Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu vang cacao (2)

Quá trình nghiên cứu bao gồm khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng trong giai đoạn lên men chính của rượu vang cacao: – Khảo sát thời gian cấy giống cũng như tỷ lệ giống cấy vào dịch lên men.

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ths Huỳnh Quang Phước

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Đề tài tốt nghiệp là một công trình nhỏ nhưng lại mang ý nghĩa lớn lao đối với sinh viên ngành công nghệ thực phẩm Nó được đúc kết từ những kiến thức suốt 4 năm học cũng như những kinh nghiệm thực tế Đóng góp vào công trình này là sự quan tâm không nhỏ của rất nhiều người

Nhân đây, tôi xin đặc biệt cảm ơn: sự tận tâm hướng dẫn của thầy Huỳnh Quang Phước, cùng Thầy cô Khoa công nghệ thực phẩm Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh

Sự hỗ trợ nhiệt tình từ giáo viên quản lý và các bạn nghiên cứu chung tại phòng thí nghiệm vi sinh

Xin chân thành cảm ơn cơ sở thu mua và lên men cacao tại xã An Khánh, huyện Châu Thành, tỉnh Bến Tre đã nhiệt tình hỗ trợ cung cấp nguyên liệu trong suốt thời gian thực hiện

đề tài

Cuối cùng là lời cảm ơn sâu sắc vì sự hỗ trợ lớn lao từ cha mẹ về tất cả phương diện để hoàn thành tốt đề tài

Trần Vũ Hồng Liên

Sau 15 tuần thực hiện đề tài: “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình lên men rượu vang cacao” với sự hướng dẫn của thầy Huỳnh Quang Phước Trong đó, 8 tuần nghiên cứu tại phòng thí nghiệm vi sinh – Khoa Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh

Nguồn nguyên liệu chính là phế liệu thu được từ quá trình lên men hạt cacao Đây là loại phế liệu có nồng độ chất khô ban đầu khá cao, độ chua thích hợp để chế biến một loại rượu vang khá hấp dẫn

Quá trình nghiên cứu bao gồm khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng trong giai đoạn lên men chính của rượu vang cacao:

– Khảo sát thời gian cấy giống cũng như tỷ lệ giống cấy vào dịch lên men

– Nồng độ chất khô thích hợp để tiến hành lên men

– pH đầu của dịch lên men

– Thời gian kết thúc quá trình lên men chính

Kết quả quá trình nghiên cứu:

– Thời gian cấy giống vào dịch lên men là 16 giờ sau khi nhân giống cấp 2, tỷ lệ nấm men cấy vào 6% so với dịch lên men, mật độ giống ban đầu là 250 triệu tế bào/1ml canh trường Số lượng tế bào trong dịch lên men là 16,2 triệu tế bào/1ml

– Nồng độ chất khô ban đầu được điều chỉnh ở 22oBx,

– pH ban đầu là 3,90 và thời gian kết thúc quá trình lên men chính là 6 ngày – Thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ phòng thí nghiệm khoảng 28 ÷ 28,5oC – Sản phẩm rượu vang cacao có hương thơm nhẹ của cacao và đậm đà của cồn, vị hài hòa, hậu vị dịu, dễ chịu

BIỂU ĐỒ Trang

Biểu đồ 2.1 Biểu đồ phân bố khu vực trồng cacao trên thế giới 4

Biểu đồ 2.2 Tình hình sản xuất cacao trên thế giới 11

Biểu đồ 2.3 Những quốc gia tiêu thụ cacao mạnh trên thế giới 12

Biểu đồ 2.4 Đường cong sinh trưởng đặc trưng của nấm men 19

Biểu đồ 4.1 Đường cong sinh trưởng của tế bào nấm men 48

Biểu đồ 4.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm 51

Biểu đồ 4.3 Ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm 54

Biểu đồ 4.4.Ảnh hưởng của pH ban đầu đến các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm 58

Biểu đồ 4.5 Ảnh hưởng của thời gian lên men chính đến các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm 62

BẢNG Bảng 2.1 Phân loại cacao 4-5 Bảng 2.2 Thành phần hóa học của nhân hạt sống 8

Bảng 2.3 Thành phần hóa học lớp cơm nhầy của cacao 9

Bảng 2.4 Sản lượng cao cao trên thế giới 11

Bảng 2.5 Một số enzyme thủy phân trong tế bào nấm men S cerevisiae 18

Bảng 2.7 Các quốc gia sản xuất rượu vang lớn trên thế giới 27

Bảng 3.1 Công thức môi trường Hansen 33

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát quá trình sinh trưởng của nấm men 37

Bảng 4.1 Kết quả khảo sát nguyên liệu dịch cacao 46

Bảng 4.2 Mật độ tế bào nấm men 47

Bảng 4.3 Thống kê ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến độ cồn và hàm lượng đường sót của sản phẩm 49

Bảng 4.5 Ảnh hưởng của tỉ lệ giống cấy lên các chỉ tiêu hóa lý sau lên men 51 Bảng 4.6 Thống kê ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu đến độ rượu và hàm lượng đường sót của sản phẩm 52 Bảng 4.7 Thống kê ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu đến các chỉ tiêu chất lượng cảm quan của sản phẩm 53 Bảng 4.8 Ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu lên một số chỉ tiêu hóa lý của rượu 54 Bảng 4.9 Kết quả thống kê ảnh hưởng của pH đến độ cồn và hàm lượng đường sót của sản phẩm 56 Bảng 4.10 Thống kê ảnh hưởng của pH đến các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm 57 Bảng 4.11 Ảnh hưởng của pH đến chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm 58 Bảng 4.12 Thống kê ảnh hưởng của thời gian lên men chính đến độ cồn và hàm lượng đường của sản phẩm 60 Bảng 4.13 Thống kê ảnh hưởng của pH đến các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm 61 Bảng 4.14 Ảnh hưởng của thời gian lên men chính đến một số chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm 62 Bảng 4.15 Kết quả đánh giá chất lượng chỉ tiêu hóa học của sản phẩm rượu vang cacao non kiểm tra theo TCVN (7045 : 2002) 63 Bảng 4.16 Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm rượu vang cacao non kiểm tra theo TCVN (7045 : 2002) 64 Bảng 4.17 Kết quả đánh giá cảm quan trung bình của mẫu sản phẩm 64

SƠ ĐỒ

Quy trình công nghệ khảo sát quá trình lên men vang cacao 30

HÌNH Trang

Hình 2.1 Cây cacao 6

Hình 2.2 Hoa cacao 7

Hình 2.3 Trái cacao nguyên và đã bổ đôi 8

Hình 2.4 Cấu tạo tế bào nấm men 17

Hình 4.1 Mẫu sản phẩm rượu vang cacao 65

Hình C.1a Trữ cacao dưới nền IV Hình C.1b Hạt cacao chuẩn bị lên men IV Hình C.2 Hạt cacao chuẩn bị lên men IV

Hình C.3 Máy lắc IV Hình C.4 Nồi tiệt trùng Autolave IV Hình C.5 Tủ cấy vi sinh IV

Hình C.6 Chiết quang kế cầm tay (Brix kế) IV

Hình C.7 Máy đo pH (pH Mettler Toledo) IV

Hình C.8.Kính hiển vi quang học IV

Hình C.9 Bộ chưng cất cồn IV

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU Cacao là loại cây công nghiệp đã từng có mặt tại Việt Nam, nhưng không mang lại hiệu quả kinh tế Những năm gần đây, do được sự hợp tác và đầu tư của các quốc gia như Hà Lan,

Mỹ, cây cacao đang dần “sống” trở lại và hiện nay nó đang trở thành mục tiêu chính cho bà con nông dân cũng như các nhà sản xuất chuyên chế biến loại hạt giàu giá trị dinh dưỡng này Sự có mặt của cây cacao đã góp phần tăng thu nhập, cải thiện đời sống người dân

Tuy nhiên, do còn quá mới nên ở nước ta chủ yếu là trồng và sơ chế hạt cacao bằng các phương pháp lên men với quy mô hộ gia đình Trong quá trình lên men, đã tạo ra một loại phế liệu là dịch từ cơm cacao Nhưng loại dịch quả này lại tương đối giàu giá trị dinh dưỡng,

vị chua ngọt hài hòa, hương thơm thoang thoảng rất thích hợp để chế biến ra một loại vang khá hấp dẫn

Một số hộ gia đình dùng phương pháp lên men tự nhiên, bổ sung thêm men cơm rượu, men thuốc bắc, đường… bằng cách trộn chung với khối hạt trong quá trình lên men hoặc hứng lấy dịch quả sau đó cô đặc dịch hoặc không cô đặc trước khi bổ sung men vào Làm như vậy cũng chế biến được một loại rượu nhưng chất lượng không ổn định, cảm quan của sản phẩm rất kém, nhất là không an toàn vệ sinh, ngoài ra còn có thể ảnh hưởng đến chất lượng hạt cacao sau khi lên men

Do đó, vấn đề cần đặt ra ở đây là làm thế nào để tận dụng nguồn phế lệu này nhưng vẫn đảm bảo chất lượng của hạt cacao sau lên men Như vậy, vừa không ảnh hưởng đến sản phẩm chính vừa tạo ra được một loại sản phẩm mới dễ dàng tăng thu nhập cho nhà sản xuất cũng như bà con nông dân Ngoài ra, sản xuất vang cacao còn mang ý nghĩa về mặt đa dạng hóa sản phẩm, giúp cây cacao có thể đứng vững vàng hơn Đồng thời, còn tạo ra một sản phẩm mới trong ngành sản xuất rượu vang Về mặt sản xuất, khi tận dụng phế liệu này sẽ tạo ra một quy trình sản xuất khép kín đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm cũng như vấn đề

vệ sinh môi trường

Để đáp ứng các yêu cầu trên, đòi hỏi quá trình lên men cần được kiểm soát kỹ các thông số kỹ thuật Đây cũng chính là phương pháp sản xuất rượu vang đang được ứng dụng rất nhiều hiện nay

Trong điều kiện cho phép, chúng tôi chỉ nghiên cứu khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng trong quá trình lên men chính bao gồm: chủng và tỷ lệ nấm men cấy vào dịch lên men, pH,

nồng độ chất khô trong dịch đầu thích hợp cho quá trình lên men, thời gian kết thúc quá trình lên men chính

Nguồn nguyên liệu (dịch quả cacao) được cung cấp từ vựa thu mua và sơ chế cacao ở tỉnh Bến Tre Với các dụng cụ thiết bị ở phòng thí nghiệm cũng như thời gian giới hạn, chúng tôi không đủ điều kiện để phân tích các chủng vi sinh vật hiện diện trong dịch quả thu được mà chỉ xác định thời gian tốt nhất để thu nhận dịch quả, đảm bảo cho quá trình lên men đạt hiệu suất cao nhất

Nghiên cứu chỉ dừng lại ở giai đoạn kết thúc quá trình lên men chính nên sản phẩm chỉ

ở mức độ được chấp nhận, đảm bảo một số các chỉ tiêu về hóa lý và vi sinh, chưa phải là một sản phẩm rượu vang cacao đã hoàn thiện Quá trình nghiên cứu còn khá nhiều những thiếu sót cũng như một số yếu tố chưa được khảo sát Hy vọng rằng, đề tài sẽ được tiếp tục nghiên cứu để góp phần tạo nên sản phẩm rượu vang cacao hoàn thiện hơn

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Nguyên liệu cacao

2.1.1 Phân loại thực vật cây cacao [11, 23]

Cây cacao có tên khoa học là Theobroma cocoa L Là loài duy nhất trong số 22 loài của thứ Theobroma được trồng và sản xuất

Vì vậy, đa số các nước trồng cacao đều nằm trong vùng có vĩ độ khoảng 15o Bắc Nam Chủ yếu tập trung ở một số khu vực như biểu đồ 2.1

Biểu đồ 2.1 Biểu đồ phân bố khu vực trồng cacao trên thế giới

2.1.3 Giống cacao [9,11]

Hiện nay, có 3 loại cacao chính để sản xuất bột cacao: Forastero, Criolo và Trinitario

Bảng 2.1 Phân loại cacao

Forastero

Chiếm khoảng 80 ÷ 90% sản lượng cacao thế giới

Bắt nguồn từ hạ lưu sông Amazon

Năng suất tương đối cao, là loại kháng sâu bệnh tốt

Chất lượng hạt trung bình

Criollo

Sản lượng chiếm từ 1 ÷ 5% sản lượng thế giới

Xuất xứ từ Trung Mỹ

Trồng nhiều ở Mexico, Nicaragua và Guatemala

Có hương vị đặc biệt nên được xem là loại cacao quý

Dùng sản xuất loại chocolate đắt tiền

Sản lượng kém và thường bị sâu

Trinitario

Chiếm 10 ÷ 15% sản lượng thế giới

Hạt hơi dẹp, chất lượng hạt trung bình

Là loại được lai tạo từ hai loại trên

Giống hiện có ở Việt Nam là Forastero, con lai giữa Forastero và Trinitario Hiện nay,

hệ thống giống được sử dụng rộng rãi là hạt lai F2 và các dòng lai vô tính đã chọn lọc có năng suất cao và kháng sâu bệnh

Trong số các dòng vô tính trên, dòng TD5 có cơm dày, trắng Vì vậy, được nông dân lựa chọn để bán trái ở siêu thị và ven đường Dòng TD8 cho năng suất cao nhất, trái to, ruột lớn, vỏ mỏng

Tóm lại, cacao là cây dài ngày, việc chọn giống tốt cho cacao là rất quan trọng Sự lựa chọn sai lầm sẽ dẫn đến thiệt hại từ 3 ÷ 5 năm Do đó, cần lựa chọn giống vô tính như: TD2, TD3, TD5, TD8 Trong đó, như đã nói ở trên TD5 và TD8 là dòng vô tính có giá trị kinh tế cao nhất

2.1.4 Đặc điểm hình thái sinh lý của cây cacao [11]

2.1.4.1 Thân

Cacao là loại cây thân gỗ nhỏ, cao từ 5 đến 7m, đường kính thân 10 ÷ 18 cm Sinh trưởng tốt dưới bóng che, do đó cần trồng xen với cây kinh tế khác

2.1.4.3 Rễ

Rễ phát triển rất khỏe, thuộc loại rễ cọc Cây được 3 năm tuổi, rễ trụ dài khoảng 1,5 ÷ 2

m Có nhiều rễ con phân nhánh tập trung xung quanh rễ trụ Vì vậy, biện pháp tủ gốc để giữ

và kéo dài ẩm độ trong mùa khô là rất quan trọng đối với việc duy trì hoạt động của lớp rễ con, giúp cho quá trình hấp thu dinh dưỡng và nước

2.1.4.4 Hoa

Hoa mọc ở trên sẹo lá ở thân, cành Cây sau khi trồng khoảng 14 ÷ 20 tháng ra hoa đợt đầu tiên Hoa có cuống dài 1÷ 3 cm, có 5 cánh đều đặn, hoa nở từ 3 giờ chiều hôm trước đến 9 giờ sáng ngày hôm sau

Hoa thụ phấn nhờ côn trùng thuộc họ Ceratopogonidal Loài Forcisomia là loại phổ

biến nhất tham gia thụ phấn Hoa cacao ra nhiều nhưng chỉ thụ phấn và tỷ lệ đậu từ 1 ÷ 5% Phần lớn hoa nở mà không được thụ phấn sẽ rụng sau 48 giờ

Trái non có 5 ngăn trong đó hạt phân chia đều Khi chín, vách ngăn biến mất chỉ còn lại một hốc chứa đầy hạt Trái non thường có hiện tượng khô héo Đây là hiện tượng sinh lý đặc thù của cacao nhằm đảm bảo số lượng trái chín phù hợp mọi giai đoạn phát triển

Từ khi thụ phấn đến khi trái chín kéo dài từ 5 ÷ 6 tháng tùy theo giống

Màu sắc trái khá đa dạng: trái chưa chín có màu xanh, đỏ, tím hoặc xanh đến đỏ tím

Hình 2.3 Trái cacao nguyên và trái đã bổ đôi

Khi trái chín màu xanh chuyển sang vàng, đỏ tím chuyển sang màu da cam

Hình dạng thay đổi từ hình cầu đến dài nhọn hay hình trứng Số lượng rãnh và độ sâu của khía trái thay đổi từ 5 ÷ 10 rãnh Rãnh có thể sâu nhiều, nông hoặc trơn nhẵn

2.1.5.2 Hạt

Đây là thành phần chính của trái cacao

Mỗi trái có từ 30 ÷ 40 hạt và xếp thành 5 dãy

Hạt có vỏ mỏng màu hồng, nhiều đường gân

Kích thước hạt thay đổi tùy theo giống và mùa vụ Hạt phát triển trong mùa khô sẽ có kích thước, trọng lượng nhỏ, hàm lượng chất thấp và tỷ lệ lép nhiều hơn mùa mưa

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của nhân hạt sống

Thành phần

Quốc gia

Độ

ẩm (%)

Chất béo (%)

Tinh bột (%)

Cellu- lose (%)

Pro- tein (%)

Tro (%)

Theo- bromin (%)

Thành phần khác (%)

54,8 54,1 54,6 55,8 52,8 53,7 51,2 52,9

8,4 8,6 8,7 8,5 8,8 8,8 6,5 8,1

2,8 3,1 2,7 2,8 2,3 2,7 2,2 2,5

19,2 19,3 19,4 19,0 20,1 20,5 20,1 20,4

3,2 2,5 2,8 3,0 3,2 2,7 3,1 3,1

1,0 1,1 1,1 1,2 1,1 1,1 1,5 1,4

6,2 6,4 6,1 6,4 6,8 3,3 7,9 8,1 Thành phần khác bao gồm: đường, acid hữu cơ, tannin,

Trong trái cacao có hơn 300 hợp chất dễ bay hơi: những hợp chất tạo mùi quan trọng nhất là những este aliphatic, cacbonyl thơm… Các polyphenol tan trong nước (5 ÷ 10%) như epicatechol, leucoanthocyanin và anthocyanin, bị phân hủy trong các giai đoạn chế biến, tạo thành màu đỏ đặc biệt là “cocoa red”, các tannin catechin, đại diện chính cho catechin là epicatechin, ngoài ra còn galiocatechin, epigaliocatechin

Các amin có hoạt tính sinh học: phenyl - ethyl amin, tyramin, tryptamin…

Các alkaloid: theobromin (0,5 ÷ 2,7%), caffein, trigonellin…Một alkaloid mới nhất vừa được ly trích từ cacao là anandamin có tác dụng tạo sự khoan khoái dễ chịu

Các acid hữu cơ trong cacao (1,2 ÷ 1,6%), tồn tại ở hai dạng: dễ bay hơi và không bay hơi Những acid không bay hơi trong cacao gồm: acid malic, acid tauric, acid ovalic…Trong cacao còn chứa một lượng nhỏ các acid hữu cơ tự do, còn acid dễ bay hơi sẽ bị loại bỏ dần trong quá trình chế biến

2.1.5.3 Cơm cacao [11]

Hạt cacao được bao quanh bởi lớp cơm nhầy Lớp cơm nhầy có vị chua, ngọt, thơm đặc trưng Thành phần hóa học của lớp cơm nhầy:

Bảng 2.3 Thành phần hóa học lớp cơm nhầy của cacao

Vỏ cacao khô, xay nhỏ dùng làm thức ăn cho bò, cừu và dê với tỷ lệ lên đến 50% khẩu phần, heo 30%, gà 20% Bò có thể ăn trực tiếp vỏ tươi thay thế cho khẩu phần cỏ voi Theo BoGhol bột vỏ cacao có thể thay thế bắp và trộn với tỷ lệ 35%

2.1.6.2 Hạt

Là thành phần chính được sử dụng để sản xuất bột cacao, bơ cacao, hoặc dùng cho ngành công nghiệp bánh kẹo, đặc biệt là chocolate, là sản phẩm do sự pha trộn giữa bột

nhão, bơ, đường và các nguyên liệu khác Theo Arman Sadeghpour, một ứng viên tiến sỹ Trường Đại học Tulane (Mỹ), một chất chiết xuất từ bột cacao có thể là chất thay thế hiệu quả cho fluoride trong kem đánh răng

Theo kết luận của nhà khoa học thuộc Trường Đại học Achen (Đức) cho rằng, dùng cacao mỗi ngày có thể giúp cải thiện 30% chức năng mạch máu ở những bệnh nhân tiểu đường Theo các chuyên gia, chính những chất flavonol có trong cacao đã phát huy tác dụng cải thiện mạch máu

2.1.6.3 Cơm cacao

Cơm cacao sẽ cung cấp một lượng dịch do quá trình lên men hạt cacao Dịch quả này

có mùi vị khá đặc trưng so với các loại trái cây khác Vì vậy, có thể dùng để uống tươi, làm siro, hoặc làm nguyên liệu để sản xuất nata thay thế cho nước dừa trong kỹ thuật sản xuất thạch dừa

Đặc biệt, còn có thể chế ra một loại vang cacao khá hấp dẫn

Một số sản phẩm từ hạt cacao như: bột cacao, chocolate, kẹo, bánh nhân chocolate…

2.1.7 Hiện trạng – xu hướng sản xuất và tiêu thụ cacao [3, 11, 24]

2.1.7.1 Trên thế giới

Theo thống kê, các quốc gia có sản lượng cacao lớn nhất thế giới tập trung ở Tây Phi như Bờ Biển Ngà, GhaNa, Nigieria Ở Châu Á, Indonesia là quốc gia có sản lượng cacao lớn nhất

Bảng 2.4 Sản lượng cao cao trên thế giới (ngàn tấn)

Biểu đồ 2.3 Những quốc gia tiêu thụ cacao mạnh trên thế giới (2003/04)

2.1.7.2 Ở Việt Nam

Vào đầu thế kỉ XX cây cacao theo chân người Pháp đến Nam Bộ nhưng không phát triển được Đến khoảng năm 1988 ÷ 1990 cacao quay trở lại với người dân ở đồng bằng sông Cửu Long (Vĩnh Long, Cần Thơ, Tiền Giang, Bến Tre…), diện tích đạt vài ngàn hecta Nhưng do giá cả thị trường không ổn định, hạt cacao không có giá trị kinh tế nên cây cacao

bị đốn bỏ và bị quên lãng

Đầu năm 2004, dự án: “Dịch vụ khuyến nông phát triển cacao bền vững cho các nông hội tại Việt Nam” (Success Alliance Viet Nam) do tổ chức ACDI / VOCA đã đưa cây cacao trở lại với Việt Nam, riêng Bến Tre đã có hơn 500 hecta cacao

Tháng 5/2007, diện tích cacao cả nước đạt 9 ngàn ha

Ngày 21/9/2007, hội thảo hợp tác khu vực Nhà nước và tư nhân giữa Việt Nam và Hà Lan về phát triển bền vững ngành cacao, Hà Lan sẽ hỗ trợ Việt Nam phát triển cây cacao Ông Sharief Mohamed chuyên viên cao cấp Bộ nông nghiệp - Tài nguyên và chất lượng thực phẩm Hà Lan khẳng định nếu có chính sách phù hợp, Việt Nam sẽ trở thành nước sản xuất cacao hàng đầu thế giới Bởi vì, ngoài chất lượng, cacao Việt Nam còn có hương vị đặc biệt Mục tiêu đến năm 2015, diện tích cacao là 60 ngàn ha, sản lượng hạt khô đạt 52 ngàn tấn, kim ngạch xuất khẩu đạt 50 ÷ 60 triệu USD Đến 2020, diện tích cacao 80 ngàn ha, sản lượng hạt khô 108 ngàn tấn, kim ngạch xuất khẩu đạt 100 ÷ 120 triệu USD

2.1.8 Hệ vi sinh vật trong quá trình lên men hạt cacao [3, 7]

Trong dịch quả tự nhiên chưa xử lý, hệ vi sinh vật rất phong phú đa dạng như nấm men

rượu vang: S cerevisiae, S vini, S ovifomis Đây là chủng nấm men chủ yếu có lợi cho quá

trình sản xuất rượu vang sẽ được giới thiệu ở mục [2.4.2] Ngoài ra, còn có một số chủng vi sinh vật khác

2.1.8.1 Nấm men

Nấm men nhọn đầu (Haseniaspora apiculata) hay Kloeckera apiculata là loài men dại

làm giảm chất lượng vang Tồn tại trên vỏ những loại quả có đường, đóng vai trò lớn trong thời kỳ đầu lên men tự phát Khi môi trường tích tụ 4%V thì men này ngừng hoạt động Nhiệt độ khoảng 35oC đến 45oC thì Haseniaspora apiculata chết

Pichia: đây là chủng nấm men phát triển rất tốt trên bề mặt các loại chất lỏng có

đường, lên men khá tốt với cơ chất là vang Chúng không sinh ra sản phẩm mà chỉ đồng hoá

chất hữu cơ bằng con đường oxy hoá cơ chất Pichia oxy hóa rượu thành acid hữu cơ, làm

giảm chất lượng vang, vang bị đục, thành phần và hương vị vang bị biến đổi sâu sắc

Hansenula gây lên men tạo 2 ÷ 3%V hoặc 9 ÷ 13%V Tạo cho vang có mùi thơm riêng

Ngoài ra, còn có một số chủng nấm men dại ảnh hưởng sâu sắc đến chất lượng vang

thành phẩm như: Zygopichia làm tăng độ chua vang, Mycoderma vini làm giảm hàm lượng rượu và các chất chiết trong vang, làm cho vang có vị chua gắt, Mycoderma làm đục vang…

2.1.8.2 Vi khuẩn

– Vi khuẩn lactic: Lactobacillus plantarum, Lactobacillus mali, Lactobacillus

collinoides, Lactobacillus fermentum, Streptococcus thermophilus

– Vi khuẩn acetic: Acetobacter rancens, Acetobacter xylinum, Acetobacter

ascendens, Acetobacter lovannienssis, Glucnobacter oxydans

2.1.8.3 Nấm mốc và các vi sinh vật khác

– Nấm mốc: Aspergillus fumigatus, Aspergillus galaucus, Aspergillus niger,

Aspergillus flavus, Aspergillus tarmarii,…

– Các vi sinh vật khác: Pseudomonas, Enterobacter, Escherichia…

Ngoài tác dụng có ích là tham gia làm “chín” vang, tạo mùi hoàn thiện cho vang, vi khuẩn và mốc là những tác nhân chuyên gây ra các hư hỏng cho vang như: làm thay đổi mùi

vị, làm vẩn đục vang và như vậy sẽ giảm chất lượng vang

2.2 Rượu vang

2.2.1 Nguồn gốc rượu vang [3, 16]

– Theo một số tài liệu, có lẽ rượu vang có mặt lần đầu tiên ở xứ sở Ba Tư Do vua nước này vô tình để quên chùm nho trong vại sành

– Cách đây khoảng 2000 năm trước công nguyên, rượu vang đã xuất hiện ở Ai Cập Sau đó, người Ai Cập dạy cho người Hi Lạp cách trồng nho và làm rượu vang Người Hi Lạp tiếp tục truyền cho người La Mã và người La Mã truyền nghề cho người Gaulois Thế kỷ thứ

6 trước công nguyên, cây nho xuất hiện ở vùng Địa Trung Hải là nước Pháp bây giờ Người Pháp đã tìm ra việc nuôi rượu vang trong thùng gỗ

– Nhưng cách đây khoảng 4 nghìn năm, Pari và Mc Govern - nhà nghiên cứu nguồn gốc rượu vang cổ đã chứng minh rượu nho có từ thời kỳ đồ đá muộn (8500 ÷ 4000 năm trước công nguyên)

– Những năm 1650, rượu vang Champagne được biết đến

– Năm 1920, thành lập vùng nho chất lượng Ngày nay, những sản phẩm nổi tiếng

và chất lượng cao hầu như ở những vùng trồng nho thuộc nước Pháp và 12 vùng bao gồm: Champagne, Val De Loire, Cognac, Bordelais, Armagnac, Languedoc, Roussillo, Provenc Et Corse, Cote Du Rhone, Beaujolais, Bourgone, Alsace

2.2.2 Định nghĩa [TCVN 7045 : 2002]

Rượu vang (wine): loại đồ uống có cồn được sản xuất bằng phương pháp lên men từ các loại trái cây và không qua chưng cất

2.2.3 Phân loại [4, 16]

Có nhiều cách phân loại rượu vang Có thể phân loại như sau:

2.2.3.1 Theo màu sắc nguyên liệu

– Vang trắng: là loại vang được lên men từ nguyên liệu là trái nho xanh đã tách phần vỏ và thịt vỏ ra

– Vang đỏ: loại vang lên men từ trái nho đỏ, còn vỏ và thịt quả trong quá trình lên men

– Vang hồng: là sản phẩm khi kết hợp giữa vang trắng và vang đỏ sau khi tiến hành lên men chính

2.2.3.2 Theo phần trăm đường còn sót lại: vang chát, vang khô, vang ngọt, vang nửa ngọt

2.2.3.3 Theo công nghệ: rượu vang được chia thành 2 nhóm lớn như sau: Rượu vang không có CO2 và rượu vang có CO2 Mỗi nhóm này lại được phân ra thành các nhóm nhỏ 2.2.3.3.1 Rượu vang không có CO2

 Rượu vang phổ thông: đây là loại rượu vang hoàn toàn lên men, không bổ sung cồn hoặc bất kỳ thành phần nào khác vào quá trình lên men Rượu vang phổ thông có hàm lượng ethanol 10 ÷ 13%V Phân loại tiếp theo hàm lượng đường sót:

+ Vang mật (rượu vang nặng):

– Độ rượu: 17 ÷ 20 %V (trong đó có từ 3 ÷ 4%V do quá trình lên men sinh ra) – Hàm lượng đường sót: 1 ÷ 14%

+ Rượu vang khai vị:

– Độ rượu: 12 ÷ 17%V (có 1,2 ÷ 1,5%V do quá trình lên men sinh ra)

– Độ rượu: 11 ÷ 12%V

– Hàm lượng đường sót: 3 ÷ 5%V (cider: độ rượu > 7%, đường 0,3 ÷ 0,5%V)

 Vang chứa CO2 nhân tạo (vang được nạp CO2 không qua lên men lần 2):

– Độ rượu: 10 ÷ 13%V

– Đường sót: 3 ÷ 5%V (cider: độ rượu < 5%, đường 0,3 ÷ 5%)

2.2.4 Nguyên liệu chính sản xuất rượu vang [7]

2.2.4.1 Dịch quả

Nguyên liệu để sản xuất rượu vang là các loại quả chín có hàm lượng đường và pH thích hợp Quả được lựa chọn và ép lấy dịch Đa số các loại trái cây đều có nhiều đường, các

acid, vitamin trong đó nhiều vitamin C, các chất khoáng và một lượng protein…đặc biệt là các hợp chất màu, polyphenol…

Dịch quả sau khi xử lý cần được điều chỉnh nồng độ chất khô và độ pH phù hợp Ngoài

ra, có thể bổ sung thêm phụ gia nhằm đảm bảo không nhiễm khuẩn, đồng thời tạo chất lượng tốt cho vang thành phẩm

2.2.4.2 Nấm men

2.2.4.2.1 Hình thái nấm men [7]

Nấm men có dạng hình cầu, ovan hoặc elip, hình quả chanh, hình trụ, hình trứng đôi khi dài ra thành sợi Tế bào nấm men có kích thước tương đối lớn: đường kính trên 1m và dài trên 1m

2.2.4.2.2 Cấu tạo và thành phần hóa học của tế bào nấm men

Nấm men có cấu tạo đơn bào Tế bào có thành phần và cấu tạo phức tạp Trong tế bào

có rất nhiều các cấu tử lớn nhỏ khác nhau Nhưng mỗi thành phần, mỗi cấu tử trong đó đều

có một vai trò riêng Cấu tạo tế bào được giới thiệu như hình 2.4

Hình 2.4 Cấu tạo tế bào 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:

- Nước: 75 ÷ 85%

- Chất khô: 15 ÷ 25% Trong đó, chất khoáng chiếm 2 ÷ 14% hàm lượng chất khô

Đặc biệt, trong tế bào nấm men có chứa một số enzyme xúc tác có tác dụng thủy phân chuyển hóa các glucid đơn giản Vì vậy, khả năng chuyển hóa cơ chất sẽ phụ thuộc nhiều vào

tỷ lệ và thành phần các loại enzyme có trong tế bào nấm men

Bảng 2.5 Một số enzyme thủy phân trong tế bào nấm men S cerevisiae

Melibiase, raffinose, p – nitrophenyl -  - glucoside

Hệ enzyme chuyển hóa đường đơn giản thành etylic

2.2.4.2.3 Các quá trình sinh lí của tế bào nấm men

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

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

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 protein, 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, ure Đạm vô cơ là các muối amon khử nitrat, sulfat…

Các vitamin và chất khoáng: phospho, lưu huỳnh, magie cần thiết cho hoạt động sống của nấm men

Quá trình sinh trưởng của nấm men trong dịch lên men tĩnh có thể chia làm 4 giai đoạn: pha lag (pha tiềm phát), pha logarit (pha phát triển chỉ số), pha ổn định và pha suy thoái

– Pha lag (pha tiềm phát): giai đoạn nấm men cần phải thích nghi với môi trường mới, số lượng tế bào nấm men không tăng hoặc tăng rất ít, giai đoạn này kéo dài nếu môi trường kém dinh dưỡng và ngắn hơn nếu môi trường giàu chất dinh dưỡng

– Pha logarit (pha phát triển chỉ số): đây là giai đoạn tế bào nấm men tăng sinh khối theo cấp số nhân, chất dinh dưỡng trong môi trường giảm đáng kể do được nấm men sử dụng

để sinh sản và phát triển

– Pha ổn định (pha tĩnh): số lượng tế bào nấm men sống là ổn định (số lượng tế bào sinh sản bằng số lượng tế bào chết đi)

– Pha suy thoái (pha chết): tế bào sống giảm dần và già đi, tế bào chết tăng nhanh

Biểu đồ 2.4 Đường cong sinh trưởng đặc trưng của nấm men

2.2.5 Quá trình lên men [1, 7, 8, 10]

2.2.5.1 Khái niệm

Theo định nghĩa của Pasteur, lên men thực chất là quá trình kỵ khí xảy ra đối với hoạt động của vi sinh vật để thu năng lượng Trong đó, hydro được tách ra và chuyển đến cho chất nhận là hợp chất hữu cơ được tạo thành trong chuỗi biến đổi hóa sinh

Theo khái niệm được dùng rộng rãi hiện nay, lên men là các quá trình sản xuất nhờ vi sinh vật hay là cơ sở của công nghệ vi sinh vật

2.2.5.2 Các hình thức lên men

+ Dựa vào sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men cũng như những đặc trưng của các con đường trao đổi chất Người ta đã phân ra các kiểu lên men: lên men rượu, lên men lactic, lên men metan, lên men formic, lên men butyric, lên men propionic…

+ Dựa vào cơ chế phản ứng người ta chia lên men thành 2 loại: lên men kỵ khí và lên men hiếu khí

– Lên men kỵ khí: là quá trình lên men biến đổi đường hoặc các hợp chất hữu cơ phức tạp thành những chất đơn giản, dưới tác dụng của enzyme vi sinh vật trong điều kiện có

sự tham gia của oxy phân tử Thuộc loại lên men này là lên men rượu, lên men lactic, …

– Lên men hiếu khí: là quá trình phân giải đường hoặc các hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của enzyme vi sinh vật với sự có mặt của oxy Thuộc loại lên men này là lên men acid acetic, lên men acid citric, lên men acid glutamic…

+ Dựa vào đối tượng cung cấp hệ enzyme có cách phân loại nấm men sau:

– Lên men nhờ nấm men: lên men rượu, lên men bia,…

– Lên men nhờ nấm mốc: lên men acid citric, acid glutamic,…

– Lên men nhờ vi khuẩn: lên men lactic, lên men acetic, lên men butyric, lên men propyonic,…

Nói chung, các quá trình lên men từ những nguồn enzyme khác nhau, cũng như cơ chế lên men khác nhau sẽ cung cấp cho chúng ta những sản phẩm rất đa dạng Nhờ đó, đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con người

2.2.5.3 Đại cương về lên men rượu

2.2.5.3.1 Khái niệm [10]

Lên men rượu là quá trình lên men được thực hiện nhờ nấm men trong điều kiện yếm khí, cơ chất chủ yếu là đường được chuyển thành rượu etylic và CO2, đồng thời giải phóng năng lượng

2.2.5.3.2 Vi sinh vật chủ yếu

Hệ vi sinh vật chủ yếu là các chủng nấm men Saccharomyces gồm: S cerevisiae, S

vini, S uvarum, S oviforrmis, S carlbergensis Lên men rượu vang thường sử dụng chủng

nấm men S cerevisiae , S vini, S ofomic

S cerevisiae là loài nấm men có tính kỵ khí không bắt buộc, chúng có khả năng hô hấp

và lên men Ở giai đoạn đầu của quá trình lên men, S cerevisiae cần có oxi để hô hấp và

tổng hợp sterol cần cho việc cấu trúc màng tế bào Giai đoạn sau thì ở điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt

2.2.5.3.3 Cơ chế [1, 26]

Quá trình hô hấp, nấm men sẽ sử dụng một lượng đường và chất dinh dưỡng bằng cách hấp thụ qua màng tế bào rồi thẩm thấu vào bên trong Ở đó, dưới tác dụng của các enzyme trong nấm men sẽ chuyển hóa đường qua nhiều giai đoạn theo con đường EMP Sản phẩm cuối cùng là rượu và CO2

Hầu hết các chủng nấm men đều nhạy cảm với môi trường có nồng độ acid cao Ví dụ, acid pyruvic giải phóng ra theo con đường EMP Vì vậy, trong quá trình tiến hóa, tự bản thân chúng đã hình thành một cơ chế giải độc acid bằng cách chuyển hóa acid pyruvic thành rượu etylic theo phản ứng:

trong giai đoạn cảm ứng nên nó là sản phẩm phụ của quá trình lên men rượu bình thường Phương trình tổng quát của quá trình lên men rượu bình thường:

C6H12O6 + 2ADP +2H3PO4  C2H5OH +2ATP + 2H2O

2.2.6 Phương pháp lên men rượu vang [7]

2.2.6 Các phương pháp lên men rượu vang

Hiện nay, trên thế giới có 2 phương pháp lên men rượu vang: phương pháp lên men bằng hệ vi sinh vật tự nhiên và phương pháp lên men bằng hệ vi sinh vật thuần khiết

2.2.6.1 Lên men rượu vang bằng hệ vi sinh vật tự nhiên

Đây là phương pháp lên men không dùng giống nấm men thuần khiết, mà sử dụng chủng nấm men tự nhiên có sẵn trong nước quả Phương pháp này được sử dụng phổ biến ở các quốc gia như Pháp, Italia, Mexico, Bồ Đào Nha, Hy Lạp, Tây Ban Nha,… Đối với phương pháp này, có một số ưu nhược điểm như sau:

 Ưu điểm

– Không cần tạo chủng vi sinh vật thuần khiết, kỹ thuật thấp, vốn đầu tư thấp – Sản phẩm có hương vị đặc biệt hơn do hương vị được trích lũy từ trái cây, từ các quá trình lên men, tàng trữ, từ hệ vi sinh vật tự nhiên trong trái cây đó

2.2.6.2 Lên men bằng hệ vi sinh vật thuần khiết

Qua các nghiên cứu phân tích hệ vi sinh vật trong các quá trình lên men tự nhiên và những nhược điểm của phương pháp lên men này, đã gợi mở cho nhà sản xuất ý thức hơn đối với việc sử dụng chủng nấm men thuần khiết

Đây là phương pháp sản xuất rượu vang chỉ sử dụng những chủng nấm men thuần

khiết Chủng nấm men trong sản xuất rượu vang thuộc giống Sacharomyces

 Ưu điểm

– Chất lượng sản phẩm đồng nhất

– Thời gian lên men nhanh, quá trình lên men không bị dừng ở giữa chừng

– Dễ kiểm soát hệ vi sinh vật trong quá trình lên men

– Hàm lượng đường trong dịch quả được lên men triệt để

– Nồng độ cồn thu được cao hơn đối với phương pháp lên men tự nhiên là 0,1 ÷ 1,0%V

– Vang sáng màu hơn, hương vị có thể thanh khiết hơn

 Nhược điểm

– Kỹ thuật sản xuất cao

– Vốn đầu tư cao

2.2.6.3 Các chủng nấm men thuần khiết thường dùng trong sản xuất rượu vang [7]

2.2.6.3.1 Saccharomyces cerevisiae (S cerevisiae)

S.cerevisiae thường được sử dụng lên men bánh mì, rượu vang và bia

Tế bào hình tròn, oval hay hình elip, kích thước trung bình (3 ÷ 8) x (5 ÷ 2)m

Là nấm men nổi, chịu được độ đường cao và cho độ cồn cao S.cerevisiae thường được

tồn tại ở pha lưỡng bội Nó có thể lên men glucose, fructose, galactose, 1/3 raffinose, maltose

và các dextrin đơn giản, không lên men lactose, cellulobise, inulin, D - gluzzamin, D - ribose,

D - xilose, D - arabiose, L - rafinose

2.2.6.3.2 Saccharomyces vini (S vini)

Trước đây, nấm men này có nhiều tên gọi khác nhau như: S elipsoidius, S cerevisiae

Hasen

Nấm men này phổ biến trong quá trình lên men nước quả, chiếm tới 80% trong tổng số

vi sinh vật sử dụng lên men nước quả Khả năng kết lắng của nó phụ thuộc vào từng loài Nguồn dinh dưỡng cacbon của loài này là đường, cồn, acid hữu cơ

Các tác nhân sinh trưởng là acid pantotenic, biotin, menoizoit, thiamin, và piridixin

S.vini sinh ra enzyme invertase có khả năng chuyển đường saccharose thành fructose

và glucose, lượng rượu tạo thành từ 8 ÷ 10%V

Ở giai đoạn cuối lên men, nấm men này kết lắng nhanh Do đó, làm trong dịch rượu Các loài của giống này có đặc tính riêng về khả năng chịu cồn, chịu sunfide, tổng hợp các cấu tử bay hơi và các sản phẩm thứ cấp làm cho rượu vang có mùi vị đặc trưng

2.2.6.3.3 Saccharomyces uvarum (S uvarum)

Được phân lập từ nước nho, rượu … Chúng có hình thái giống các loài nấm men chịu cồn khác nhưng khả năng tạo bào tử của chúng thì cao hơn (đặc biệt, khi ta nuôi cấy trên môi trường nước malt)

Trong quá trình lên men, chúng có khả năng tạo được lượng cồn rất cao (có thể đạt từ

12 ÷ 13%V)

2.2.6.3.4 Saccharomyces oviformis (S oviformis)

Nấm men này có khả năng chịu được đường và cồn cao

Do khả năng sử dụng kiệt đường của chúng, nên người ta thường sử dụng để lên men dịch quả có hàm lượng đường cao

Đặc điểm quan trọng của nấm men này là có khả năng lên men được rất nhiều loại đường khác nhau như: glucose, fructose, manose, saccharose, maltose và 1/3 raffinose, không có khả năng lên men galactose

2.2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men [7]

2.2.7.1 Nhiệt độ

Đây là yếu tố quan trọng nhất đối với nấm men nói chung và quá trình lên men nói riêng Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men khoảng 25 ÷ 28oC tùy theo phương pháp lên men và tùy theo loại dịch quả

Khi nhiệt độ cao: cường độ lên men mạnh, quá trình lên men kết thúc ngang chừng Do

đó, hàm lượng đường sót ở dịch lên men khá cao Vì vậy, vi khuẩn lactic phát triển, vang thành phẩm có nhiều acid lactic và acid acetic Trong dịch quả có sẵn fructose tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic sử dụng tạo thành rược C6 - mannit và acid acetic Nên sản phẩm có vị chua ngọt không đặc trưng Chất lượng vang thấp, hàm lượng đường sót cao, hương vị không đặc trưng do sinh tổng hợp các chất hữu cơ từ quá trình lên men phụ

Nấm men S cerevisiae phát triển tối ưu ở nhiệt độ là 28 ÷ 32oC

Khi nhiệt độ nhỏ hơn 16oC quá trình lên men diễn ra chậm

Nhiệt độ lớn hơn 30oC nấm men dại phát triển nhanh

Khi nhiệt độ cao hơn 35oC,hoạt tính nấm men giảm nhanh, môi trường dễ nhiễm tạp khuẩn và men dại

Khi nhiệt độ lớn hơn hoặc bằng 40oC, quá trình lên men hầu như không xảy ra Như vậy, cần điều chỉnh các thông số kỹ thuật cho phù hợp và ổn định để quá trình lên men được diễn ra tối đa

2.2.7.2 Oxi không khí

Đây là yếu tố đặc biệt quan trọng đối với giai đoạn đầu của quá trình lên men Kích thích sinh sản cho tế bào nấm men Khuấy đảo môi trường, tạo điều kiện cho tế bào nấm men tiếp xúc được với chất dinh dưỡng của môi trường, giải phóng được các sản phẩm trao đổi

chất được tốt hơn S cerevisiae là loại vi sinh vật kỵ khí tùy tiện Khi thiếu oxi, nấm men sẽ

lên men chuyển đường thành rượu và CO2 tạo năng lượng để duy trì cho các hoạt động sống 2.2.7.3 Nồng độ đường trong dịch lên men

Đây cũng là một yếu tố quan trọng có tác dụng cung cấp các chất dinh dưỡng cho nấm men sinh trưởng Tạo ra rượu nhờ quá trình trao đổi chất của nấm men theo con đường EMP Nếu nồng độ đường quá cao có thể dẫn tới ngừng trệ quá trình lên men do áp suất thẩm thấu của môi trường (dịch quả) quá cao

Hàm lượng đường từ 10 ÷ 25%, quá trình lên men diễn ra bình thường

Hàm lượng đường > 25%, quá trình lên men bị chậm và khó khăn

Hàm lượng đường chiếm 35%, quá trình lên men xảy ra rất yếu và chậm chạp 2.2.7.4 pH môi trường

pH có ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men, tạo sản phẩm chính và sản phẩm phụ khác nhau

pH tối ưu cho hoạt động của nấm men S cerevisiae là 4 ÷ 6, khi đó sản phẩm chính của

quá trình lên men là cồn Nếu pH của môi trường lớn hơn 7 thì sản phẩm chính là glycerine Thực tế sản xuất cho thấy rằng, trong quá trình lên men dịch quả có pH thấp thường tạo

ra sản phẩm vang ngon hơn Đồng thời pH thấp còn ức chế sự phát triển của nhiều loại vi sinh vật

Nấm men vẫn hoạt động được ở môi trường có pH từ 2,8 đến 3,8

2.2.7.5 Nồng độ rượu tạo thành

Rượu tạo thành trong quá trình lên men có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của nấm men Thông thường, nấm men có thể lên men đến nồng độ rượu 12 ÷ 14%V, một số loài có thể lên men đến nồng độ 17 ÷ 20 %V Khi nồng độ rượu cao hơn sẽ ức chế hoạt động của nấm men 2.2.7.6 Nguồn dinh dưỡng

Nguồn photphat: có vai trò chuyển hóa vật chất, đặc biệt là trong trao đổi chất cacbon

và chuyển năng lượng Là thành phần quan trọng trong cấu tạo của các nucleotic, acid nucleotic, polyphosphat, phospholipit

Nguồn nitơ: là thành phần quan trọng tạo nên acid amin, protein, các nucleotit purin và pyrimidin cùng một số vitamin Vì vậy, đây là nguồn dinh dưỡng rất cần thiết cho sự sinh

trưởng của tế bào nấm men Nấm men có thể sử dụng nitơ dưới dạng muối ammon NH4

hoặc dưới dạng nitơ amin -NH2

Theo Agbach, nếu nồng độ của dịch lên men khoảng 180 ÷ 260 g/l thì hàm lượng nitơ cần thiết là 70 ÷ 140 mg/l

2.2.7.7 CO2

CO2 được tạo ra từ quá trình lên men rượu sẽ hòa tan một phần vào dịch lên men, một phần vào không khí, một phần nhỏ làm thành lớp ngăn cách giữa không khí và dịch lên men Nấm men bắt đầu sinh sản chủ yếu ở nồng độ CO2 là 0,25% và ngừng sinh sản ở nồng

độ CO2 là 1,5%

2.2.8 Các giai đoạn trong quá trình lên men rượu vang [8, 7]

Trong công nghệ sản xuất rượu vang, lên men là quá trình quan trọng nhất Nó quyết định chất lượng của sản phẩm Nhìn chung, quá trình lên men rượu vang trải qua hai giai đoạn: giai đoạn lên men chính và giai đoạn lên men phụ

2.2.8.1 Giai đoạn lên men chính

Ở giai đoạn này, nấm men S cerevisiae sử dụng cơ chất để cuối cùng tạo sản phẩm

chính là rượu etylic và CO2 Thời gian lên men khoảng 6 ÷ 7 ngày Nhiệt độ từ 25 ÷ 28oC Nếu nhiệt độ thấp từ 20 ÷ 22oC thì thời gian lên men sẽ kéo dài khoảng 10 ÷ 20 ngày Bên cạnh sản phẩm chính còn có các sản phẩm phụ như: các este, aldehyde, rượu bậc cao và các acid hữu cơ….Dịch lên men chính đạt 8 ÷ 10%V Với nồng độ rượu này thích hợp để ức chế hoạt động của nấm men Ở giai đoạn cuối, pH giảm tạo môi trường thích hợp cho quá trình lên men malo – lactic Rượu ở giai đoạn này gọi là rượu non

2.2.8.2 Giai đoạn lên men phụ

Quá trình này diễn ra rất chậm Nấm men và vi khuẩn lactic sẽ sử dụng chất chiết còn lại (đường sót) để chuyển hóa thành các sản phẩm phụ có lợi cho rượu Nấm men sử dụng lượng đường sót để tạo ethanol ức chế sự phát triển của vi sinh vật khác, tăng thời gian bảo quản sản phẩm Vi khuẩn lactic hình cầu lên men dị hình để phân hủy acid malic, lên men một ít glucose nhưng không tạo acid bay hơi Ngoài ra, quá trình này còn chuyển hóa diacetyl, acetoin và 2,3 – butyl glycol thành những hợp chất tạo hương Tăng hương vị đặc trưng của rượu vang thành phẩm

Sau quá trình lên men phụ, pH tăng lên, CO2 được bão hòa, các hạt lơ lửng trong vang, các tannat và các muối tartrat lắng xuống làm trong vang Đồng thời, rượu vang có hương vị hài hòa, đặc trưng hơn

2.2.9 Vai trò của rượu vang đối với sức khỏe [27]

Rượu vang là loại thức uống rất giàu giá trị dinh dưỡng Theo tạp chí “Khoa học tự nhiên”: việc dùng vang đỏ đều đặn sẽ tăng tuổi thọ, tránh lão hóa nhờ hợp chất polyphenol có trong vang thành phẩm, hợp chất này còn có tác dụng tốt cho hệ thống tim mạch của cơ thể Nếu dùng 1 đến 3 ly rượu vang mỗi ngày sẽ rất tốt cho cơ thể người sử dụng Đặc biệt, chống ung thư nhờ các chất như quercetin và acid gallie

2.2.10 Thị trường rượu vang

Rượu vang đã có từ rất lâu đời Tuy nhiên, sản phẩm này chỉ nổi tiếng ở một số quốc gia và đây là những nơi sản xuất rượu vang lớn nhất thế giới

Bảng 2.7 Các quốc gia sản xuất rượu vang lớn trên thế giới (2001)

Úc

Bồ Đào Nha Đức

41,7 17,2 9,2 4,8 4,3 4,3

Ở Việt Nam, ngành sản xuất rượu vang còn quá non trẻ, chủ yếu là tiêu thụ trong nước Một số công ty sản xuất rượu như: Công ty Ladofood sản xuất rượu vang Đà Lạt, Công ty Van – Gres (Công ty liên doanh Việt Đức)

2.2.10.1 Những khó khăn và tiềm năng phát triển

Thị trường tiêu thụ còn chưa mạnh, chủ yếu là trong nước

Thuế rượu nhập khẩu có xu hướng ngày càng giảm

2.2.10.1.2 Tiềm năng phát triển

Nước ta là một quốc gia có dân số đông, sức tiêu thụ là rất lớn

Rượu vang là sản phẩm khá quen thuộc với người dân Việt Nam

Tiềm năng về du lịch cũng chính là một trong những yếu tố quan trọng giúp cho ngành sản xuất rượu vang phát triển

Với những tiềm năng trên, hy vọng rằng trong những năm tới đây, ngành sản xuất rượu vang của nước ta sẽ phát triển mạnh Khắc phục những khó khăn và tận dụng tiềm năng vốn

có là phương pháp tốt nhất để đẩy mạnh ngành công nghiệp này

CHƯƠNG 3 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1.2 Nấm men

Giống nấm men: S cerevisiae lấy từ Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí

Minh Sau đó, được phân lập và nhân giống tại phòng thí nghiệm vi sinh Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh

Acid citric: độ tinh khiết 99,5%

Muối Na2CO3: độ tinh khiết 99,8%

 Thiết bị nghiên cứu: các thiết bị hỗ trợ cho quá trình nghiên cứu tham khảo phụ lục

C

Trái cacao

Vang cacao non non

Lọc

Cặn

Lên men chính Cấy giống

– Phương pháp: nhồi bằng tay

– Yêu cầu: sử dụng bao tay bằng cao su sạch

– Yêu cầu: các chất sử dụng phải đạt yêu cầu về vệ sinh an toàn thực phẩm, có nguồn gốc rõ ràng

3.1.5.2.6 Thanh trùng

– Mục đích: tiêu diệt một số vi sinh vật gây hại không chịu nhiệt

– Yêu cầu: nhiệt độ thanh trùng là 80oC, thời gian 15 phút Không thanh trùng ở nhiệt

độ cao hơn Nếu quá cao sẽ làm thay đổi mùi, cũng như màu sản phẩm do phản ứng tạo màu Như vậy dễ làm giảm chất lượng sản phẩm

3.1.5.2.7 Làm nguội

– Mục đích: hạ nhiệt độ đến nhiệt độ thích hợp cho quá trình cấy giống nấm men – Yêu cầu: cần làm nguội từ từ bằng nước sạch, tránh gây sốc nhiệt dễ làm vỡ chai 3.1.5.2.8 Cấy giống

– Mục đích: tiến hành quá trình lên men rượu Cung cấp môi trường dinh dưỡng cho nấm men sử dụng và chuyển hóa cơ chất

– Phương pháp: sử dụng chủng nấm men S cerevisiae đã được nhân giống cấp 2 để

cấy chuyền sang dịch lên men Tỷ lệ và thời gian cấy phụ thuộc quá trình khảo sát Quá trình cấy được thực hiện trong tủ cấy đã được vô trùng bằng cồn 70o

– Yêu cầu: mật độ tế bào phải từ 10 ÷ 18 triệu tế bào/1ml dịch lên men Tỷ lệ tế bào nẩy chồi ít nhất phải từ 10 ÷ 15% Tỷ lệ tế bào chết không quá 4% Cấy nấm men vào đúng thời gian Thao tác cấy nhanh nhẹn để tránh nhiễm vi sinh vật