THỬ NGHIỆM lên MEN rượu VANG từ bưởi (2)

– Đề tài được thực hiện nhằm nghiên cứu thành phần, tính chất, công dụng của bưởi, tìm hiểu hệ sinh vật lên men rượu vang bưởi.. Bưởi là 1 loại trái cây rất tốt cho sức khỏe của con ngườ

TPHCM, tháng 8 năm 2009

- ii -

Em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô thuộc bộ môn Công nghệ thực phẩm trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TPHCM đã truyền đạt cho em rất nhiều kiến thức bổ ích trong suốt hơn 4 năm và đã tạo điều kiện cho em được thực hiện đồ án tốt nghiệp này Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Th.s Vương Thị Việt Hoa, người đã hướng dẫn em rất tận tình trong suốt thời gian thực hiện đồ án

Bên cạnh đó, em cũng xin cảm ơn các bạn khóa 2005- Ngành Công nghệ thực phẩm

đã giúp đỡ em rất nhiều trong thời gian nghiên cứu tại phòng thí nghiệm

Em xin chúc sức khỏe đến thầy cô và các bạn

TPHCM tháng 8 năm 2009

Kim Thị Mai Trang

- iii -

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Bưởi được biết đến là 1 loại trái cây rất tốt cho sức khỏe con người bởi nó chứa nhiều thành phần dinh dưỡng như pectin, vitamin C, kali… Vì vậy bưởi có tác dụng làm giảm cholesterol trong máu, chống cao huyết áp, giảm tai biến mạch máu não, ngăn ngừa ung thư…Trong những năm gần đây diện tích trồng bưởi tăng lên rõ rệt Và để góp phần làm

đa dạng hóa sản phẩm rượu vang trên thị trường, tôi đã thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề

tài “Thử nghiệm lên men rượu vang từ bưởi”

Đề tài “Thử nghiệm lên men rượu vang từ bưởi” được tiến hành từ tháng 5/2009 đến

tháng 8/2009 tại phòng thí nghiệm hóa sinh và phòng thí nghiệm công nghệ thực phẩm, khoa Công nghệ thực phẩm trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh

– Đề tài được thực hiện nhằm nghiên cứu thành phần, tính chất, công dụng của bưởi, tìm hiểu hệ sinh vật lên men rượu vang bưởi Quy trình chế biến rượu vang bưởi với các thông số kỹ thuật

– Đề tài được thực hiện với các thí nghiệm và đã đạt được một số kết quả như sau: + Khảo sát tỷ lệ pha loãng dịch bưởi: Tỉ lệ dịch bưởi: nước thích hợp nhất là 1:3

+ Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu đến quá trình lên men: Nồng

độ chất khô thích hợp nhất cho quá trình lên men là 220Bx

+ Khảo sát sự ảnh hưởng của pH ban đầu đến quá trình lên men: pH thích hợp nhất cho quá trình lên men là 4.2

+ Khảo sát tỷ lệ nấm men bổ sung vào dịch lên men: Tỉ lệ nấm men thích hợp nhất

là 6% so với dịch lên men tương đương với 12.3 triệu tế bào/1ml dịch lên men

+ Khảo sát thời gian lên men chính: Thời gian lên men chính thích hợp nhất là 6 ngày, ở nhiệt độ phòng từ 28-300C

+ Sản phẩm rượu vang bưởi có màu vàng nhạt, có hương thơm dịu của bưởi, vị hài hòa, êm dịu Sản phẩm đạt yêu cầu về mặt vi sinh

iv

Trang bìa i

Nhiệm vụ đồ án Lời cảm ơn ii

Tóm tắt đồ án iii

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Nhận xét của giáo viên phản biện Mục lục iv

Danh sách các hình v

Danh sách các bảng, biểu đồ vi

Danh sách các từ viết tắt vii

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU .1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1

1.3 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.4 Đối tượng, phạm vi và giới hạn của đề tài 2

CHƯƠN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Tổng quan nguyên liệu bưởi 3

2.1.1 Nguồn gốc 3

2.1.2 Phân loại 5

2.1.3 Đặc điểm thực vật học 9

2.1.4 Thu hoạch và bảo quản 10

2.1.5 Thành phần hóa học 10

2.1.6 Một số ích lợi của bưởi 12

2.1.7 Tình hình về sản lượng bưởi ở Việt Nam 13

2.1.8 Một số sản phẩm từ bưởi 14

2.2 Tổng quan về nấm men 14

2.2.1 Đặc điểm hình thái, kích thước tế bào nấm men 14

2.2.2 Cấu tạo tế bào nấm men 15

2.2.3 Thành phần hóa học của nấm men 16

2.2.4 Sự sinh trưởng và phát triển của nấm men 17

2.2.4.1 Sự sinh trưởng của nấm men 17

2.2.4.2 Sự sinh sản của nấm men 18

2.3 Giới thiệu về quá trình lên men 20

2.3.1 Các quá trình lên men 20

2.3.1.1 Khái niệm 20

2.3.1.2 Các hình thức lên men 20

2.3.2 Đại cương về quá trình lên men rượu 21

2.3.2.1 Khái niệm 21

2.3.2.2 Vi sinh vật chủ yếu 21

2.3.2.3 Cơ chế của quá trình lên men rượu 21

iv

2.4.3 Phân loại rượu vang 26

2.4.4 Thành phần hóa học rượu vang 27

2.4.5 Hệ vi sinh vật trong sản xuất rượu vang 28

2.4.5.1 Lên men rượu vang bằng vi sinh vật tự nhiên 28

2.4.5.2 Lên men rượu vang bằng hệ vi sinh vật thuần khiết 29

2.4.5.3 Vi sinh vật thuần khiết trong sản xuất rượu vang 29

2.4.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 30

2.4.6.1 Đường 30

2.4.6.2 pH môi trường 31

2.4.6.3 Nguồn Nito 31

2.4.6.4 Nhiệt độ 31

2.4.6.5 Nồng độ O2 31

2.4.6.6 Nồng độ SO2 32

2.4.6.7 Nồng độ CO2 32

2.4.6.8 Nồng độ rượu tạo thành 32

2.4.7 Quy trình sản xuất rượu vang từ nước trái cây 33

2.4.8 Các giai đoạn trong quá trình lên men rượu vang 34

2.4.8.1 Giai đoạn lên men chính 34

2.4.8.2 Giai đoạn lên men phụ 34

2.4.9 Tình hình sản xuất và tiêu thụ rượu vang trong nước và thế giới 35

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36

3.1 Phương tiện 36

3.1.1 Địa điểm nghiên cứu .36

3.1.2 Thời gian nghiên cứu .36

3.1.3 Nguyên liệu 36

3.2 Quy trình công nghệ khảo sát quá trình lên men rượu vang bưởi 37

3.3 Phương pháp nghiên cứu 38

3.3.1 Phương pháp nghiên cứu vi sinh 38

3.3.1.1 Phương pháp làm môi trường Hansen 38

3.3.1.2 Phương pháp làm môi trường nước chiết malt 38

3.3.1.3 Phương pháp nhân giống nấm men 38

3.3.1.4 Phương pháp đếm tế bào nấm men 38

3.3.1.5 Phương pháp đếm tỷ lệ tế bào sống chết 38

3.3.1.6 Phương pháp xác định tỷ lệ tế bào nẩy chồi 38

3.3.2 Phương pháp hóa lý 38

3.3.2.1 Xác định pH 38

3.3.2.2 Xác định nồng độ chất khô hòa tan 38

3.3.2.3 Xác định đường tổng bằng phương pháp Ferrycyanua 38

3.3.2.4 Xác định hàm lượng acid toàn phần 38

3.3.2.5 Xác định độ ẩm nguyên liệu 38

3.3.2.6 Xác định độ cồn trong rượu 38

3.3.3 Phương pháp đánh giá cảm quan 38

3.3.4 Bố trí thí nghiệm 40

3.3.4.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát tỷ lệ nước bổ sung vào dịch bưởi 40

3.3.4.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát nồng độ chất khô bổ sung vào dịch lên men 41

3.3.4.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát pH của dịch trước lên men 42

3.3.4.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát tỷ lệ nấm men bổ sung vào dịch lên men 43

iv

4.1 Kết quả các khảo sát 45

4.1.1 Nguyên liệu 45

4.1.2 Khảo sát tỉ lệ pha loãng dịch bưởi 45

4.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô (0Bx) ban đầu đến quá trình lên men 47

4.1.4 Khảo sát ảnh hưởng của pH ban đầu đến quá trình lên men 51

4.1.5 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men bổ sung vào dịch lên men 54

4.1.6 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men chính 57

4.1.7 Đánh giá chất lượng sản phẩm 60

4.2 Quy trình công nghệ sản xuất rượu vang bưởi 63

4.3 Thuyết minh quy trình công nghệ 64

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68

5.1 Kết luận 68

5.2 Kiến nghị 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO I PHỤ LỤC A II PHỤ LỤC B III PHỤ LỤC C IV PHỤ LỤC D V

- v -

Trang

HÌNH Hình 2.1: Bưởi chùm 4

Hình 2.2: Bưởi Đoan Hùng 5

Hình 2.3: Bưởi Diễn 5

Hình 2.4: Bưởi Năm Roi 6

Hình 2.5: Bưởi Thanh Trà 6

Hình 2.6: Bưởi Tân Triều 7

Hình 2.7: Bưởi da xanh 7

Hình 2.8: Bưởi lông cổ cò 8

Hình 2.9: Bưởi Phúc Trạch 8

Hình 2.10: Chè bưởi 14

Hình 2.11: Mứt bưởi 14

Hình 2.12: Rượu bưởi 14

Hình 2.13: Nước ép bưởi 14

Hình 2.14: Đường cong sinh trưởng đặc trưng của nấm men 18

Hình 2.15: Tế bào nấm men nảy chồi 19

Hình 2.16: Tiến trình hình thành bào tử túi 19

Hình 4.1: Sản phẩm rượu vang bưởi 67

ĐỒ THỊ Đồ thi 4.1: Ảnh hưởng của tỉ lệ pha loãng đến độ cồn tạo thành 46

Đồ thị 4.2: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến độ cồn tạo thành 48

Đồ thị 4.3: Ảnh hưởng của pH ban đầu đến độ cồn tạo thành 51

Đồ thị 4.4: Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến độ cồn tạo thành 54

Đồ thị 4.5: Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến lượng đường sót 55

Đồ thị 4.6: Ảnh hưởng của thời gian lên men chính đến nồng độ chất khô và độ cồn sau lên men 58

- vi -

Cơ chế phân hủy đường trong tế bào để tạo ethanol (EMP) 24

Quy trình sản xuất rượu vang trái cây 33

Quy trình khảo sát sản xuất rượu vang từ bưởi 37

Quy trình chế biến rượu vang từ bưởi 63

- vii -

DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang

Bảng 2.1: Bảng thành phần hóa học trong 100g bưởi ăn được 11

Bảng 2.2: Sự thay đổi glucid, vitamin theo giống bưởi và nơi trồng 11

Bảng 2.3: Hàm lượng pectin ở các phần khác nhau của bưởi 12

Bảng 4.1: Kết quả xác định một số chỉ tiêu hóa lý của bưởi Năm Roi 45

Bảng 4.2: Ảnh hưởng của tỉ lệ pha loãng dịch bưởi đến các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm sau lên men 46

Bảng 4.3: Kết quả so hàng mức độ ưa thích của các tỉ lệ pha loãng 47

Bảng 4.4: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến chỉ tiêu hóa lý sau lên men 48

Bảng 4.5: Kết quả so hàng mức độ ưa thích của các nồng độ chất khô ban đầu 50

Bảng 4.6: Ảnh hưởng pH ban đầu đến các chỉ tiêu hóa lý sau lên men 51

Bảng 4.7: Kết quả so hàng mức độ ưa thích của các mẫu pH ban đầu 53

Bảng 4.8: Ảnh hưởng của tỉ lệ giống đến chỉ tiêu hóa lý sau lên men 54

Bảng 4.9: Kết quả so hàng mức độ ưa thích của các mẫu tỉ lệ nấm men 56

Bảng 4.10: Ảnh hưởng của thời gian lên men chính đến các chỉ tiêu hóa lý sau lên men 57

Bảng 4.11: Kết quả so hàng mức độ ưa thích của các thời gian lên men chính khác nhau 59

Bảng 4.12: Kết quả xác định chỉ tiêu hóa lý của rượu vang bưởi sau lên men chính tại phòng thí nghiệm 60

Bảng 4.12: Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh của rượu vang bưởi tại Viện vệ sinh y tế công cộng 60

Bảng 4.14: Đánh giá thị hiếu 61

Bảng 4.15: Đánh giá chất lượng sản phẩm 61

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề:

Hiện nay trên thế giới, rượu vang được biết đến như 1 loại thức uống có cồn giàu giá trị dinh dưỡng được sử dụng trong các bữa ăn (rượu khai vị), các bữa tiệc, các dịp đặc biệt làm rượu chúc mừng hay là những món quà biếu nhau trong ngày

lễ Khi công nghệ phát triển, rượu càng trở nên phổ biến, đa dạng hơn về chất lượng và chủng loại Nhu cầu về các sản phẩm rượu vang và được thưởng thức các loại rượu vang khác nhau cũng tăng Sự phổ biến đầu tiên chính là nguồn nguyên liệu sản xuất Nguyên liệu sản xuất ra rượu vang không còn đòi hỏi phải xuất phát

từ quả nho như là xuất xứ của nó, mà rượu vang ngày nay có thể sản xuất từ rất nhiều loại trái cây khác nhau mà người ta gọi là vang trái cây

Bưởi là 1 loại trái cây rất tốt cho sức khỏe của con người bởi nó chứa nhiều thành phần dinh dưỡng như pectin, vitamin C, kali… Vì vậy bưởi có tác dụng làm giảm cholesterol trong máu, chống cao huyết áp, giảm tai biến mạch máu não, ngăn ngừa ung thư… Mặc dù bưởi không phải là nguồn nguyên liệu mới trong sản xuất rượu vang, nhưng rượu vang từ bưởi là sản phẩm chưa có phổ biến ở thị trường nước ta Do đó, để góp phần giúp cho sản phẩm rượu vang bưởi trở nên quen thuộc và gần gũi với người tiêu dùng Việt Nam, tôi đã thực hiện đồ án tốt nghiệp về đề tài này

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Rượu vang bưởi lên men rượu nhờ nấm men Trong dịch lên men chứa rất nhiều sản phẩm phụ từ quá trình lên men ethanol Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành nên hương vị của sản phẩm, đáng chú ý nhất là các acid hữu

cơ như acid citric, acid tartaric, acid malic, acid lactic, acid oxalic…, hợp chất bay hơi thuộc nhóm aldehyde (acetaldehyde), ethylacetat, rượu cao phân tử Ngoài ra, rượu vang bưởi còn chứa vitamin nhóm B (B1, B2, B6), vitamin C

Sản phẩm có vị ngọt của đường glucose, fructose; có vị chua của acid citric, acid tartric, acid malic; có vị mặn của một số muối khoáng và kim loại; có vị chát của tanin, hợp chất phenol; có hương thơm của các acid amin, glycerin, màu sắc nhờ các chất anthocyanin, tanin; tanin còn làm cho rượu vang trong, ức chế vi sinh

vật có hại, ổn định màu cho rượu vang Về mặt dinh dưỡng, rượu vang bưởi không những cung cấp nguồn dinh dưỡng thiết yếu mà còn có vai trò sinh học rất cao đối với cơ thể trong việc tăng tuổi thọ, tránh lão hóa nhờ hợp chất polyphenol trong vang thành phẩm, hợp chất này còn có tác dụng tốt cho hệ thống tim mạch của cơ thể Đặc biệt còn có tác dụng ngăn ngừa ung thư, giảm cholesterol trong máu, chống cao huyết áp…

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

Trọng tâm của đồ án này là thử nghiệm lên men rượu vang bưởi từ nấm men Saccharomyces cerevisiae

1.4 Đối tượng, phạm vi và giới hạn của đề tài

1.4.1 Đối tượng: nghiên cứu thành phần, tính chất, công dụng của bưởi, tìm hiểu hệ sinh vật lên men rượu vang bưởi Quy trình chế biến rượu vang bưởi với các thông số kỹ thuật

1.4.2 Phạm vi và giới hạn đề tài

Khảo sát tỷ lệ pha loãng dịch bưởi

Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu đến quá trình lên men Khảo sát sự ảnh hưởng của pH ban đầu đến quá trình lên men

Khảo sát tỷ lệ nấm men bổ sung vào dịch lên men

Khảo sát thời gian lên men chính

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan nguyên liệu bưởi

Chi (genus): Citrus

Loài (species): C.maxima

Bưởi có nguồn gốc từ Nam Á và Malaysia; mọc tự nhiên dọc theo bờ sông ở Fiji (tên một đảo quốc ở Thái Bình Dương) và Friendly Nó đã được đưa vào Trung Quốc khoảng 100 năm trước công nguyên Bưởi được trồng nhiều ở miền Nam Trung Quốc (tỉnh Quảng Đông, tỉnh Quảng Tây và tỉnh Phúc Kiến); đặc biệt nó còn được trồng trên những bờ sông ở miền Nam Thái Lan, ở Đài Loan, khắp miền Nam Nhật Bản, Nam Ấn Độ, bán đảo Malaysia, Indonesia, New Guinea

và Tahiti Người ta tin rằng những hạt giống đầu tiên được thuyền trưởng Shaddock mang đến Châu Mỹ vào cuối thế kỷ 17 Vì vậy bưởi còn được gọi là Shaddock

Bưởi có 2 loài:

- Bưởi (Citrus Grandis)

- Bưởi chùm (Citrus Paradisi)

Bưởi chùm hay còn gọi là bưởi đắng (tên khoa học Citrus paradisi) là một loài cây cận nhiệt đới thuộc chi Cam chanh (Citrus) được trồng để lấy quả Bưởi chùm có nguồn gốc ở vùng Caribe, được trồng phổ biến ở Mỹ và các nước vùng Địa Trung Hải, không có hoặc có rất ít ở các nước vùng Châu Á

Hình 2.1: Bưởi chùm[20]

Bưởi chùm trái nhỏ (đường kính khoảng 10-15 cm), có hình cầu tròn, da trơn láng giống như quả cam, vỏ khi chín có màu vàng hoặc hồng, có mùi đặc trưng của bưởi, khi cắt ngang sẽ nhìn thấy ruột nó rất đặc, màu đỏ hồng, các múi bưởi dính liền nhau, giống hệt múi cam, khó tách, rất ít hạt hoặc không có hạt Phần vỏ trắng bên trong rất mỏng, mỏng như phần trắng của vỏ cam.Vị từ rất chua đến ngọt nhạt và lúc nào cũng chát Được trồng nhiều ở Mỹ, Brazil, Argentina, Mexico, người phương Tây dùng nó bằng cách ép lấy nước uống, hay ăn tươi

Bưởi chùm cung cấp một nguồn dồi dào vitamin C, chất xơ pectine, và bưởi chùm có sắc hồng hay đỏ do có chứa chất chống oxy hóa có lợi là lycopene Các nghiên cứu cho thấy bưởi chùm có thể giúp hạ thấp lượng cholesterol và cũng có bằng chứng cho thấy hạt bưởi chùm có lượng thấp các chất chống oxy hóa

Ở nước ta và các nước vùng Đông Nam Á chủ yếu trồng các giống bưởi thuộc loài Grandis Đây là loài rất đa dạng về giống do có sự lai tạo giữa chúng và các loài khác

Bưởi Sửu Chí Đám có quả bình thường, không to như bưởi Pô-lê-nô (của Mỹ), không nhỏ như bưởi đào Bưởi Sửu Chí Đám quả hình cầu hơi dẹt, trọng lượng trung bình 0.7-0.8kg, vỏ quả màu vàng hơi xám nâu, tép múi màu trắng xanh, mọng nước, thịt quả hơi nhão, vị ngọt nhạt, độ Brix từ 9-11, tỉ lệ phần ăn được 60-65%

Bưởi Bằng Luân: quả to hơn, trọng lượng trung bình 1-1.2kg Thịt quả ít nhão hơn bưởi Sửu Chí Đám song vị cũng ngọt nhạt và có màu trắng xanh, thơm Tỷ lệ phần ăn được 60-63%, độ Brix 10.25-11.54

Bưởi Diễn

Hình 2.3: Bưởi Diễn[21]

Trồng nhiều ở xã Phú Diễn, Phú Minh, huyện Từ Liêm, Hà Nội Bưởi Diễn quả tròn, vỏ quả nhẵn, khi chín màu vàng cam, trọng lượng trung bình từ 0.8-1kg, số hạt trung bình khoảng 50 hạt, múi và vách múi dễ tách rời nhau.Thịt quả màu vàng xanh, ăn dòn, ngọt, độ Brix từ 12-14, tỷ lệ phần ăn được từ 60-65%

Bưởi Năm Roi

Hình 2.4: Bưởi Năm Roi[21]

Là giống bưởi ngon nổi tiếng của Đồng Bằng sông Cửu Long

Cây cao trung bình từ 7-8m, cao nhất có thể lên đến 15m

Quả hình quả lê, trọng lượng trung bình từ 1-1.4kg, khi chín vỏ có màu vàng xanh đến vàng sáng, dày trung bình từ 15-18mm, thịt quả màu xanh vàng, mịn, đồng nhất Múi và vách múi rất dễ tách, ăn dòn, ngọt hơi dôn dốt chua, nước nhiều, đặc biệt là không có hạt mẩy, chỉ có hạt lép nhỏ li ti Tỷ lệ phần ăn được trên 55%, độ Brix từ 9-12

Bưởi Tân Triều

Hình 2.6: Bưởi Tân Triều[21]

Bưởi Tân Triều nổi danh là loại bưởi thơm ngon, thanh mà không chua, rất đặc trưng của vùng Đông Nam Bộ Cù lao Tân Triều thuộc xã Tân Bình, huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai

Quả to, hình quả lê, vỏ dày, cùi xốp trắng, múi dễ tách, ăn dòn, ngọt dôn dốt chua Trọng lượng quả trung bình từ 1.2-1.5kg, tỷ lệ phần ăn được trên 60%

Bưởi lông cổ cò

Hình 2.8: Bưởi lông cổ cò[21]

Bưởi lông cổ cò là một đặc sản của huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang

Quả bưởi có dạng hình quả lê, khi chín vỏ quả có màu xanh vàng, có phủ lớp lông tơ mỏng bên ngoài vỏ Trọng lượng từ 0.9-1.4kg/trái , cá biệt có trái to đến 2kg Vỏ quả khá mỏng, trong quả bì màu trắng hồng, thịt quả màu vàng đỏ, dễ lột,

vị ngọt đến ngọt chua nhẹ, độ Brix từ 10-11, khá nhiều nước, mùi thơm, mỗi trái

vị the mà không chua, không đắng

2.1.3 Đặc điểm thực vật học [17]

Cây cao khoảng 5 đến 10m, thường có gai lớn (nhất là trồng hạt), nhánh non có lông tơ

Rễ: thường có một rễ cái và những rễ nhánh Từ rễ nhánh mọc ra các rễ lông

yếu ớt Rễ mọc ra từ hạt thường khỏe, mọc sâu, nếu đất thoát nước tốt và tơi xốp rễ

có thể mọc sâu đến 4m

Thân, cành: bưởi thuộc loại thân gỗ, các cành chính thường mọc ra ở các vị trí

trong khoảng 1 mét cách mặt đất Cành có thể có gai, nhất là khi trồng bằng hạt Trong một năm, cây có thể cho 3 đến 4 đợt cành, tùy theo chức năng của cành mà chúng có tên khác nhau như cành mang trái, cành mẹ, cành dinh dưỡng và cành vượt

Lá: lá bưởi thuộc lá đơn gồm có cuống lá, cánh lá và phiến lá Lá lớn, có cành

lá to, phiến lá hình xoan đến bầu dục, dạng trái tim, dài 5 đến 12cm, mặt dưới gân lá thường có lông

Hoa: hoa bưởi lớn, mọc đơn hay chùm, cánh hoa màu trắng kem, rất thơm,

thường là hoa lưỡng tính Thời gian từ khi ra hoa đến khi hoa tàn thay đổi tùy giống và điều kiện khí hậu, trung bình là 1 tháng

Trái: bưởi có trái lớn, hình cầu hay hình trái lê, đường kính từ 10-40cm, có màu

xanh và vàng nhạt khi chín, vỏ dày, tép lớn màu vàng nhạt hay hồng Trái nặng trung bình 1 đến 2kg Trái bưởi có 3 phần chính ngoại bì, trung bì, nội bì Quá trình phát triển của bưởi chia làm 3 giai đoạn: từ 4-9 tuần sau khi đậu trái, trái chủ yếu phát triển kích thước và trọng lượng, bên cạnh đó phần thịt trái cũng phát triển chủ yếu là các tép phát triển về kích thước và số lượng Sau đó, cùng với sự phát triển của các con tép là sự phát triển của lớp trung bì Giai đoạn cuối cùng, khi trái đạt độ chín thành thục, hàm lượng acid trong nước giảm dần, trong khi màu sắc của trái từ màu xanh chuyển sang màu vàng và độ cứng của trái sẽ giảm dần

Hạt: hình dạng, kích thước, trọng lượng, số lượng hạt trong trái và mỗi múi

thay đổi nhiều tùy giống Bưởi là loại trái hạt lớn, đơn phôi, có nhiều hạt, tuy nhiên một số giống bưởi như bưởi Năm Roi, bưởi Biên Hòa hạt thường mất dần qua quá trình phát triển của trái

2.1.4 Thu hoạch và bảo quản [9]

Thu hoạch

Thời điểm thu hoạch: thu hoạch khi vỏ quả chuyển từ màu xanh chuyển sang

màu vàng khoảng 40-50% diện tích vỏ quả

Điều kiện ngoại cảnh khi thu hái: thu hoạch quả vào những ngày trời tạnh, ráo,

thu hoạch vào buổi sáng hoặc chiều mát, tránh thu hoạch vào giữa trưa hoặc trời quá nóng

Kỹ thuật thu hái: cần phải có thang chuyên dụng cho thu hoạch quả và sử dụng

kéo để cắt quả Không dùng biện pháp rung, đập cho quả rụng Quả được cho vào thùng hoặc sọt tre có lót giấy hoặc xốp rồi vận chuyển về nhà hoặc nơi tập kết để phân loại, xử lý, bảo quản

Phân loại và bảo quản

Bưởi thu hoạch về cần được phân loại theo kích thước để tiện đóng gói và bảo quản Cần phải loại bỏ ngay những quả không đạt tiêu chuẩn về kích thước, hình thù vẹo vọ, xây xát hoặc vỏ quả bị sâu bệnh, khuyết tật trước khi phân loại Những quả

đã phân loại dùng khăn mềm lau sạch, bao bằng giấy hoặc nilon, xếp vào thùng carton hoặc sọt để vận chuyển tới thị trường tiêu thụ

Bảng 2.1: Bảng thành phần hóa học trong 100g bưởi ăn được

159

38 7.3 0.7 0.4

1

235 23.0 18.0

Fluor (F) Cobalt (Co) Kẽm (Zn) Sắt (Fe) Beta Caroten Vitamin B1 Vitamin B2 Vitamin B6 Vitamin PP Vitamin C Axit hữu cơ

mg

mg mcg mcg mcg

30

30 0.04 0.02 0.04 0.3

95 1.7

Bảng 2.2: Sự thay đổi glucid, vitamin theo giống bưởi và nơi trồng [13]

Caroten mg%

Bảng 2.3: Hàm lượng pectin ở các phần khác nhau của bưởi

Khối lượng (%) Hàm lượng

pectin (%)

Hiệu suất thu hồi (% pectin/% chất

2.1.6 Một số lợi ích của bưởi [22]

Làm giảm Cholesterol: trong bưởi có pectin, chất sợi hòa tan có tác dụng làm

giảm cholesterol trong máu, giảm chất béo thâm nhập vào cơ thể Theo nghiên cứu trên những người có hàm lượng cholesterol trong máu cao, việc ăn thường xuyên 15g pectin trong bưởi trong thời gian 4 tháng giúp giảm cholesterol trong máu trung bình 8%, trong trường hợp cá biệt giảm đến 20%

Chống cao huyết áp, giảm tai biến tim mạch: Hesperidin và naringin là

hai chất flavonoid giúp bảo vệ tính đàn hồi của mạch máu, ngừa xơ cứng động mạch, gián tiếp chống cao huyết áp và tai biến mạch máu não Acid galacturonique

có trong bưởi tác động đặc biệt lên cholesterol xấu, một trong những yếu tố tạo nên mảng xơ vữa thành mạch làm giảm sự đàn hồi của động mạch Chính tác động này có tác dụng săn đuổi và loại bỏ sự tích tụ cholesterol đồng thời làm sạch các mạch máu

Phòng chống ung thư: nhiều chất tìm thấy trong bưởi có tác dụng chống

oxy hóa mạnh như lycopene, limonoid và các naringin Chúng góp phần xoa dịu các triệu chứng cảm lạnh và các tai biến tim mạch cũng như ung thư Các nghiên cứu khoa học cho thấy limonoid làm gia tăng hàm lượng của một số enzyme có khả năng làm giảm độc tính và hỗ trợ việc loại bỏ các tác nhân gây ung thư

Lá bưởi: dùng để trị các chứng nhức đầu do phong, viêm khớp Lá bưởi chín

dùng để xoa bóp, nấu nước xông hoặc ngâm chữa chứng sưng khớp, bong gân, chấn thương

Múi bưởi: có tác dụng chống viêm, ức chế quá trình ngưng tập tiểu cầu và cải

thiện độ bền vùng thành mạch

Cùi bưởi: vị ngọt đắng, tính ấm, tác động vào tỳ, thận, bàng quan, công dụng hóa

đàm, tiêu thực, hạ khí và làm khoan khoái lồng ngực Cùi bưởi được dùng để chữa các bệnh sau: chứng ho hen ở người già, đau bụng do lạnh, thức ăn đình trệ, chậm tiêu, sán khí, phụ nữ mang thai nôn nhiều

Hoa bưởi: có tác dụng hành khí, tiêu đờm, giảm đau, dùng để chữa các chứng

đau dạ dày, đau tức ngực

Tinh dầu: lấy từ vỏ bưởi có tác dụng giải rượu, làm tóc mọc nhanh

Hạt bưởi: chứa 40-75% dầu béo có tác dụng trị sán khí Vỏ hạt bưởi tươi có tác

dụng cầm máu rất tốt Chất nhầy từ hạt bưởi ngâm nước có tác dụng làm tan sỏi thận, lợi tiểu Hạt bưởi khi bỏ vỏ ngoài, nướng chín đen, nghiền thành bột và hòa

với dầu dừa dùng làm thuốc bôi chốc lở da đầu (Tổng hợp từ Ma Santé

naturelle.com)

2.1.7 Tình hình về sản lượng bưởi ở Việt Nam

Theo số liệu thống kê năm 2006, diện tích trồng bưởi trong cả nước là 25.000 ha, trong đó diện tích bưởi đang cho trái là 15.000 ha, sản lượng 145.000 tấn/năm Trong đó, so với cả nước thì diện tích bưởi của Vĩnh Long chiếm 26,3 %

và sản lượng chiếm 41,4 % So với vùng Đồng bằng sông Cửu Long thì diện tích bưởi Vĩnh Long chiếm tỷ lệ rất cao là 65,75% và sản lượng chiếm 63,2%

Hiện nay diện tích trồng bưởi Năm Roi trong cả nước có khoảng 9,2 ngàn ha, phân bố chính ở tỉnh Vĩnh Long (diện tích 4,5 ngàn ha cho sản lượng 31,3 ngàn tấn, chiếm 48,6% về diện tích và 54,3% về sản lượng bưởi Năm Roi của cả nước), trong

đó tập trung ở huyện Bình Minh (3,4 ngàn ha) và tỉnh Hậu Giang (1,3 ngàn ha)

2.2.1.Đặc điểm hình thái, kích thước tế bào nấm men[7]:

Nấm men thường được sử dụng trong sản xuất vang là các chủng thuộc giống

Saccharomyces Nó nằm trong giới nấm (Fungi), thuộc nấm thật (Eumycophyta)

(theo W Carrol Frazier):

Nấm men Saccharomyces thường có cấu tạo đơn bào, có nhân thật, hình tròn,

hình trứng hay bầu dục, hình dài hoặc hình elip Kích thước tế bào thay đổi rất nhiều tùy thuộc giống, loài, chủng Nói chung, kích thước tế bào nấm men khá

lớn, to hơn tế bào vi khuẩn một cách rõ rệt Các loài nấm men đơn bào được sử dụng trong công nghiệp thường có kích thước (3 – 5) x 5 x 10 m, nặng 10-12 pg ( 1pg = 10-12g) Trong tự nhiên, chúng có mặt ở khắp mọi nơi: trong hoa quả, trong đất, nước…

2.2.2.Cấu tạo tế bào nấm men[7]:

Tế bào nấm men có cấu tạo rất phức tạp Người ta chia thành các thành phần: thành tế bào, tế bào chất và các thành phần khác

Thành tế bào: gồm hai lớp dày khoảng 1500 – 2000A0 chiếm 25–30% [18] trọng lượng khô của tế bào Thành tế bào chứa chủ yếu hemixeluloza (60–70% trọng lượng khô của tế bào) trong đó glucan 29%, manan 31% trọng lượng khô của tế bào Thành tế bào là cơ quan bảo vệ tế bào, duy trì hình dạng tế bào và có tính thấm chọn lọc, vỏ này chứa các lỗ có đường kính đến 3,6nm, do đó đảm bảo vận chuyển các chất dinh dưỡng vào trong tế bào và thải các sản phẩm trao đổi ra khỏi tế bào

Màng nguyên sinh chất: có cấu tạo từ protein (60%) và lipid (40%) [18] dày 80A0 [8], chức năng chính là điều khiển trao đổi chất

Chất nguyên sinh: chất nguyên sinh thường có màu xám Tế bào còn non thì chất nguyên sinh thường đồng nhất hơn, càng về già tế bào chất càng không đồng nhất vì xuất hiện nhiều không bào và hạt volutin vì thế chất nguyên sinh thường có dạng lổn nhổn Thành phần cấu tạo gồm nước, protid, glucid, lipid và các muối khoáng, enzym, đồng thời các cơ quan con trong đó

Ti thể: hình bầu dục, dài Kích thước và hình dạng ti thể nấm men phụ thuộc điều kiện nuôi cấy và trạng thái sinh lý của tế bào Ti thể có vai trò quan trọng trong việc chuyển hoá năng lượng

Riboxom: nấm men có hai loại riboxom: 80s trong tế bào chất và 70s trong ti thể Là nơi tổng hợp protein và enzym

Nhân: nấm men có nhân thật, hình tròn hoặc ovan được bọc bởi hai lớp màng mỏng, kích thước 1 - 2m, hai lớp màng này liên hệ với nhau qua lỗ màng nhân

Lỗ màng nhân kiểm tra toàn bộ quy trình trao đổi chất của tế bào Nhân của tế bào

nấm men S.cerevisiae chứa 17 đôi NST [5] Nhân cấu tạo bởi protein, ADN (acid

dezoxiribonucleic) , ARN (acid ribonucleic) và nhiều enzym Nhân quyết định tính di truyền và tham gia tất cả các hoạt động sống của nấm men

Không bào: trong mỗi một tế bào nấm men có một hoặc nhiều không bào Không bào chứa đầy dịch tế bào, bên ngoài được bao bọc bởi một lớp màng lypoprotein gọi là màng không bào Hình dạng không bào có thể thay đổi tùy theo tuổi và trạng thái sinh lý của tế bào Không bào có chức năng quan trọng là điều hòa áp suất thẩm thấu bên trong tế bào, là nơi xảy ra các quá trình oxy hóa khử và

là nơi tích lũy nhiều chất dinh dưỡng dự trữ khác nhau [8]

Volutin: volutin thường thấy trong không bào Nó không phải là thành phần cấu trúc của tế bào Chúng chỉ thấy xuất hiện ở điều kiện đặc biệt khi nuôi cấy trong môi trường giàu hydrat cacbon và photphat vô cơ Trong điều kiện lên men

tế bào thường chứa ít hạt volutin hơn khi phát triển trong điều kiện hiếu khí

Volutin đóng vai trị quan trọng sau:

+ Là chất dự trữ các chất dinh dưỡng của tế bào

+ Tham gia vào việc điều hòa quá trình sinh trưởng, phát triển của tế bào + Làm nguồn năng lượng cho tế bào như polyphotphat của volutin dùng làm nguồn năng lượng cho quá trình sinh hóa học của tế bào, thông qua hệ thống ATP

Mạng lưới nội chất: là một hệ thống phức tạp, tham gia vào quá trình tổng hợp lipit và vận chuyển các chất trong tế bào

2.2.3 Thành phần hóa học của nấm men[7]:

Thành phần hóa học của nấm men phụ thuộc vào chủng giống, trạng thái sinh lý cũng như điều kiện nuôi cấy Các chất khô của nấm men bao gồm các thành phần sau:

 Glucide của nấm men chủ yếu là glucogen (C6H10O5)n , đây là chất dự trữ năng lượng của tế bào Hàm lượng của nó trong tế bào nấm men có thể từ 0÷40%

và tùy thuộc trước hết vào môi trường dinh dưỡng Trong giai đoạn đầu của lên men nồng độ đường còn cao, nên nấm men chứa nhiều glucogen Khi lượng đường giảm, nấm men sẽ sử dụng glucogen để duy trì sự sống Dưới tác dụng của α-amylase, glucogen sẽ biến thành maltoza và dextrin

 Protein chứa trong nấm men rượu thường vào khoảng 35÷40% và có đủ các acid amin không thay thế được Về giá trị dinh dưỡng thì protein nấm men tương đương protein động vật nhưng có giá trị hơn protein thực vật Ở nhiệt độ thích hợp dưới tác dụng của protease có sẵn trong nấm men, protein sẽ bị biến đổi thành peptone, peptide và acid amin

 Chất khoáng chiếm từ 5÷11% Tuy số lượng ít nhưng đóng vai trò vô cùng quan trọng trong hoạt động của tế bào nấm men, đặc biệt là photpho Lưu huỳnh và sắt tham gia phản ứng oxy hóa khử Magie cũng như S và P còn có tác dụng làm hoạt hóa phosphatase trong quá trình lên men Ca giúp loại bỏ các chất độc thải ra khi lên men, đồng thời giúp cho tổng hợp protein

Để đảm bảo cho sự sống, nấm men cần các vitamin B1 có trong thành phần của coenzyme cacboxylase Vitamin B2 có ở dạng ester phosphoric, acid nicotinic có trong coenzyme…Biotin và acid paraminobenzoic là những chất kích thích cho sự sinh trưởng của nấm men

2.2.4 Sự sinh trưởng và phát triển cúa nấm men[7]:

2.2.4.1 Sự sinh trưởng của 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

Hình 2.14: Đường cong sinh trưởng đặc trưng của nấm men

2.2.4.2 Sự sinh sản của nấm men[7]:

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

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

 Sinh sản vô tính bằng cách nảy chồi:

Nảy chồi là phương pháp sinh sản phổ biến nhất ở nấm men Ở điều kiện thuận lợi nấm men sinh sôi nảy nở nhanh Khi một chồi xuất hiện các enzym thủy phân

sẽ làm phân giải phần polysacaride của thành tế bào làm cho chồi chui ra khỏi tế bào mẹ Vật chất mới được tổng hợp sẽ được huy động đến chồi và làm chồi phình

to dần lên, khi đó sẽ xuất hiện một vách ngăn giữa chồi và tế bào mẹ Khi tế bào chồi tách khỏi tế bào mẹ, ở chỗ tách ra còn giữ lại một vết sẹo của chồi, trên tế bào

con cũng mang một vết sẹo Tại vết sẹo này tế bào mẹ sẽ không bao giờ tạo ra một chồi non mới

(a) (b) (c)

Hình 2.15: (a): hình dạng tế bào nấm men nảy chồi ; (b): tiến trình sinh sản bằng nảy chồi ở nấm men ; (c): vết sẹo sau khi nảy chồi

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

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

 Sinh sản hữu tính:

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

Hình 2.16: Tiến trình hình thành bào tử túi

2.3 Giới thiệu về quá trình lên men[8,15]:

2.3.1 Các quá trình lên men[15]:

2.3.1.1 Khái niệm:

Lên men theo nghĩa hẹp là thuật ngữ dùng để chỉ các quá trình phân giải các chất để thu năng lượng, trong đó hydro được tách ra từ một cơ chất (thường là glucoside), được chuyển đến chất nhận cuối cùng là hợp chất hữu cơ Oxy phân tử không tham gia vào trình lên men (sự phân giải yếm khí ) Theo định nghĩa của Pasteur thì “sự lên men là sự sống không có oxy phân tử”

Ngày nay trong lĩnh vực công nghiệp cũng như trong thực tiễn đời sống người

ta có quan điểm quá trình lên men theo nghĩa rộng hơn Quá trình lên men là quá trình trao đổi chất, qua đó các chất hữu cơ mà chủ yếu là đường bị biến đổi dưới tác dụng của enzym vi sinh vật Sự hình thành các chất khác nhau xảy ra trong điều kiện kỵ khí hoặc hiếu khí (không có oxy hoặc có oxy tham gia)

2.3.1.2 Các hình thức lên men:

+ Dựa vào sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men cũng như các con đường trao đổi chất đặc trưng cho từng loài vi sinh vật Người ta đã phân ra các kiểu lên men: lên men rượu, lên men lactic, lên men do nấm men, nấm mốc

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

và lên men hiếu khí

– Lên men kị 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 không có sự tham gia của oxy phân tử Thuộc loại lên men này là lên men rượu, lên men lactic, acetone, butylic…

– 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, bánh mì, glycerin… – Lên men nhờ nấm mốc: lên men acid citric, acid gluconic, acid fumaric…

– 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

2.3.2 Đại cương về quá trình lên men rượu[15]:

2.3.2.1 Khái niệm:

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

Phương trình phản ứng:

2.3.2.2 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 oxy 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

2.3.2.3.Cơ chế của quá trình lên men rượu[15]:

Đường và các chất dinh dưỡng được hấp thụ qua bề mặt tế bào rồi thẩm thấu vào bên trong Ở đó, các enzym sẽ tác dụng qua nhiều giai đoạn trung gian để cuối cùng tạo ra sản phẩm chính là rượu và khí cacbonic Hai chất này đều khuếch tán

và tan vào môi trường xung quanh Rượu do rất linh động nên hòa tan nhanh trong dịch lên men, còn khí CO2 hòa tan kém và khuếch tán chậm Lúc đầu hòa tan hoàn toàn, dần dần tạo thành các bọt khí bám quanh tế bào men và lớn dần đến mức lực đẩy Archimèdes lớn hơn tế bào men cộng bọt khí, lúc đó tế bào men và bọt khí nổi dần lên, khi đến bề mặt các bọt khí vỡ ra Bọt khí tan, tế bào men lại chìm dần Quá trình trên lại lập lại Khi đường và các chất dinh dưỡng trong canh trường còn

ít, một lượng lớn tế bào men sẽ lắng xuống đáy, dịch lên men trong dần

2C2H5OH + 2CO2 + Q

Xét về mặt hóa học, sự lên men rượu bình thường có thể chia ra hai thời kỳ [9]: thời kỳ cảm ứng và thời kỳ tĩnh

Thời kỳ cảm ứng[8]

Ở giai đoạn này, chất tiếp nhận hydro của enzym alcoldehydrogenaza là acetaldehyd được tạo thành chưa đủ, do đó enzym sẽ chuyển hydro đến cho aldehyde phosphatglyxerinic Dưới tác dụng của enzym phosphataza, phosphatglyxerin bị thuỷ phân để tạo thành glyxerin Như vậy trong môi trường sẽ hình thành glyxirin và CO2

Thời kỳ tĩnh[8]

Đến lúc này, lượng acetaldehyd là cơ chất bình thường của enzym alcoldehydrogenaza được tạo thành đã có nhiều, nên enzym sẽ chuyển hydro đến cho cơ chất của nó và rượu etylic được tạo thành từ đây

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

Acetaldehit etanol

CH3C= O COOH

Phương trình phản ứng tổng quát của quá trình lên men

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

ta sản phẩm chủ yếu là rượu và một số sản phẩm phụ khác như glyxerin, .chỉ trong điều kiện pH của môi trường từ 4-5 và môi trường thật yếm khí Trong điều kiện yếm khí sự lên men xảy ra rất mạnh mẽ (nghĩa là etanol tạo thành sẽ nhiều) nhưng sự phát triển của tế bào nấm men hầu như không có Vì khi ấy nấm men có thể thu được năng lượng để duy trì cho các hoạt động sống của mình chỉ bằng cách gây lên men glucoza Khi có không khí thì sự lên men yếu đi vì nấm men sẽ thu năng lượng cần thiết cho sự phát triển của chúng bằng con đường hô hấp hiếu khí, nghĩa là bằng cách oxi hóa sinh học glucoza đến CO2 và H2O

O H ATP CO

OH H C PO H ADP O

H

C6 12 6 2 2 3 4 2 2 5 2 2 2 2 2

Cơ chế phân hủy đường trong tế bào nấm men để tạo ethanol (theo con đường EMP)[8]

Glucose

Hexokinaza Glucose – 6 – phosphat

Photphoglucoza isomeraza Fructose – 6 – phosphat

PhosphoFructokinaza Fructose – 1,6 – diphosphat

Aldolaza Triophosphat izomeraza Glyceraldehyd – 3 – phosphat Dihydroxy aceton phosphat

Glyceraldehyd phosphatdehydrogenaza Acid – 1,3 – diphosphoglyceric

Phosphoglyceratkinaza Acid – 3 – phosphoglyceric

Phosphoglycerat-mutaza Acid – 2 – phosphoglyceric

Enolaza Acid phosphoenolpyruvic

Pyruvat kinaza Acid pyruvic

Pyruvate – decarboxylaza Acetaldehyd

Aldodeshydrogenaza Ethanol

Nhưng cách đây 4 năm, Patrick Mcgovern, nhà nghiên cứu nguồn gốc rượu nho cổ, chuyên gia hàng đầu về khảo cổ học phân tử sinh học thuộc Đại học Pennsylvania (Philadelphia, Mỹ) đã chứng minh rằng rượu nho có từ thời kỳ đồ đá muộn (8500- 4000 năm trước Công nguyên) Ở thời kỳ đồ đá cũ, con người nếm nước nho hoang lên men trong các túi da hoặc bát gỗ

Đến thế kỷ thứ 6 trước CN, cây nho và cách làm rượu nho xuất hiện ở vùng Địa Trung Hải thuộc nước Pháp bây giờ, sau đó lan sang các nước khác

Cuối thế kỷ XIX, đầu thế kỷ XX, rượu vang mới được du nhập vào Việt Nam,

do nhà truyền giáo người Ba Lan mang theo trong hành lý cá nhân và do quân đội viễn chinh Pháp

Đến nay, rượu vang không những chỉ là một đồ uống bình thường mà đã trở thành một chủ đề văn hóa mang tính toàn cầu Trong tiến trình phát triển rượu vang, có lẽ những nhà truyền giáo đóng vai trò quan trọng trong việc mang rượu vang phổ biến khắp thế giới Bốn cường quốc rượu vang là Pháp, Italia, Tây Ban Nha, Mỹ Năm nước đứng đầu về tiêu thụ rượu vang hàng năm tính theo đầu người là Pháp, Italia, Đức, Tây Ban Nha, Anh

2.4.2 Định nghĩa rượu vang trái cây[17]

Là sản phẩm được lên men từ các dịch quả không qua chưng cất (lên men tự nhiên hoặc cấy chủng nấm men thuần khiết), có độ cồn từ 9 – 15o Rượu vang là loại thức uống có hương vị đặc trưng và có giá trị dinh dưỡng nhất định

2.4.3 Phân loại rượu vang[17]:

Có rất nhiều cách phân loại rượu vang như:

Theo màu sắc:

- Vang trắng

- Vang đỏ (màu đỏ Bordeaux)

Theo hàm lượng đường:

- Vang chát

- Vang khô (lên men hết đường < 4g đường sót/l): dùng uống giữa bữa ăn, vừa ăn, vừa uống

- Vang ngọt: uống sau bữa ăn

- Vang nửa khô: vang Vermouth: dùng khai vị

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

 Rượu vang không có Gas

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

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

- Vang khô (lên men kiệt đường):

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

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

- Vang nặng:

+ Hàm lượng ethanol: 17 – 20%V (trong đó có 3  4% V do quá trình lên men vang sinh ra)

+ Đường sót: 1 – 14%

 Rượu vang có Gas

Vang có gas CO 2 tự nhiên (còn gọi là rượu champagne): để giữ được CO2 tự nhiên trong sản phẩm do quá trình lên men tạo ra ta thực hiện quá trình lên men phụ trong chai, thùng, hay hệ thống kín Phụ thuộc vào điều kiện lên men khác nhau như nhiệt độ, thời gian mà ta có những sản phẩm khác nhau với mức chất lượng khác nhau

2.4.4 Thành phần hóa học rượu vang[8]:

Thành phần hóa học của rượu vang khá phức tạp và thay đổi tùy thuộc vào thành phần nguyên liệu sử dụng, những biến đổi trong quá trình lên men chính, lên men phụ, quá trình tàng trữ và sự kết hợp của những phương pháp sản xuất

 Rượu ethylic: là thành phần quan trọng nhất của các loại rượu vang và các

loại nước giải khát có cồn Hàm lượng ethylic trong rượu vang do quá trình lên men tạo ra đạt từ 10–12% thể tích

 Đường: hàm lượng đường trong rượu vang tùy thuộc vào loại rượu Chủ yếu

là đường glucose, fructose, có thể có dextrin và một số loại đường khác

 Acid: có nguồn gốc từ nguyên liệu hay bổ sung và tăng lên trong quá trình lên

men, làm chín Thành phần chủ yếu là các acid hữu cơ như acid malic, tartaric Hàm lượng acid trong rượu vang có thể dao động trong một khoảng lớn từ 0.4–1% tùy loại rượu

 Rượu bậc cao: gồm amyl, isoamyl, n-butyl, propilic với hàm lượng

10-75mg/100ml

– Aldehyd: chỉ ở dạng vết Quan trọng nhất là acetaldehyd

 Ethylacetat: là ester quan trọng nhất với nồng độ lớn hơn 150ppm

 Tanin: tùy loại rượu có thể chứa từ 0.01% - 0.3%

 Chất màu, mùi: chất màu tạo ra do bản thân nguyên liệu còn lại trong quá

trình lên men, thường là họ màu flavonol, anthocyanne Hương vị và các chất thơm của rượu vang phụ thuộc vào nguyên liệu, quá trình lên men và tàng trữ rượu

 Vitamin: trong rượu vang có chứa khá nhiều loại vitamin, đặc biệt là vitamin

nhóm B

2.4.5 Hệ vi sinh vật trong sản xuất rượu vang [8,15]

Hiện nay trên thế giới người ta sản xuất rượu vang theo hai phương pháp:

- Phương pháp lên men bằng hệ vi sinh vật tự nhiên

- Phương pháp lên men bằng vi sinh vật thuần khiết

2.4.5.1 Lên men rượu vang bằng hệ vi sinh vật tự nhiên:

 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

 Nhược điểm:

– Chất lượng không ổn định do không kiểm soát được hệ vi sinh vật ban đầu của quá trình lên men

– Hệ vi sinh vật trong lên men rượu vang tự nhiên tương đối phức tạp và

không đồng nhất trong các quá trình lên men Chiếm phần đông nhất là loại vi

khuẩn không sinh bào tử hoặc có bào tử, xạ khuẩn và microbacter

2.4.5.2 Lên men bằng hệ vi sinh vật thuần khiết:

 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

2.4.5.3 Vi sinh vật thuần khiết trong sản xuất rượu vang:

2.4.5.3.1 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 không lên men lactose, cellulobise, inulin, D - gluzzamin, D - ribose, D - xilose, D

- arabiose, L - rafinose

2.4.5.3.2 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

2.4.5.3.3 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)

2.4.5.3.4 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

2.4.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men [8,15]

2.4.6.1 Đường

Hàm lượng đường khá cao sẽ làm tăng áp suất thẩm thấu và làm mất cân bằng trạng thái sinh lý của nấm men Kết quả là đường nhiều sẽ dẫn đến ức chế không những tạp khuẩn mà cả nấm men, dẫn đến tổn thất hoặc kéo dài thời gian lên men Nếu hàm lượng đường quá thấp sẽ giảm hiệu suất lên men, không tạo được độ cồn mong muốn trong rượu vang

Thông thường, các loại nấm men hoạt động bình thường trong môi trường có hàm lượng đường 10 – 25%, nồng độ đường 30 – 35% sự lên men gần như bị đình chỉ