hưởng của hàm lượng đường tới quá trình nhân giống của chủng nấm men H1 33

Bảng 3.10 Động thái lên men của chủng nấm men H1 36

Bảng 3.11 Ảnh hưởng của hàm lượng men giống đến sự biến động số lượng tế bào trong thời gian 72h của chủng S.cerevisiae 38

Bảng 3.12 Ảnh hưởng của hàm lượng men giống tới quá trình lên men vang táo mèo và nho Cabernet sauvignon 39

Bảng 3.13 Kết quả phân tích rượu thành phẩm 39

DANH MỤC HÌNH

Hình 3.1 Ảnh chụp nấm men trên môi trường thạch nghiêng 25Hình 3.2 Ảnh chụp khuẩn lạc nấm men H1 trên môi trường thạch đĩa 25Hình 3.3 Ảnh chụp tế bào nấm men H1 trên kính hiển vi quang học 26Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn động thái phát triển của chủng nấm men trong môi

trường nhân giống 32Hình 3.5 Biểu đồ biểu diễn hàm lượng đường sót trong dịch lên men ở các

hàm lượng đường khác nhau 34Hình 3.6 Biểu đồ biểu diễn hàm lượng cồn trong dịch lên men ở các hàm

lượng đường khác nhau 34Hình 3.7 Biểu dồ biểu thị độ pH trong dịch lên men ở các hàm lượng đường

khác nhau 35Hình 3.8 Động thái sinh trưởng của quá trình lên men 37Hình 3.9 Động thái sinh trưởng của chủng nấm men H1 ở các hàm lượng

đường khác nhau 39

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Từ xa xưa, con người đã biết cách tạo ra rượu và sử dụng rượu mặc dù chưa hiểu biết rõ bản chất và quá trình tạo ra rượu Rượu đã trở thành một thứ

đồ uống phổ biến và ưa chuộng trên toàn thế giới

Hằng năm trên thế giới xuất khoảng 29 tỷ lít rượu vang Trong đó các nước sản xuất nhiều nhất là: Pháp, Ý, Angiêri [17] Tuyệt đại đa số các loại rượu vang sản xuất từ quả nho nên danh từ “vang nho” đồng nghĩa với danh

từ vang Ở các nước nhiệt đới nóng ẩm như nước ta thì diện tích trồng nho còn hạn hẹp, chất lượng nho còn thấp mà các loại hoa quả nhiệt đới giàu đường, axit, vitmin, khoáng lại rất phong phú Vì vậy, chúng ta có thể sản xuất rượu vang từ các loại quả khác nhau: mơ, vải, táo, dứa… có chất lượng cao và hương vị đặc trưng Ở Việt Nam, nghành sản xuất rượu vang mới thực

sự bắt đầu từ những năm 80 của thế kỷ XX và được đánh dấu bằng sự xuất hiện của nhà máy vang Thăng Long, sau đó là một số nhà máy khác: vang Gia Lâm, vang Đà Lạt…

Thực tế cho thấy phần lớn các loại quả chứa đường, axit, vitamin, khoáng…

và không độc hại đều có thể sử dụng để lên men vang, nhưng để có vang tốt thì không phải loại quả nào cũng làm được Do đó việc lựa chọn nguyên liệu phù hợp với yêu cầu công nghệ và cho sản phẩm vang có chất lượng cao, từng bước hội nhập vào thị trường khu vực và quốc tế cho đến nay vẫn là vấn đề cấp thiết đối với nghành sản xuất vang ở nước ta

Nho Cabernet sauvignon là một giống nho nhỏ, tròn, có màu đen với

vỏ rất dày và cứng cáp Chính những đặc tính đó kết hợp với hương vị được

ưa thích nên Cabernet sauvignon là một trong những loại nho đỏ làm rượu

vang phổ biến nhất trên thế giới Lớp vỏ đặc biệt dày của giống nho này mang

lại cho rượu vang nồng độ tannin khá cao, nhờ vậy làm cho loại rượu vang này có đặc tính biến đổi theo thời gian Rượu vang mới được làm từ loại nho này có cấu trúc vững chắc và có vị chát rất khó dùng [25].

Hiện nay, ở một số tỉnh miền núi nước ta có cây táo mèo cho quả có vị thơm rất đặc trưng Yên Bái là một trong tỉnh cho sản lượng táo mèo lớn Trong đó chỉ có khoảng 30-35% tổng sản lượng quả thu hoạch được sử dụng vào hình thức: ăn trực tiếp, ngâm rượu, ngâm dịch siro… số còn lại thường bị

bỏ phí do không có nguồn tiêu thụ tại chỗ, vận chuyển khó khăn hoặc giá thành rẻ Trong khi đó đời sống bà con các dân tộc ở những nơi này còn gặp nhiều khó khăn

Mỗi loại quả khi lên men sẽ cho ra một loại vang riêng với hương vị đặc trưng Nhưng nếu kết hợp khéo léo giữa các loại quả khác nhau (ví dụ

như táo mèo và nho Cabernet sauvignon) thì có thể tạo ra một loại vang mới

có chất lương cao hơn và cho hương vị độc đáo Nghành sản xuất vang ở Việt Nam đang trên đà phát triển với ngày càng nhiều sản phẩm phong phú cả về chủng loại lẫn chất lượng Tuy nhiên đây là ngành sản xuất khá mới và đang

trên đường tìm kiếm nguồn nguyên liệu phù hợp Táo mèo và nho Cabernet

sauvignon là hai nguyên liệu hoàn toàn có thể đáp ứng yêu cầu trên Hơn nữa,

khai thác hai loại quả này cho nghành công nghiệp chế biến và rượu vang sẽ góp phần nâng cao thu nhập và cải thiện đời sống cho nhân dân vùng cao (đặc biệt đối với Yên Bái)

Chính vì những lí do trên tôi đã chọn và tiến hành nghiên cứu đề tài:

“Tuyển chọn chủng nấm men có khả năng lên men rượu vang phối hợp hợp từ táo mèo và nho Cabernet sauvignon”

2 Mục đích nghiên cứu

Tuyển chọn được chủng nấm men có khả năng lên men vang phối hợp

táo mèo và nho Cabernet sauvignon.

Đề xuất công trình công nghệ sản xuất rượu vang phối hợp từ quả táo

mèo và nho Cabernet sauvignon.

3 Nội dung nghiên cứu

3.1 Phân lập chủng nấm men có khả năng lên men vang phối hợp táo

mèo và nho Cabernet sauvignon.

3.2 Tuyển chọn và xác định tên khoa học chủng nấm men có khả năng

lên men vang phối hợp táo mèo và nho Cabernet sauvignon.

3.3 Nghiên cứu động thái phát triển của chủng nấm men H1 trong môi trường nhân giống

3.4 Ảnh hưởng của các tác nhân như: hàm lượng đường, hàm lượng

men giống tới quá trình lên men vang phối hợp táo mèo và nho Cabernet

sauvignon.

3.5 Ứng dụng lên men vang phối hợp và xây dựng quy trình sản xuất vang phối hợp ở quy mô phòng thí nghiệm

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

4.1 Tuyển chọn để tìm ra chủng nấm men có đặc tính sinh lý, sinh hóa

có khả năng lên men hỗn hợp táo mèo và nho Cabernet sauvignon.

4.2.Tận dụng nguồn nguyên liệu có sẵn của địa phương nhằm sản xuất một loại vang phù hợp với thị hiếu của người tiêu dung, góp phần làm phong phú thị trường vang trong nước và nâng cao thu nhập cho đồng bào dân tộc vùng cao

5 Điểm mới của đề tài

Tuyển chọn được 3 chủng nấm men Saccharomyces có đường kính

khuẩn lạc lớn đưa vào nghiên cứu, trong đó tôi chọn ra 1 chủng nấm men Saccharomyces tốt nhất có khả năng lên men vang phối hợp từ táo mèo và

nho Cabernet sauvignnon.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan về đối tượng

1.1.1 Táo mèo và nho Cabernet sauvignon

Táo mèo

Hiện nay, ở một số tỉnh miền núi nước ta có cây táo mèo cho quả có vị thơm rất đặc trưng Yên Bái là một trong tỉnh cho sản lượng táo mèo lớn [6] Trong đó chỉ có khoảng 30-35% tổng sản lượng quả thu hoạch được sử dụng vào hình thức: ăn trực tiếp, ngâm rượu, ngâm dịch siro… số còn lại thường bị

bỏ phí do không có nguồn tiêu thụ tại chỗ, vận chuyển khó khăn hoặc giá thành rẻ Trong khi đó đời sống bà con các dân tộc ở những nơi này còn gặp nhiều khó khăn

Nho Cabernet sauvignon

Đây là giống nho nổi tiếng nhất thế giới, được tạo ra nhờ sự kết hợp giữa hai dòng nho Sauvignon trắng và Cabernet Franc Sự lai tạo này được cho là thực hiện từ cách đây hơn 3 thế kỷ tại nơi nào đó trong vùng Gironde – Pháp Giống nho này thích ứng tốt với những điều kiện tự nhiên khác nhau

và được trồng khắp các vườn nho trên thế giới Đặc tính tiêu biểu của giống nho này: Màu đỏ thẫm, có nhiều mùi thơm của trái cassis, rượu vang được làm từ giống nho này khi còn trẻ có màu đỏ gạch, mang nhiều mùi hương gỗ thông tuyết, nó giúp tạo nên những loài vang trữ lâu năm

Chúng có tác dụng giảm cholesteron, bảo vệ thành mạch máu trong cơ thể Điều này giải thích tại sao uống rượu vang đỏ lại có tác dụng tốt cho tim mạch Ngoài ra, nho còn giúp đào thải các chất độc trong cơ thể, làm tăng cường sức đề kháng Nho được sử dụng rất phổ biến, dùng để ăn tươi, dịch siro và chế biến rượu vang [24]

1.2 Khái quát chung về lên men rượu vang

1.2.1 Khái niệm rượu vang

Rượu vang là một sản phẩm lên men không qua chưng cất từ dịch ép trái cây (nho, táo mèo, mơ, dâu) của một số chủng nấm men

1.2.2 Thành phần và giá trị dinh dưỡng của rượu vang

Cồn etanon: Do lên men tự nhiên từ dịch trái cây vì vậy không lẫn

anđehit, este Đọ cồn của rượu vang từ 10% - 13%V, nhiều người uống được

Chất bổ dưỡng: Đường trong rượu vang từ 6,2 g/l – 13,2 g/l, chủ yếu là

đường fructozo, glucozo và một ít galactozo

Chứa một lượng phong phú các loại muối với hàm lượng thấp Chúng giữ vai trò làm tăng hương vị và giá trị dinh dưỡng của rượu vang

Rượu vang giàu vitamin: Vitamin có troang nước hoa quả không bị quá

trình lên men phân hủy

Các axitamin: có vai trò quan trọng đối với sự sinh sản và phát triển

của nấm men Ngoài lượng axitamin có sẵn trong dịch hoa quả, quá trình lên men vang cũng tạo thêm một số axitamin đã làm cho vang thành phẩm có hương vị đặc trưng Các axitamin như: lizin, treonin, valin, … [15]

1.2.3 Nguyên liệu sản xuất rượu vang

Có rất nhiều nguồn nguyên liệu để sản xuất rượu vang Trên thị trường quốc tế có thể nói nho là nguyên liệu phổ biến cho sản xuất rượu vang nho,

nhưng hiện nay rượu vang phối hợp táo mèo và nho Cabernet sauvignon được

sử dụng khá rộng rãi, có nhiều vitamin C, có đầy đủ các chất khoáng và có

lượng protein đáng kể Với nguyên liệu chính táo mèo và nho Caernet

sauvigon ngâm với đường để thu dịch nước quả dùng cho lên men:

Nho: chất lượng tốt hương, vị đậm đà, vị ngọt, nóng của cồn cân đối với

vị chua chát của axit Thành phần hóa học của nho có (%): 10-30 đường (glucose, fructose, saccharose); 0,5-0,7 axit hữu cơ (axit tactaric, axit malic);

0,1-0,9 các chất protein; 0,1-0,5 chất khoáng; có các vitamin C, B1, B2, cùng các chất thơm.

Ngoài nho các loại quả khác như: dâu, dứa, mơ, mận, táo, cũng là nguyên liệu để sản xuất rượu vang [22]

Thành phần hóa học của quả, điều kiện chăm sóc, khí hậu… có ảnh hưởng lớn đến chất lượng rượu vang

Thành phần hóa học của một số loại quả được dẫn ra ở bảng 1.1 [16]

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của một số loại quả

1.2.4 Phân loại vang

Rượu vang là một loại nước giải khát thơm ngon giàu chất bổ dưỡng với độ cồn nhẹ và có hương thơm từ trái cây còn giữ lại trong rượu.hiện nay trên thị trường có nhiều loại rượu vang, để thuận tiện người ta tiến hành phân loại vang theo nhiều cách như màu sắc hàm lượng đường, hàm lượng axit, tiêu chí của chất có ga, tiêu chí tuổi thọ…vì vây chia vang thành hai nhóm là vang có ga và vang không có ga [3], [4], [5]

Căn cứ theo màu sắc của sản phẩm: vang đỏ, vang trắng, vang hồng.Theo tiêu chí hàm lượng đường:

- Vang khô: chứa dưới 2g đường/lít rượu

- Vang bán thô: từ 2g đến 30g đường/lít rượu

- Vang mềm: từ 30g đến 50g đường/lít rượu

- Vang ngọt: trên 50g đường/lít rượu

- Dựa vào tiêu chí của chất có ga: vang êm và vang sủi

1.3 Hệ vi sinh vật tham gia vào quá trình lên men

1.3.1 Nấm men

1.3.1.1 Sơ lược về nấm men

Nấm men là tên chung chỉ nhóm nấm men có cấu tạo và sinh sản bằng cách nảy chồi, cũng có khi theo hình thức phân cắt tế bào Chúng phân bố rộng rãi khắp nơi: đất trồng nho, nơi trồng hoa quả, nơi sản xuất rượu vang, nhất là trong môi trường chứa đường và pH thấp [6]

1.3.1.2 Hình thái và cấu trúc của tế bào nấm men Saccharomyces cereciviae

Hình thái: Tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae (S.cerevisiae) có

dạng hình ovan hoặc hình trứng Kích thước nấm men 2-8µm x 4-10µm Hình dạng này tùy thuộc vào tuổi của tế bào Mặc dù cấu tạo đơn bào nhưng nấm men mang đầy đủ tính chất của một cơ thể sống

Cấu tạo: nấm men có cấu tạo tế bào khá phức tạp, gần giống như tế bào

thực vật Có đầy đủ các cấu tạo thành tế bào, màng tế bào chất, ty thể, riboxom, nhân, không bào và các hạt dự trữ

Thành tế bào: Thành tế bào nấm men được cấu tạo bởi hai lớp phân tử

bao gồm 90% là hợp chất glucan và mannan, phần còn lại là protein, lipit và glucozamin Glucan là hợp chất cao phân tử của D – Glucoza, mannan là hợp chất cao phân tử của D – Manoza Trên thành tế bào có nhiều lỗ, qua đố chất dinh dưỡng được hấp thu và các sản phẩm của quá trình trao đỏi chất được thải ra

Màng nguyên sinh chất: Màng nguyên sinh chất của tế bào nấm men dày

khoảng 8nm có cấu tạo tương tự như màng nguyên sinh chất của vi khuẩn

Tế bào chất: Nấm men cũng như tế bào chất của vi khuẩn, độ nhớt của

tế bào chất cao hơn của nước 800 lần

Nhân tế bào: Nhân tế bào nấm men là điển hình, có dịch nhân bên

trong là chất dịch nhân Cũng như nhân của tế bào sinh vật bậc cao, nhân của

tế bào nấm men ngoài ADN còn có protein và nhiều loại men Hạch nhân của

tế bào nấm men không chỉ có một phân tử ADN như ở vi khuẩn mà có cấu tạo nhiễm sắc thể điển hình và có quá trình phân bào nguyên nhiễm gọi là gián phân Quá trình gián phân gồm bốn giai đoạn như ở sinh vật bậc cao Số lượng nhiễm sắc thể trong tế bào nấm men cũng khác nhau ở tế bào nấm men

S.cerevisiae là nhóm phân bố rộng rãi nhất có nhiễm sắc thể đơn bội n = 17, ở

thể lưỡng bội 2n = 34 Ngoài ra nhiễm sắc thể trong nhân tế bào còn chứa từ

50 – 100 plasmid có cấu tạo một phân tử ADN dạng vòng kín có kích thước 2mm có khả năng sao chép độc lập mang thông tin di truyền

Ty thể: Khác với vi khuẩn, nấm men đã có ty thể giống như ở tế bào

bậc cao, đó là cơ quan sinh năng lượng của tế bào Ty thể của nấm men có hình bầu dục, được bao bọc bởi hai lớp màng, màng trong gấp khúc thành nhiều tấm răng lược hoặc nhiều ống nhỏ làm cho diện tích bề mặt của màng trong tăng lên

Riboxom: có hai loại: loại 80S gồm 2 tiểu thể 60S và 40S nằm trong tế

bào chất, một số khác gắn với màng tế bào chất Một số nghiên cứu chứng minh rằng: Các riboxom gắn với màng tế bào chất có hoạt tính tổng hợp protein cao hơn Loại 70S là loại riboxom có trong ti thể Ngoài các cơ quan trên, nấm men còn có không bào và hạt dự trữ volutin

Bào tử: Nhiều nấm men có khả năng hình thành bào tử, đó là một hình

thức sinh sản của nấm men Có hai loại bào tử : bào tử bắn và bào tử túi [7], [9]

1.3.1.3 Sinh sản của tế bào nấm men

Nấm men sinh sản dưới hai hình thức: vô tính và hữu tính

Sinh sản vô tính gồm: sinh sản bằng hình thức nảy chồi và sinh sản bằng hình thức phân chia Phổ biến nhất là hình thức nảy chồi.Khi tế bào phát triển đến một mức nhất định thì cơ thể của nó đâm ra một chồi mới gọi là mầm (hay chồi) Mầm sinh ra ở một tư thế lệch tâm ở trên đầu tế bào mẹ

Cùng một lúc tế bào có thể đâm ra nhiều chồi, ở mỗi chồi sẽ nhận được một phần chất nhân và chất nguyên sinh của tế bào mẹ, sau đó nó tách ra khỏi tế bào mẹ sống độc lập không tách khỏi mà tạo thành những chồi nhỏ liên kết với nhau tạo thành một chuỗi khuẩn ty giả [8].

Sinh sản hữu tính: do hai tế bào nấm men kết hợp với nhau hình thành hợp tử Hợp tử phân chia thành các bào tử nằm trong nang, nang chín bào tử được phát ra ngoài Nếu hai tế bào nấm men có kích thước giống nhau tiếp hợp với nhau thì được gọi là tiếp hợp đẳng giao, hai tế bào nấm men khác nhau thì được gọi là tiếp hợp dị giao

Nấm men cũng có hình thức sinh sản bằng bào tử Bào tử túi được hình thành trong túi bào tử nhỏ gọi là nang, trong nang có từ 1-8 bào tử đôi khi có đến 12 bào tử Đó là quá trình tạo bào tử riêng rẽ không qua quá trình tiếp hợp Bào tử sau khi ra khỏi túi gặp điều kiện thuận lợi sẽ phát triển thành tế bào nấm men mới Tiếp theo là quá trình nảy chồi [9]

1.3.1.4 Vai trò của chủng nấm men S.cereviae tới quá trình lên men rượu vang

Nấm men có thể sử dụng đường glucose và fructose trong dịch quả và chuyển hóa chúng theo con đường đường phân pyruvat Qúa trình này cung cấp năng lượng và chất khử để phục vụ sinh tổng hợp cho tế bào.Trong điều kiện kỵ khí, nấm men loại CO2 khỏi pyruvat trong phản ứng xúc tác bởi enzyme pyruvat decarboxylase tạo ra axetanlđehyt và CO2

Tiếp theo, acetalđehyt khử thành ethanol dưới tác động của enzyme alcohol ddehydrogenaasse và NADH

1.3.2 Vi khuẩn lactic

Trong dịch quả cũng như trong rượu vang có rất nhiều vi khuẩn Những loại này có tác dụng cải tạo hương vị cho rượu vang hoặc làm xấu hương vị, thậm trí làm hỏng rượu vang

Đặc biệt có sự tham gia của vi khuẩn lactic Vi khuẩn lactic trong dịch quả cũng như trong vang thường gặp khá nhiều loại vi khuẩn lactic, trong đó

có nhiều loài cần thiết cho quá trình sản xuất rượu vang từ các loại quả giàu axit malic Ví dụ các chủng vi khuẩn lên men lactic thuộc các giống

Pediococus và Leuconostoc Ngày nay, người ta xác định cả các vi khuẩn

lactic đồng hình như : Lactobacillus plantanrum, L.casie và các chủng lên men lactich dị hình: L.buchneri, L.brevis đều có thể lên men [13].

1.3.3 Nấm mốc

Phát triển ở quả, chất bã của quá trình sản xuất rượu vang, thùng chứa

thiết bị hoặc không khí mang đến Đại diện: chi Rhizopus, Aspergillus.

1.3.4 Vi sinh vật làm hỏng vang

Một số vi sinh vật tồn tại khá nhiều trong rượu vang gây hỏng rượu vang, vang bị đục, có vị chua gắt, mùi khó chịu như: Bacterium gracile, Acetobacter xylium, Acetobacter aceti [7]

1.3.5 Bệnh vang

Là hiện tượng rượu vang bị chua chất lượng rượu vang bị giảm rất nhanh Nguyên nhân là do vang bị tiếp xúc với không khí và do dưới tác dụng của vi khuẩn axetic đã biến cồn thành axit axetic Hoặc có thể do vi sinh vật lên men trong điều kiện kỵ khí gây ra [20]

Một số bệnh vang thường gặp:

Bệnh vang dính

Đặc điểm: vang chảy không đều, lỏng như nước mà dính lại như hồ Bệnh này thường kéo dài hơn bệnh chua và bệnh đắng Do vi khuẩn lactic đặc

biệt là do Leuconostoc tiết ra một loại đường riêng là dextran gây nên bệnh

vang dính

Bệnh vang đắng

Đặc điểm: Rượu vang có vị chua và có vị vang đắng Do vi khuẩn lactic phá hủy glixerin tạo thành acrolrin

Vang chua lactic

Đặc điểm: Rượu có mùi khó chịu Khi quả quá ngọt hoặc cho thêm quá nhiều đường, kĩ thuật lên men thấp, làm cho nấm men ngừng hoạt động, hoặc

do cấy nấm men chưa đủ, nhiệt độ cao và thiếu oxy, vi khuẩn lactic sẽ chuyển hóa đường khử thành đường manit và axit bay hơi

Vang có màu đục không trong Do xuất hiện những kết tủa màu trong rượu hay sự oxy hóa của thành phần polyphenol có trong nguyên liệu làm rượu, hoặc do sự tạo thành kết tủa bông protein của thành phần tanin trong rượu và một số dạng kết tủa khác

Nguồn cacbon cung cấp chủ yếu cho nấm men Saccharomyces

cerevisia được lấy chủ yếu từ các nguồn đường: glucoza, saccharoza,

fructoza

Nguồn cacbon đáp ứng được 3 nhu cầu cơ bản của nấm men:

- Sản sinh ra năng lượng thông qua quá trình oxi hóa khử.

- Tạo thành những tiền chất

- Tham gia vào các quá trình oxi hóa khử

1.4.2 Nguồn photpho vô cơ

Photpho có vai trò quan trọng đối với tế bào nấm men, là nguyên liệu tổng hợp acid nucleic, các enzyme, các hợp chất cao năng ATP,

1.4.3 Nguồn nitơ vô cơ

Nitơ là thành phần cấu tạo nên tế bào Nguồn nitơ dược nấm men lấy từ các hợp chất vô cơ và hợp chất hữu cơ Do vậy, khi nhân giống nấm men người ta thường bổ sung thêm lyzin,arginin hoặc (NH4)2SO4 để tăng cường khả năng sinh sản cho nấm men [14]

1.4.4 Nguồn 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 môi trường đủ

lượng oxi nấm men phân hủy đường dùng làm nguồn năng lượng và cấu tạo

tế bào tăng sinh sinh khối

1.4.5 Các nguyên tố khoáng

Sự trao đổi của tế bào nấm men cần các nguyên tố khoáng như: Ca, P,

Mg, S, chúng đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành màng và nhân tế bào Ca, Mg là trung tâm chuyển hóa của nhiều loại enzyme tham gia vào quá trình chuyển hóa đường thành rượu

1.5 Yêu cầu của việc lựa chọn chủng nấm men lên men vang

Có năng suất lên men cao, tốc độ lên men lớn.

Chịu cồn cao.

Chịu pH thấp.

Có hương thơm đặc trưng.

Dễ lắng trong và dễ lọc.

1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

1.6.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ lên men có ảnh hưởng trực tiếp đến các phản ứng sinh hóa trong tế bào nấm men

Nếu nhiệt độ < 200C: sự lên men diễn ra chậm chạp, độ rượu được tạo thành thấp

Nhiệt độ < 100C: không diễn ra quá trình lên men

Nhiệt độ ở 350C: nguy hiểm cho quá trình lên men, nấm men mặc dù không chết nhưng mất tác dụng

Nhiệt độ > 350C: quá trình lên men dừng lại, lượng đường sót lại còn cao, vi khuẩn hoạt động, đặc biệt là nhiều vi khuẩn chuyển hóa đường thành axit acetic gây chua, làm giảm chất lượng vang

Nhiệt độ thích hợp nhất cho nấm men phát triển là 26-280C [20]

1.6.2 Ảnh hưởng của hàm lượng đường và men giống

Hàm lượng đường thích hợp cho lên men vang là 12-25%V và tới 30%V sẽ ức chế mạnh mẽ quá trình lên men Tỷ lệ các loại đường có trong dịch lên men cũng ảnh hưởng lớn tới tốc độ và hiệu suất lên men, glucose là loại đường phù hợp nhất cho sự sinh sản và phát triển của nấm men cũng như quá trình lên men rượu vang, tiếp đó là đường fructose và saccharose Vì vậy quả có chứa hàm lượng đường khử càng cao thì càng có lợi cho quá trình lên men cũng như đến chất lượng vang thành phẩm [14]

Hàm lượng men giống : hàm lượng men giống đóng vai trò quan trọng đến quá trình sinh trưởng cũng như quá trình lên men của nấm men Hàm lượng tế bào nấm men có trong dịch lên men càng thấp thì thời gian lên men càng kéo dài hơn, dễ bị nhiễm vi khuẩn Ngược lại hàm lượng men giống trong dịch lên men càng cao thì thời gian lên men ngắn hơn, hạn chế được khả

năng nhiễm khuẩn Nhưng hàm lượng men giống quá cao sẽ làm thay đổi thành phần môi trường lên men và sẽ không có lợi cho quá trình lên men và chất lượng rượu vang Nhìn chung, hàm lượng men giống thích hợp cho quá trình lên men khoảng 10% [21].

1.6.3 Ảnh hưởng của độ pH

Trong quá trình nuôi cấy pH môi trường luôn bị biến đổi được điều khiển bởi sự sinh sản của nấm men.Vào giai đoạn cuối cùng pH tăng một ít do điều kiện môi trường bắt đầu khan hiếm chất dinh dưỡng và hoạt lực của enzyme trong tế bào lớn Nấm men lúc đó tự phân huỷ và giải phóng NH3 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 4 – 6

Trong sản xuất rượu vang người ta thường sử dụng môi trường dịch quả có pH 3,0 – 3,5

1.6.4 Ảnh hưởng của nồng độ cồn

Nấm men phát triển tốt nhất ở nồng độ cồn thích hợp là 9 – 14%V Trong quá trình lên men nồng đổ rượu tăng dần sẽ gây ức chế hoạt động sống của nấm men và kìm hãm hoạt động của nhiều loại enzyme chuyển hoá đường thành rượu.Vì vậy, khả năng chịu cồn và lên men tốt trong môi trường

có nồng độ cồn thích hợp là một tiêu chí để tuyển chọn chủng nấm men cho quá trình sản xuất rượu vang [14]

1.6.5 Ảnh hưởng của thời gian lên men

Thời gian là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm vang Trong thời gian lên men chính, nếu thời gian lên men quá ngắn, lượng cồn tạo ra quá ít Trong thời gian lên men phụ, nếu thời gian lên men không

đủ để hương hình thành, mùi vang sẽ không đặc trưng Nhìn chung thời gian lên men chính tốt nhất là 7 – 20 ngày Thời gian lên men phụ và tàng trữ vang phải vài tháng trở lên [1]

1.6.6 Những biến đổi sinh lí, sinh hóa, vi sinh trong quá trình lên men

- Giai đoạn 1: Biến đổi glucozo thành fructozo – 1,6 điphotphat dưới tác

dụng của enzym hexokinaza và isomeraza

- Giai đoạn 2: Từ fructozo – 1,6 điphotphat biến đổi thành 3 –

photphoglixeraldehit và photphodioxiaxeton dưới tác dụng của enzim andolaza

- Giai đoạn 3: Trước hết là 3 – photphoglixeraldehit sẽ biến đổi thành

photphoglyxerat và tiếp tục biến đổi thành 2 - photphoglyxerat nhờ xúc tác của các enzim photphoglyxeratmutaza Sản phẩm cuối cùng của giai đoạn này

là sự biến đổi 2 – photphoglyxerat thành axit piruvic dưới tác dụng của enzim andolaza và kinaza

- Giai đoạn 4: Axit piruvic phân cắt thành axetaldehit đồng thời giải

phóng CO2 dưới tác dụng của enzimdecacboxylaza

- Giai đoạn 5: Tạo thành etanol từ axetandehit nhờ tác dụng của enzim

alcoldehydrogenaza [2]

1.7 Tình hình sản xuất rượu vang

1.7.1 Tình hình sản xuất rượu vang trên thế giới

Rượu gắn liền với đời sống văn hóa, tâm linh, kinh tế, xã hội của mỗi cộng đồng Do tác động quá lớn của rượu tới sức khỏe, đời sống con người nên việc nghiên cứu, sản xuất rượu vang không ngừng được hoàn thiện phát triển và có nững nét đặc thù riêng của mỗi nước, mỗi cộng đồng quốc gia Sản xuất rượu trên thế giới có tốc độ gia tăng mạnh trong vài năm trở lại đây, do nhiều nguyên nhân khác nhau nhưng chủ yếu do mức sống người dân tăng

lên, tốc độ tăng dân số, tiến bộ của khoa học công nghệ làm cho chất lượng, sản lượng rượu vang tăng, giá thành hạ.Theo thống kê của hiệp hội vang quốc tế: năm 1995 mức tiêu thụ bình quân theo đầu người của một số quốc gia như sau: CH.Pháp ≈ 62 lít/năm; Italia ≈ 62 lít/năm; Bỉ ≈ 60 lít/năm; Bồ Đào Nha ≈

60 lít/năm; Argentina ≈ 45 lít/năm

Ở thị trường Châu Á và Châu Úc năm 1995 với sản lượng 1 tỷ lít thì: Trung Quốc 300 triệu lít, Úc khoảng 500 triệu lít, Newzealand 50 triệu lít, Nhật Bản 50 triệu lít còn lại là một số quốc gia khác như Thái Lan, Malaysia, Indonesia, Philippin đều đạt trên 10 triệu lít…

Trong vài năm gần đây, rượu vang của Ấn Độ và Trung Quốc đã ra nhập thị trường quốc tế và sắp tới sản phẩm của họ sẽ được bày bán tại các quốc gia vốn nổi tiếng về rượu vang như Pháp, Mỹ, Hiện nay, mỗi năm Ấn

Độ xuất khẩu hơn 250.000 chai vang hảo hạng [25]

Rượu vang là sản phẩm được ưa chuộng trên thế giới vì hầu hết trong tất cả các buổi lễ gia đình nó là một trong những đồ uống không thể thiếu được Nó trở thành thức uống xa xưa của người Âu – Mĩ Trong đó Châu Âu đứng đầu thế giới về sản xuất rượu vang với 80%, tổng sản lượng rượu vang thế giới, Châu Mĩ 14%, Châu Phi 5%, Châu Á – Úc 0.5% Thị trường rượu vang theo số liệu thống kê năm 2001 được thể hiện ở bảng dưới đây:

có thể được coi là tương đối cao, mang đến hy vọng về một sản lượng vang cao trong những năm kế tiếp.

1.7.2 Tình hình sản xuất rượu vang trong nước

Hiện nay, rượu vang nước ta cũng đã trở thành thức uống phổ biến trong những bữa tiệc Theo thống kê của hiệp hội Rượu Bia và Nước giải khát Việt Nam, hiện cả nước có hơn 15 doanh nghiệp sản xuất và đóng chai rượu vang với sản lượng vang mỗi năm tăng khoảng 12-13 triệu lít Bên cạnh đó Việt Nam cũng đã đang có sự góp mặt của các thương hiệu vang nổi tiếng trên thế giới như: vang Đà Lạt, Anh Đào… Việt Nam là một quốc gia đông dân, vì thế sức tiêu thụ rất lớn và là nước có tiềm năng trong thu hút khách du lịch, có vùng nhiệt đới khí hậu ẩm nên nghề trồng nho sản xuất rượu vang chỉ phát triển ở một số vùng khí hậu thích hợp như Ninh Thuận và Bắc Bình Thuận Tuy nhiên, nho quả Việt Nam có độ chua cao, chất lượng nho còn thấp Bên cạnh nguyên liệu là quả nho, các loại quả nhiệt đới như: Xoài, mơ, dứa, dâu, táo mèo,…cũng rất thích hợp để sản xuất vang Tuy vậy, vang của Việt Nam thường lên men bằng siro dịch quả nên chất lượng không cao (do mất đi hương, vị của quả tươi) Bên cạnh đó còn có phương pháp lên men bằng cả xác quả sẽ mang lại mùi hương và vị đặc trưng của từng quả sản xuất rượu vang

Mức độ sản xuất rượu vang của Việt Nam còn thấp, đến năm 2002, trong nước hiện có khoảng 10 doanh nghiệp sản xuất rượu vang và ước tính tổng sản lượng vang sản xuất tại Việt Nam chỉ đạt 12,5 triệu lít Theo hiệp hội rượu bia và nước giải khát Việt Nam, năm 2007 trong nước có hơn 15 doanh nghiệp sản xuất rượu vang với sản lượng mỗi năm khoảng 12 – 13 triệu lít Trên thị trường, ngoài các sản phẩm vang của người Việt như: vang

Đà Lạt, vang Đông Đô, vang Thăng Long,… còn có rất nhiều sản phẩm vang nhập từ nước ngoài như: Pháp, Úc, Chile, Mỹ,…