Nghiên Cứu Xây Dựng Quy Trình Sản Xuất Rượu Vang Từ Mãng Cầu Xiêm

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu vang khi sử dụng chủng nấm men Saccharomyces cerervisae thuần chủng và đưa ra quy trình sản xuất rượu vang từ m

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT

RƯỢU VANG TỪ MÃNG CẦU XIÊM

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Giảng viên hướng dẫn : GS.TS.KH Nguyễn Trọng Cẩn Sinh viên thực hiện : Trần Lê Quang Trí

MSSV: 1151110381 Lớp: 11DSH02

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT

RƯỢU VANG TỪ MÃNG CẦU XIÊM

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Sinh viên thực hiện Giảng viên hướng dẫn

Trần Lê Quang Trí GS.TSKH Nguyễn Trọng Cẩn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đồ án “Nghiên cứu quy trình sản xuất rượu vang từ mãng cầu

xiêm ” là công trình nghiên cứu của tôi Các nội dung cùng các kết quả nghiên cứu

trong đề tài này là trung thực Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường về lời cam đoan này

TP HCM, ngày 10 tháng 08 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Trần Lê Quang Trí

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành bài đồ án này, trước hết tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu cùng Quý thầy cô Khoa Công nghệ Sinh học – Môi trường – Thực phẩm, trường Đại Học Công nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh (HUTECH) đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và trang bị vốn kiến thức cũng như môi trường học tập hiện đại cho tôi trong suốt bốn năm học qua

Kính gửi lời cảm ơn chân thành đến GS.TS.KH Nguyễn Trọng Cẩn đã tận tình truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quí báu, hướng dẫn tôi hoàn thành đồ án này với tất cả tinh thần, trách nhiệm và lòng nhiệt thành

Xin chân thành cảm ơn:

Các quý thầy cô trong phòng thí nghiệm đã hết lòng giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đồ án

Và trên hết, xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Đấng sinh thành, những người luôn bên cạnh, hỗ trợ tôi hết mực cả về vật chất lẫn tinh thần

Xin chân thành cảm ơn!

TP HCM, ngày 10 tháng 08 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Trần Lê Quang Trí

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

4 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 2

4.1 Địa điểm nghiên cứu 2

4.2 Thời gian nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu về mãng cầu xiêm [7], [17], [24] 3

1.1.1 Nguồn gốc đặc điểm thực vật 3

1.1.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của mãng cầu xiêm 5

1.1.3 Tình hình sản xuất ở Việt Nam và một số công dụng của mãng cầu xiêm… 6

1.2 Tổng quan về rượu vang quả [1], [8], [11], [16], [17] 7

1.2.1 Khái niệm và lịch sử phát hiện 7

1.2.2 Phân loại rượu vang 8

1.2.3 Một số loại rượu vang nổi tiếng trên thế giới 9

1.2.4 Thành phần của rượu vang 10

1.2.5 Giá trị của rượu vang 11

1.3 Tổng quan về nấm men [1], [3], [8], [9], [11] 12

1.3.1 Giới thiệu về nấm men 12

1.3.2 Các loại nấm men dùng trong sản xuất rượu vang 15

1.3.3 Yêu cầu đối với nấm men rượu vang 17

1.4 Cơ sở quá trình lên men [1], [2], [4], [9], [12] 17

1.4.1 Cơ sở sinh hóa quá trình lên men 17

1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 19

1.5 Enzyme pectinase [10], [22] 22

1.6 Nước [8], [19] 22

1.7 Đường, acid citric và natricacbonat [8], [20], [21], [23] 24

1.7.1 Đường 24

1.7.2 Acid citric 25

1.7.3 Natri cacbonat 25

1.8 Quy trình sản xuất rượu vang [1], [25], [6] 26

1.8.1 Quy trình công nghệ sản xuất rượu vang 26

1.8.2 Thuyết minh quy trình 28

CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 Nguyên liệu và vật liệu nghiên cứu 32

2.1.1 Nguyên liệu 32

2.1.2 Dụng cụ và thiết bị 32

2.2 Phương pháp nghiên cứu [5] 32

2.2.1 Phương pháp hóa học 32

2.2.2 Phương pháp đánh giá cảm quan [13], [14] 33

2.2.3 Phương pháp xử lí số liệu thí nghiệm 35

2.3 Bố trí thí nghiệm 35

2.3.1 Thí nghiệm 1: Xác định tỷ lệ thành phần và các chỉ tiêu hóa lí của mãng cầu xiêm 35

2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của enzyme pectinase đến quá trình trích ly và làm trong dịch quả 35

2.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình lên men rượu vang mãng cầu xiêm 36

2.3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến quá trình

lên men rượu vang 36

2.3.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men rượu vang mãng cầu xiêm 37

2.3.6 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến quá trình lên men rượu vang mãng cầu xiêm 37

2.3.7 Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men phụ đến quá trình lên men rượu vang mãng cầu xiêm 37

2.3.8 Hoàn thiện quy trình 38

2.3.9 Kiểm tra chất lượng vi sinh và hóa sinh, cảm quan và sơ bộ hoạch toán chi phí sản xuất của sản phẩm 40

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 41

3.1 Kết quả xác định các thành phần và các chỉ tiêu hóa lý của mãng cầu xiêm 41

3.2 Khảo sát ảnh hưởng của enzyme pectinase đến quá trình chiết tách và làm trong dịch quả 42

3.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình lên men tạo sản phẩm 43

3.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến quá trình lên men tạo sản phẩm ……….47

3.5 Khảo sát ảnh hưởng của độ pH đến quá trình lên men tạo sản phẩm 51

3.6 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến quá trình lên men tạo sản phẩm 54

3.7 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men phụ đến sản phẩm 58

3.8 Xây dựng quy trình sản xuất hoàn chỉnh 60

3.9 Kết quả kiểm tra chất lựơng sản phẩm 62

3.9.1 Kết quả kiểm tra chỉ tiêu vi sinh vật 62

3.9.2 Kết quả kiểm tra sinh hóa sản phẩm 62

3.9.3 Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm 62

3.10 Sơ bộ tính giá thành sản phẩm của phòng thí nghiệm 63

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

PHỤ LỤC 1

Phụ Lục A: Các Phương Pháp Thí Nghiệm 1

Phụ Lục B: Chỉ Tiêu Vi Sinh Vật Đối Với Rượu Vang 8

Phụ Lục C: Bảng Đánh Giá Cảm Quan Rượu Vang Mãng Cầu Xiêm 9

Phụ Lục D: Kết Quả Phân Tích Ảnh Hưởng Của Các Thí Nghiệm 10

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

CTTN: Chỉ tiêu thí nghiệm

TLNM: Tỷ lệ nấm men

NĐCK: Nồng độ chất khô

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

EMB: Eosine Methylene Agar

PCA: Plate Count Agar

TSA: Tryptone Casein Soy Agar

VRB: Violet Red Bile Agar

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Phân loại khoa học mãng cầu xiêm 3

Bảng 1.2: Thành phần hóa học của mãng cầu xiêm (loại chua) 5

Bảng 1.3: Giá trị dinh dưỡng của 100g mãng cầu xiêm 6

Bảng 1.4: Chỉ tiêu “Nước cấp sinh hoạt – yêu cầu chất lượng” 23

Bảng 1.5: Các chỉ tiêu cảm quan về “Đường tinh luyện” 24

Bảng 1.6: Các chỉ tiêu hóa – lý về “Đường tinh luyện” 25

Bảng 2.1: Điểm đánh giá cảm quan chất lượng sản phẩm rượu 33

Bảng 2.2: Phân loại chất lượng rượu vang 35

Bảng 3.1: Tỷ lệ khối lượng của mãng cầu xiêm 41

Bảng 3.2: Các chỉ tiêu hóa lý của dịch mãng cầu xiêm 41

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của enzyme pectinase đến quá trình chiết dịch quả 42

Bảng 3.4: Biến đổi hóa học của sản phẩm rượu vang theo thời gian lên men 44

Bảng 3.5: Biến đổi hóa học của sản phẩm rượu vang theo nồng độ chất khô đã được điều chỉnh 48

Bảng 3.6: Biến đổi hóa học của sản phẩm rượu vang theo pH đã được điều chỉnh 51 Bảng 3.7: Biến đổi hóa học của sản phẩm rượu vang theo tỷ lệ nấm men đã được điều chỉnh 55

Bảng 3.8: Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men phụ đến cảm quan của sản phẩm 58

Bảng 3.9: Kết quả kiểm tra chỉ tiêu vi sinh vật 62

Bảng 3.10: Kết quả kiểm tra sinh hóa sản phẩm 62

Bảng 3.11: Kết quả điểm đánh giá cảm quan của rượu vang mãng cầu xiêm 62

Bảng 3.12: Chi phí nguyên liệu sản xuất 63

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Hình thái trái mãng cầu xiêm 4

Hình 1.2: Hình thái cây mãng cầu xiêm 4

Hình 1.3: Cấu tạo tế bào nấm men 13

Hình 1.4: Tế bào nấm men Saccharomyces cerervisae 16

Hình 3.1: Ảnh hưởng của enzyme pectinase đến quá trình chiết và làm trong dịch quả 43

Hình 3.2: Ảnh hưởng của thời gian lên men đến độ cồn của rượu vang 44

Hình 3.3: Ảnh hưởng của thời gian lên men đến độ Brix của rượu vang 45

Hình 3.4: Ảnh hưởng của thời gian lên men đến acid tổng của rượu vang 45

Hình 3.5: Ảnh hưởng của thời gian lên men đến điểm cảm quan của rượu vang 46

Hình 3.6: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến độ cồn của rượu vang 48

Hình 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến độ Brix của rượu vang 49

Hình 3.8: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến acid tổng của rượu vang 49

Hình 3.9: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến điểm cảm quan của rượu vang 50

Hình 3.10: Ảnh hưởng của pH dịch lên men đến độ cồn rượu vang 52

Hình 3.11: Ảnh hưởng của pH dịch lên men đến độ Brix của rượu vang 52

Hình 3.12: Ảnh hưởng của pH dịch lên men đến acid tổng của rượu vang 53

Hình 3.13: Ảnh hưởng của pH dịch lên men đến điểm cảm quan của rượu vang 53

Hình 3.14: Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến độ cồn của rượu vang 55

Hình 3.15: Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến độ Brix của rượu vang 56

Hình 3.16: Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến acid tổng của rượu vang 56

Hình 3.17: Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến điểm cảm quan của rượu vang 57

Hình 3.18: Ảnh hưởng của tời gian lên men phụ đến độ Brix của sản phẩm 59

Hình 3.19: Ảnh hưởng của thời gian lên men phụ đến acid tổng của sản phẩm 59

Hình 3.20: Ảnh hưởng của thời gian lên men phụ đến điểm cảm quan của sản phẩm 60

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Hiện nay, ở Việt Nam, thị trường thức uống có cồn đã phát triển và thay đổi một cách chóng mặt Những sản phẩm thức uống này không chỉ đáp ứng nhu cầu về mặt chất lượng mà còn phải đáp ứng các nhu cầu về mặt sức khỏe, an toàn vệ sinh thực phẩm cũng như là mẫu mã đa dạng, phù hợp với nhiều đối tượng tiêu dùng và đặc biệt là tính thời thượng

Một trong những loại thức uống tập trung đầy đủ các tính chất trên phải kể đến: rượu vang trái cây Nó được biết đến như là một loại thức uống tự nhiên có lợi cho sức khỏe vì bản chất là nước trái cây lên men

Trên thế giới, rượu vang đã ra đời từ cách đây khá lâu và ngành công nghiệp sản xuất rượu vang đã có nhiều bước tiến đáng kể: hoàn thiện về quy trình cũng như chất lượng sản phẩm, ngày càng đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng

Rượu vang thường được sản xuất và tiêu thụ mạnh mẽ ở các quốc gia phương Tây như là: Pháp, Ý, Đức, Mỹ, Tây Ban Nha, Anh,…Tuy nhiên, gần đây ở Việt Nam, rượu vang đã được biết đến thông qua một nhãn hiệu nổi tiếng là vang Đà Lạt, vang của người Việt Nam Trước đây, rượu vang thường được chế biến chủ yếu từ nho Nhưng ngày này, để đáp ứng nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng và để phù hợp với nhiều vùng miền, người ta còn sử dụng nhiều loại trái cây khác nhau để sản xuất rượu vang như: dứa, xoài, mận, táo, cam, chuối…

Ở Việt Nam, với nguồn trái cây đa dạng quanh năm nhưng đi cùng với khí hậu nhiệt đới ẩm, nên việc bảo quản trái cây là một điều khá khó khăn, trái cây dễ bị hư thối sau thu hoạch và vận chuyển Vì vậy, việc chế biến các loại trái cây có ý nghĩa rất quan trọng nhằm tránh lãng phí nguồn nguyên liệu sẵn có và nâng cao giá trị sử dụng của chúng, đồng thời tạo ra một ngành sản xuất, góp phần làm ổn định và tăng thu nhập cho người dân Trong số vô vàn các loại trái cây ở nước ta, thì mãng cầu xiêm là một loại trái cây ngon và bổ dưỡng được trồng nhiều ở các tỉnh Nam bộ, nhưng tới nay vẫn chưa được tận dụng được hết giá trị của nó Do đó cần nghiên cứu sản xuất rượu vang từ mãng cầu xiêm và đưa ra được quy trình sản xuất hợp lí

để ứng dụng vào thực tế mang lại giá trị kinh tế và dinh dưỡng cao hơn Đây cũng chính là nhiệm vụ chính của đề tài “ Nghiên cứu quy trình sản xuất rượu vang từ mãng cầu xiêm ”

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu vang khi sử dụng

chủng nấm men Saccharomyces cerervisae thuần chủng và đưa ra quy trình sản

xuất rượu vang từ mãng cầu xiêm hoàn chỉnh

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

• Khảo sát nguyên liệu mãng cầu xiêm

• Khảo sát tỷ lệ enzyme pecyinase để hỗ trợ quá trình chiết dịch quả

• Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình lên men

➢ Ảnh hưởng của pH

➢ Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất

➢ Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men

➢ Ảnh hưởng của thời gian lên men

• Kiểm tra chất lượng sản phẩm

➢ Đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật

➢ Xác định thành phần hóa sinh sản phẩm

➢ Đánh giá cảm quan theo tiêu chuẩn TCVN 3215 – 79

4 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

4.1 Địa điểm nghiên cứu

Đề tài được nghiên cứu tại Phòng Thí Nghiệm Khoa Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm – Môi Trường , trường Đại Học Công Nghệ Tp.HCM

4.2 Thời gian nghiên cứu

Kế hoạch triển khai đồ án từ 25/05/2015 đến ngày 16/08/2015

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về mãng cầu xiêm [7], [17], [24]

1.1.1 Nguồn gốc đặc điểm thực vật

Bảng 1.1: Phân loại khoa học mãng cầu xiêm

Tên Soursop,Guanabana,Graviola,……

Tên khoa học Annona muricata

Loài (species) A.muricata

Mãng cầu xiêm, còn gọi là mãng cầu gai, na xiêm, na gai tùy theo vùng trồng trọt, nó có thể có chiều cao từ 3 – 10 m, rậm, lá màu đậm, không lông, xanh quanh năm Hoa màu xanh, mọc ở thân Quả mãng cầu xiêm to và có gai mềm, quả hình oval, thuôn dài hoặc hình trái tim, thường có dạng xệ, uốn cong với nhiều kích cỡ, khối lượng do sự phát triển không đều hay bị sâu bệnh Quả có thể dài từ 15 – 30

cm, rộng khoảng 15 cm, nặng 0,5 – 2 kg, có quả lên đến 5 – 6 kg, to nhất trong các loại mãng cầu Vỏ màu xanh lục sẫm khi còn non và có màu xanh vàng nhạt khi đã chín mềm, vỏ không ăn được với nhiều gai mềm Quả có cấu trúc phức hợp gồm nhiều quả nhỏ hạt đơn (múi) liên kết với nhau Lưng mỗi múi có một cái gai mềm cong nên có người gọi là mãng cầu gai Gai có thể rụng khi quả chín Có thể chứa từ vài chục đến vài trăm hạt, hạt bẹt hình oval, nhẵn đen và rất cứng hạt chứa 45% dầu không khô màu vàng có độc tính cao Vì vậy phải loại bỏ hạt trong quá trình xử lý chế biến Quả dễ rụng ra khỏi cuống khi đã chín Phần thịt quả màu trắng đục, ngọt và hơi chua, mọng nước, thịt dai hơn mãng cầu ta, có xớ, gồm nhiều múi bao quanh lõi ở giữa Phần thịt chứa 80% nước, 2% protein, 18% cacbonhydrat

Hình 1.1: Hình thái trái mãng cầu xiêm

Hình 1.2: Hình thái cây mãng cầu xiêm

Cây mãng cầu xiêm là cây bản địa của vùng Trung Mỹ như Mexico, Cuba, vùng Caribe, và phía bắc của Nam Mỹ chủ yếu ở Brasil, Colombia (nơi mãng cầu có chất lượng tốt và sản lượng cao), Peru, Ecuador, và Venezuela Cây cũng được trông ở Mozambique, Somalia, Uganda Nó là 1 trong 14 loại quả nhiệt đới được viện Latinoamericano de Mercadeo Agricola giới thiệu để phát triển gieo trồng và tiếp thị ở quy mô lớn Là một trong những loài cây ăn quả đầu tiên được mang từ Mĩ tới các châu lục khác Ngày nay phát triển rộng rãi ở vùng nhiệt đới, cận nhiệt

đới của các châu lục, từ Trung Quốc, Đông Nam Á đến Australia, các đảo ở Thái Bình Dương và những vùng đất ẩm thấp của châu phi, ở những nơi ưa thích trái cây ngọt như vùng Nam Ấn Độ

Cây mãng cầu xiêm sống ở những khu vực có độ ẩm cao và có mùa đông không lạnh lắm, nhiệt độ dưới 50C sẽ làm lá và các nhánh nhỏ hỏng và nhiệt độ dưới 30C thì cây có thể chết

1.1.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của mãng cầu xiêm

Trên thị trường có hai loại mãng cầu xiêm chính: chua và ngọt Sau đây là bảng thành phần hóa học có trong 100 g thịt quả mãng cầu xiêm (loại chua):

Bảng 1.2: Thành phần hóa học của mãng cầu xiêm (loại chua)

Năng lượng 61,3-53,1 kcal Độ ẩm 82,8 g Protein 1,00 g Chất béo 0,97 g Đường 14,63 g

Theo nghiên cứu của các nhà khoa học thì trong mãng cầu xiêm có chứa một lượng đáng kể vitamin C, vitamin B1 và vitamin B2 Sau đây là bảng giá trị dinh dưỡng có trong 100 g mãng cầu xiêm

Bảng 1.3: Giá trị dinh dưỡng của 100g mãng cầu xiêm

Năng lượng 276 kJ (66 kcal) Cacbonhydrat 16,84 g Đường 13,54 g Chất xơ thực phẩm 3,3 g Chất béo 0,3 g Protein 1 g Thiamin (Vit.B1) 0,07 mg Riboflavin (Vit.B2) 0,05 mg Niacin (Vit.B3) 0,9 mg Axit pantothenic (Vit.B5) 0,253 mg

Vitamin B6 0,059 mg Axit folic (Vit.B9) 14 µg Vitamin C 20,6 mg

Mãng cầu xiêm cho trái quanh năm nhưng mùa chín từ tháng 7 tới tháng 10 Quả mãng cầu xiêm có thể được dùng nhằm các mục đích sau:

• Được dùng làm đồ uống giải khát như: Champola (Braxin), Carato (Puerto Rico), lên men rượu (Tây Ấn Độ), nước quả đóng hộp chân không, làm yoghurt,…

• Người Việt Nam còn dùng làm thuốc trị bệnh, vỏ màu xanh đem phơi khô, tán nhỏ trị bệnh kiết lị, sốt rét, có thể nấu nước để trị lỡ miệng,

• Hạt mãng cầu xiêm chứa một loại chất độc: Alcaloid chiếm 0,05% hạt Trong đó alcaloid muricinine (C19H21O4N) và alcaloid muricinine (C18H19O4) được người Ấn Độ làm thuốc sát trùng Người ta còn đem hạt tán nhỏ lấy nước gội đầu trị chí, rận

• Lá chứa tinh dầu mùi khá dễ chịu, một lượng khá cao các chất clorua, kali, tanin, alcaloid ở hàm lượng thấp và một chất nhựa, lá non có thể dùng làm gia vị, nấu hãm thuốc như trà vào buổi tối sẽ làm dịu thần kinh Lá còn được dùng làm thuốc chữa sốt, tiêu chảy, trục giun

• Vỏ cây của những cây mãng cầu chưa ra trái được dùng làm chất thuộc da

1.2 Tổng quan về rượu vang quả [1], [8], [11], [16], [17]

1.2.1 Khái niệm và lịch sử phát hiện

Rượu vang là tên gọi loại rượu được sản xuất lâu đời từ nho bằng phương pháp lên men tự nhiên, nhờ hệ vi sinh vật có sẵn trong vỏ và thịt quả nho chín, chủ yếu là nấm men Saccharomyces cerervisae lên men đường trong dịch ép quả nho thành rượu và CO2 Độ rượu trong lên men tự nhiên thường nhỏ 9 – 10% Là loại rượu không qua chưng cất Ngày nay danh từ rượu vang được dùng chỉ loại rượu lên men dịch ép trái cây (táo, lê, chuối, thơm, mơ, dâu ) có hương vị thơm ngon của trái cây tự nhiên, và có độ rượu nhẹ thường 15 – 20%, thích hợp cho phụ nữ, là loại nước giải khát ngon, bổ dưỡng, giàu vitamin

Lịch sử rượu vang kéo dài hàng nghìn năm và gắn bó chặt chẽ với lịch sử nông nghiệp, ẩm thực, văn minh, loài người Bằng chứng khảo cổ sớm nhất cho thấy con người đã làm rượu vang tại Gruzia vào khoảng 6000 năm TCN, một số địa điểm khảo cổ đáng chú ý khác là Iran và Armenia cũng phát hiện được các bằng chứng về rượu vang có niên đại tương ứng 5000 năm và 4000 năm TCN

Rượu vang còn gắn liền với thần thoại về Dionysus, phổ biến ở La Mã và Hy Lạp cổ đại, và nhiều vùng làm rượu chính ở Tây Âu ngày nay đã được thiết lập với các đồn điền của người La Mã và người Phoenicia Kỹ thuật làm rượu vang như ép rượu, được cải tiến đáng kể vào thời Đế chế La Mã, rất nhiều giống nho và kỹ thuật canh tác đã được phát hiện và thùng đựng rượu đã được phát triển để cất và vận chuyển rượu vang

Ở Châu Âu trung cổ, sau sự suy tàn của Rome và sản xuất rượu vang quy mô công nghiệp để xuất khẩu Giáo hội KiTô giáo đã trở thành một người ủng hộ nhiệt thành việc dùng rượu vang trong cử hành Thánh lễ Công giáo Sản xuất rượu vang dần dần phát triển và rượu vang đã được sử dụng phổ biến từ thế kỷ 15 trở đi, ngành làm rượu vang vẫn tồn tại sau đợt dịch bệnh Phylloxera tàn phá vào thập niên 1870 và đến ngày nay đã hình thành các vùng làm rượu vang trên khắp thế giới

1.2.2 Phân loại rượu vang

Về mặt công nghệ, sản phẩm rượu vang được chia ra hai nhóm lớn: nhóm vang có gas (CO2) và nhóm vang không có gas (CO2)

1.2.2.1 Nhóm vang có gas

• Rượu vang có gas tự nhiên (do lên men tạo ra)

Để giữ được gas tự nhiên trong sản phẩm, người ta thực hiện quá trình lên men thứ trong các chai kín, thùng hoặc hệ thống thùng kín tùy thuộc vào điều kiện lên men phụ (t0, thời gian) sẽ cho ra loại rượu champagne với các mức độ chất lượng khác nhau

• Rượu vang có gas nhân tạo (do ta nạp gas vào sản phẩm)

Người ta có thể tạo ra tạo ra nhiều loại rượu vang khác nhau theo thị hiếu hoặc yêu cầu của thị trường tiêu thụ cụ thể Tuy nhiên, nhóm vang có gas tự nhiên thường có độ rượu từ 10 – 12,5% và độ ngọt từ 3 – 5%, còn nhóm gas nhân tạo thường có độ rượu 9 – 12%, độ ngot từ 3 – 8%

1.2.2.2 Nhóm vang không có gas

• Nhóm rượu vang phổ thông: Hoàn toàn lên men, không được bổ sung cồn etylic trong quá trình công nghệ, gồm hai loại:

➢ Vang khô (lên men cạn kiệt): chứa hàm lượng etanol tích tụ do lên men có thể từ 9 – 14% V, và hàm lượng đường sót không quá 0,3%

➢ Vang bán ngọt: chứa hàm lượng etanol do lên men tự nhiên từ 9 - 12% V và đường sót từ 3 – 8%

• Nhóm rượu vang cao độ: là những loại rượu vang có hàm lượng etanol cao hơn so với nhóm vang phổ thông Có thể dùng cồn tinh luyện để nâng cao hàm lượng etanol trong quá trình công nghệ Nhóm này cũng gồm hai loại:

➢ Vang nặng: có hàm lượng etanol từ 17 – 20% V, trong đó etanol tích lũy do lên men do lên men không ít hơn 3%V hàm lượng đường trong sản phẩm có thể từ 1 – 4% V

➢ Vang khai vị: hàm lượng etanol từ 12 – 17%, trong đó etanol tích lũy do lên men không ít hơn 1,2%V Ngoài ra, tùy thuộc vào hàm lượng đường (độ ngọt)trong rượu khai vị, có thể tồn tại các dạng sau:

 Khai vị bán ngọt: với etanol từ 14 – 16%V và đường từ 12%

5- Khai vị ngọt: với etanol từ 15 – 17%V và đường sót từ 20%

14- Khai vị rất ngọt: với etanol từ 12 – 17% V và đường sót từ

21 – 35% V

1.2.3 Một số loại rượu vang nổi tiếng trên thế giới

• Rượu vang Mỹ: có thể chia làm ba loại

➢ Rượu vang thương phẩm (Branded Wine)

➢ Rượu vang thông dụng (Generic Wine) như vang California Burgundy

➢ Rượu vang pha trộn (Blended Wine)

• Rượu vang Đức: có thể chia làm 4 loại

➢ Rượu vang bàn (Deutcher Tafewein)

➢ Rượu vang Qualitatswein bestimmter Anbuagebiete (QbE)

➢ Rượu vang Qualitatswein mit Pradikat (QmP) là loại rượu vang chất lượng cao

1.2.4 Thành phần của rượu vang

Các thành phần cơ bản của một rượu vang đã hoàn thành là nước và alcohol, một số thành phần khác có hàm lượng nhỏ, nhưng là tác nhân về chất lượng và đặc điểm của rượu Sau đây là một số thành phần cơ bản của rượu vang:

• Nước (80 – 85%)

Nước phát sinh ra từ nước cốt trái cây, nên tinh khiết về mặt sinh học Nó là nền tảng cho các hiện tượng sinh hóa phức tạp diễn ra trong quá trình rượu vang đựơc chuyển hóa và trữ

• Alcohol (10 – 17%)

Các alcohol trong rượu vang là từ những chất đường được nấm men chuyển hóa Ngoài việc thêm những đặc điểm của chính chúng về các hương vị và các mùi, alcohol là tác nhân chính mang mùi rượu và hương rượu Chiếm hàm lượng cao nhất là ethyl, một alcohol đơn phân tử Kế tiếp là glycerol, một alcohol đa phân tử, gia thêm độ ngọt

• Acid (0,4 – 1%)

Các acid cho rượu vang vị chua đặc trưng, giúp tăng hương vị khi cân xứng với các thành phần khác Trong ba acid hữu cơ xuất phát từ trái nho, tartaric là thành phần chủ lực của tổng lượng acid trong rượu, kế tiếp là malic và citric Ba acid khác là: succinic, lactic và acetic (nguồn của vị chua bay hơi) được sản sinh bởi quá trình lên men

• Các chất đường

Trái nho chứa 15 đến 25% glucose và fructose, là những đường phần lớn được chuyển hóa thành alcohol trong quá trình lên men Ở rượu vang không ngọt, thường chỉ còn một vết đường thặng dư (0,1 %), còn rượu vang ngọt có thể chứa lượng đường dư lên đến 10% Vị ngọt của rượu vang không chỉ phát sinh từ các chất đường mà còn từ alcohol và các chất khác

• Các muối khoáng (0,2 – 0,4%)

Các muối được sinh ra từ các acid khoáng hoặc acid hữu cơ, thêm vị tươi mát vào hương vị của rượu vang Trong số này có potassium, sodium, magnesium, chất vôi và sắt

• Các chất tạo hương vị và tạo màu (0,01 – 0,5%)

Các phức chất phenol tạo màu cho rượu và những khác biệt trong hương vị giữa các vang đỏ và vang trắng Vỏ trái nho chứa các phenol đa phân tử, dưới dạng các anthocyanin và tannin, mà các sắc tố của chúng cấp màu cho vang đỏ Các vang trắng có được một chút màu từ vỏ trái nho, và từ gỗ trong quá trình trữ

• Các chất tạo mùi

Là những vết của những phức chất hóa học thay đổi, có tính chất bay hơi, tạo ra những mùi thơm trong rượu vang Những chất này gồm có các alcohol, các andehyte, các ester, các acid và các ketone

• Các sulfites

Là những chất dẫn xuất từ lưu huỳnh để bảo vệ trái nho và sát trùng cùng bảo tồn rượu vang Hàm lượng sunfites từ 10 đến 200 phần triệu, được đo với cả sulfur dioxide cố định kết hợp với những chất khác, và sulfur dioxide tự do dưới dạng gas

• Vitamin

Bản thân nước trái cây là có rất nhiều vitamin, và trong quá trình lên men các vitamin này không bị mất đi mà được giữ lại Nên rượu vang có chứa rất nhiều vitamin, đặc biệt là vitamin nhóm B

1.2.5 Giá trị của rượu vang

Rượu vang thường được sử dụng trong các bữa tiệc vì tốt cho tiêu hóa và làm tăng hương vị món ăn Hầu hết các yếu tố tạo nên giá trị và sự đa dạng của rượu chính là mùi vị, mùi vị hầu như không ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng, mặt khác nếu không dùng quá nhiều thì rượu còn có tác dụng tốt cho sức khỏe, hỗ trợ tiêu hóa tốt, chống lão hóa, bảo vệ da,ngăn chặn đột quỵ , đặc biệt là các loại rượu vang đỏ còn có thể phòng bệnh tim mạch

Bên cạnh những lợi ích về sức khỏe, rượu vang còn đem lại các giá trị về kinh tế như hỗ trợ và tăng thu nhập cho những người làm vườn, giúp phát triển ngành công nghiệp rươụ vang đem lại việc làm cho nhiều người lao động

1.3 Tổng quan về nấm men [1], [3], [8], [9], [11]

1.3.1 Giới thiệu về nấm men

Nấm men là các loài nấm đơn bào, với một số ít các loài thường được sử dụng

để lên men bánh mì hay trong sản xuất các loại đồ uống chứa cồn, cũng như trong một số mẫu tế bào nhiên liệu đang thử nghiệm Phần lớn các loài nấm men thuộc ngành nấm túi (Ascomycota) Trên 1000 loài men đã được miêu tả, loài men được con người sử dụng phổ biến nhất là Saccharomyces cerervisae, nó được dùng trong sản xuất rượu vang, bánh mỳ và bia từ hàng nghìn năm trước

1.3.1.1 Cấu tạo, hình dạng và kích thước tế bào nấm men

• Hình dạng tế bào nấm men

Nấm men thường có hình dạng khác nhau, thường là hình cầu, hình elip,hình trứng, hình bầu dục và cả hình dài.một số loài nấm men có tế bao hình dài đối với nhau thành những dạng sợi gọi là khuẩn ty (Mycelium) hay khuẩn ty giả (Pseudomycelium) Tuy nhiên hình dạng của chúng không ổn định , phụ thuộc vào tuổi của nấm men và điều kiện nuôi cấy

• Kích thước tế bào nấm men

Tế bào nấm men thường có kích thước rất lớn gấp từ 5 – 10 lần tế bào vi khuẩn Kích thước trung bình: chiều dài từ 9 đến 10µm và chiều rộng từ 2 đến 7µm kích thước cũng thay đổi, không đồng đều ở các loài khác nhau, ở các lứa tuổi khác nhau và điều kiện nuôi cấy khác nhau

• Cấu tạo tế bào nấm men

Hình 1.3: Cấu tạo tế bào nấm men

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

• Thành tế bào: thành tế bào nấm men dày khoảng 25 nm (chiếm 25% khối lượng khô của tế bào) Đa số nấm men có thành tế bào cấu bởi glucan và mannan Một số nấm men có thành tế bào chứa kitin và mannan, trong thành tế bào nấm men còn chứa khoảng 10% protein và một lượng nhỏ lipid, trong số protein này có một phần là các ezyme

• Màng nguyên sinh chất bao gồm các hợp chất phức tạp như protein, phospholipid, enzyme permeaza,… Chức năng chính của mãng nguyên sinh chất là điều khiển chất dinh dưỡng vào tế bào

• Chất nguyên sinh (thường có màu xám): thành phần cấu tạo chủ yếu là nước, protit, gluxit, lipid và các muối khoáng, enzyme và có các cơ quan trong đó như là ty thể, ribosome, mạng lưới nội chất, các chất dự trữ, các thể vùi của hợp chất liopid, cacbonhydrat tự nhiên trong nội bào và chất xúc tác sinh học quan trọng là enzyme tham gia vào tất cả các phản ứng sinh hóa

• Nhân tế bào: tế bào nấm men có nhân thật, nhân thường có hình bầu dục hay hình cầu Nhân được bao bọc bởi một lớp màng , bên trong là lớp dịch nhân, bên trong có một thể rắn gọi là hạch nhân hay nhân con

• Không bào: cơ quan nội bào chứa đầy dịch tế bào, bên ngoài được bọc bởi một màng hypoproteit gọi là màng không bào Nhiệm vụ quan trọng của không bào là nơi chứa đựng các protease như enzyme thủy phân, enzyme oxy hóa-khử , các enzyme này tham gia các quá trình tự phân rất mạnh

• Hạt dữ trữ (volutin): là chất dự trữ các chất dinh dưỡng của tế bào Tham gia vào việc điều hòa sinh trưỡng, phát triển của tế bào

• Ty thể: ty thể của nấm men cũng giống như nhiều sinh vật khác Nó dạng hạt nhỏ dạng que hoặc dạng sợi, cấu tạo từ chất béo và protein Chức năng chính của ty thể như là một nhà máy cung cấp năng lượng cho tế bào hoạt động

• Ribosome: có dạng túi nhỏ, cấu tạo từ lypoit, protit, và acid ribonucleic Đây là cấu tử nhỏ nhất ở tế bào, trong đó chứa phần chủ yếu của dịch acid ribonucleic và phức hợp enzyme Phức hợp enzyme này đảm bảo sinh tổng hợp các chất quan trọng nhất của tế bào, đặc biệt là protit Vì vậy, ribosome còn được coi là phân xưởng sản xuất protein

1.3.1.2 Các quá trình sinh lí của nấm men

1/ Sự sinh sản của nấm men

Nấm men có những hình thức sinh sản sau:

• Sinh sản bằng cách nảy chồi

• Sinh sản bằng cách phân đôi

• Sinh sản bằng bào tử và sự hình thành bào tử

2/ Sinh dưỡng của nấm men

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

a/ Dinh dưỡng cacbon

Hô hấp hiếu khí: C6H12O6 + 6CO2  6CO2 + 6H2O +674 cal

Hô hấp kị khí: C6H12O6  2CH3CH2OH + 2CO2 +33 cal

b/ Dinh dưỡng oxy, hydro

Được cung cấp cho tế bào từ nước của môi trường nuôi cấy dịch

c/ Dinh dưỡng Nitơ

Nấm men không có men ngoại bào để phân giải protid, nên không thể phân cắt albumin của môi trường mà phải cung cấp nitơ ở dạng hòa tan, có thể là đạm hữu cơ hoặc vô cơ Dạng hữu cơ thường dùng là acid amin, pepton, urê Đạm vô cơ là các muối amon khử nitrat, sulfat…

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

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

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

b/ Hấp thụ chủ động: các thành phần dinh dưỡng không có khả năng xâm nhập vào tế bào theo con đường thứ nhất thì lập tức có hệ permeaza hoạt hóa Permeaza là một protid hoạt động, chúng liên kết với chất dinh dưỡng tạo thành hợp chất và hợp chất này chui vào thành tế bào trong, tại đây chúng lại tách ra và permeaza lại tiếp tục vận chuyển tiếp

1.3.2 Các loại nấm men dùng trong sản xuất rượu vang

Trong sản xuất rượu vang, thường sử dụng những nấm men của loài

Saccharomyces ellipsoideus (Hansen) và Saccharomyces oviformis (Osterwalder)

• Saccharomyces ellipsoideus:

Hansen đã nghiên cứu và phân lập được loài nấm men rượu vang và nấm men bia Cơ sở để ông phân biệt được chúng là sự khác nhau về hình dáng tế bào Đặc trưng của loài nấm men rượu vang là có hình ellip và ellip kéo dài (từ đó có tên ellipsoid ), còn đối với nấm men bia thì phần nhiều hình cầu hoặc hình oval (từ đó có tên cerevisae) Nhưng khái niệm này ngày nay không còn thích hợp nữa Sự khác

nhau của hai loài Saccharomyces ellipsoideus và Saccharomyces cerevisae là nấm men Saccharomyces cerevisae có khả năng lên men được đường destrin còn nấm men Saccharomyces ellipsoideus thì không mặc dù cả hai loại nấm này đều có tác

dụng như nhau là lên men đường maltose

Tuy nhiên Saccharomyces cerevisae thường được sử dụng nhiều nhất trong các

sản phẩm lên men Nấm men này phổ biến trong quá trình lên men nước quả chiếm tới 80% trong tổng số Saccharmyces có trong nước quả lên men Khả năng kết lắng của nó phụ thuộc vào từng nòi: các tế bào dạng bụi hoặc dạng bông Nguồn dinh dưỡng cacbon của loại này là đường, cồn và acid hữu cơ, những tác nhân sinh

trưởng là acid pantonic, biotin, mezoinozit, thiamin và piridoxin Saccharomyces

cerevisae có khả năng đồng hóa nhiều nguồn đường khác nhau: Glucose, galactose,

saccharose và maltose và một phần riffinose Chúng không đồng hóa được nitrate Chúng phát triển tốt ở nhiệt độ 28 – 300C Độ pH tối ưu của môi trường là 4,5-5,5

Hình 1.4: Tế bào nấm men Saccharomyces cerervisae

• Saccharomyces oviformis

Giống nấm men này cũng được tách ra từ nước nho tự lên men Giống thuần chủng phát triển tốt nhất trong nước nho và các nước quả khác, có khả năng chịu được đường cao, cồn cao, lên men kiệt đường và tạo thành tới 180 cồn

Saccharomyces oviformis lên men được đường glucose, fructose, saccharose,

maltose, mannose và 1/3 riffinose Nó không lên men được đường galactose

1.3.3 Yêu cầu đối với nấm men rượu vang

Hương vị đặc trưng của từng loại rượu sẽ phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính nguyên liệu và quy trình công nghệ, ngoài ra còn phụ thuộc vào chủng nấm men Những nấm men sẽ được phân lập và sử dụng trong sản xuất cần phải đạt các yêu cầu sau:

1/ Khả năng lên men cao Những chủng loại này khi ở điều kiện tối ưu cần đạt được 18 – 20%V etanol

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

3/ Những nấm men đã được sunfit hóa

4/ Bền vững với etanol

5/ Những nấm men champagne đặc biệt có thể gây men thứ ở điều kiện hàm lượng etanol cao trong môi trường Ngoài ra chúng không được tạo những lớp màng xung quanh thành thùng

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

7/ Bền vững với nồng độ đường cao Những nấm men này có thể gây men được ở trên 30% đường và tích lũy được trong môi trường 10 – 13%V etanol

1.4 Cơ sở quá trình lên men [1], [2], [4], [9], [12]

1.4.1 Cơ sở sinh hóa quá trình lên men

Lên men rượu là quá trình oxy hóa khử sinh học để thu năng lượng và các hợp chất trung gian trong điều kiện kị khí, trong đó đường được phân hủy thành rượu và khí CO2 dưới tác dụng của vi sinh vật

Tác nhân chính của quá trình lên men rượu là các chủng nấm men thuộc giống Saccharomyces Quá trình này là một chuỗi các phản ứng phức tạp với sự tham gia của hệ enzyme do nấm men tiết ra

1/ Đầu tiên do sự xúc tác của enzyme hexokinase hay glucokinase, glucose kết hợp với gốc phosphat của phân tử ATP tạo thành gluco-6-phosphat

C6H12O6 + ATP  CH2(H2PO3)(CHOH)4CHO + ADP

2/ Tiếp theo đó dưới tác dụng của glucozophosphattizomerase sẽ chuyển 6-phosphat thành fructose-6-phosphat

gluco-CH2(H2PO3)(CHOH)4CHO CH2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2OH

3/ Tiếp tới giai đoạn phosphorin hóa với tác dụng của phosphofructosekinase Kết quả tạo thành là fructose 1,6 diphosphat và phân tử ADP thứ 2 Giai đoạn này đánh dấu kết thúc giai đoạn chuẩn bị lên men rượu Giai đoạn thực hiện chuyển hóa các nối liên kết cao năng thành dạng dễ biến đổi dưới tác dụng của các enzyme

CH2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2OH + ATP

CH2O(H2PO3)(CHOH)COCH2O(H2PO3) + ADP

4/ Giai đoạn tiếp theo quan trọng là phân cắt cacbon của fructose 1,6 diphosphat thành 2 phân tử photphotrimose: dihydroxyaxeton phosphat và glyxeraldehyt 3-phosphat Phản ứng này được xúc tác bởi enzyme aldolaza

CH2O(H2PO3)(CHOH)COCH2O(H2PO3) CH2O(H2PO3)COCH2OH +

CH2O(H2PO3)CHOHCHO

5/ Giai đoạn đồng phân hóa: dưới tác dụng của eyme triphosphattizamerase, xảy

ra sự đồng phân hóa giữa các triose

CH2O(H2PO3)COCH2OH CH2O(H2PO3)CHOHCHO

Sự cân bằng này đạt được khi lượng dihydroxyaxeton phosphat đạt 5% và glyxeraldehyt 3-phosphat đạt 95%

6/ Giai đoạn oxy hóa khử: giai đoạn tiếp theo là phân tử dihydroxyaxeton phosphat bị oxy hóa và phosphorin hóa để tạo thành acid 1-3 diphotphoglyxeric dưới tác dụng của enzyme glyxerakdehyt-3-phosphat

CH2O(H2PO3)CHOHCHO + 2H3PO4 + 2NaD 

CH2O(H2PO3)CHOHCOO-H2PO3 + 2NaD.H2

7/ Giai đoạn tạo thành ATP và acid 3-phosphoglyxeric Giai đoạn này dưới sự xúc tác của enzyme phosphaglyxerakinase Gốc phosphat chứa liên kết cao năng được chuyển từ acid 1-3 diphosphoglyxeric đến ADP và tạo thành ATP

2CH2O(H2PO3)CHOHCOO-H2PO3 + 2ADP 

2CH2O(H2PO3)CHOHCOOH + 2ATP

8/ Giai đoạn tiếp theo, biến acid 1-3 diphosphoglyxeric thành acid phosphoglyxeric dưới xúc tác của enzyme phosphoglyxericmuctase

2-2CH2O(H2PO3)CHOHCOOH 2CH2OHCHO(H2PO3)COOH

9/ Acid 2-phosphoglyxeric mất nước sẽ tạo thành acid phosphoenolpiruvic nhờ enzyme enolase

2CH2OHCHO(H2PO3)COOH CH3CO(H2PO3)COOH +2H2O

10/ Acid phosphoenolpiruvic rất không bền nên dễ bị mất gốc acid phosphoric

do enzyme phosphattranspherase và do đó acid pyrovic được tạo thành

2CH2=CO-(H2PO3)COOH + 2ADP  2CH3CO-COOH + 2ATP

11/ Tới đây acid pyrovic bị decacboxyl để tạo thành aldehyt axetic

2CH3CO-COOH  CO2 + 2CH3CHO

12/ Giai đoạn cuối cùng của lên men rượu là aldehyt axetic bị khử bởi NaD.H2

2CH3CHO + 2NaD.H2  2CH3CH2OH + 2NAD

Phương trình tổng quát của lên men rượu là:

Tuy nhiên khi bắt đầu chuyển sang giai đoạn lên men hoàn toàn, cần phải tạo điều kiện kị khí, khi đó sản phẩm trong môi trường lên men là etanol sẽ trở thành chủ yếu, độ thoáng khí trong trường hợp này sẽ bất lợi cho quá trình lên men, nhiều sản phẩm phụ hình thành làm giảm chất lượng của rượu thành phẩm Ngoài ra việc tạo môi trường yếm khí có tác dụng hạn chế sự hoạt động của vi sinh vật gay hư hỏng rượu

1.4.2.2 Nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng bậc nhất đối với nấm men nói chung và lên men vang nói riêng Nó có tác dụng rõ rệt đến khả năng lên men của chủng nấm men và chất lượng của rượu vang (độ rượu, đường sót, chất thơm, )

Nhiều công trình nghiên cứu về sản xuất rượu vang đã xác định được khoảng nhiệt độ lên men rượu vang trắng thích hợp là 15 – 300C, nếu lên men ở nhiệt độ thấp hơn thì càng tốt Còn lên men rượu vang đỏ phải chiết xuất các chất thơm và polyphenol từ vỏ quả nên cần lên men ở nhiệt độ cao hơn, thường là 250C

Ở nhiệt độ cao lên men bắt đầu sớm, xảy ra mạnh mẻ, nhưng dễ bị ngưng lại ngang chừng và kết thúc lên men khi đường sót còn lại trong dịch là khá lớn Và đường này dễ được acid lactic sử dụng, do vậy, trong vang có nhiều acid lactic và acid acetic những chất này cùng với đường sót làm cho vang có vị chua-ngọt khó chịu Nhiệt độ có ảnh hưởng không những đến cường độ lên men, tốc độ sinh sản của men giống mà còn ảnh hưởng sinh tổng hợp các sản phẩm thứ cấp

1.4.2.3 Hàm lượng đường

Đường là nguồn dinh dưỡng quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của nấm men và quá trình lên men Đường cung cấp năng lượng và cacbon cho nấm men hoạt động, dạng glucose là thích hợp nhất vì tất cả các loài men đều đồng hóa được Tỉ lệ đường càng cao thì tạo thành nhiều etanol, cho nên thêm đường vào nước quả là biện pháp rất phổ biến

Thông thường môi trường có nồng độ đường từ 10 – 25% thuận lợi cho sự lên men Khi nồng độ đường từ 25% trở lên thì sự lên men khó khăn và chậm Dung dịch đường có nồng độ rất cao sẽ tạo ra áp suất thẩm thấu lớn gây phá hủy trạng thái sinh lí bình thường của nấm men, sử dụng đường không triệt để, hiệu suất tạo thành rượu giảm, lượng rượu tạo ra không nhiều Ngược lại, môi trường lên men có nồng độ đường quá thấp sẽ không đủ cơ chất cho nấm men hoạt động

1.4.2.4 pH của môi trường

pH của môi trường có ý nghĩa quyết định đối với với sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật Trong quá trình lên men, vi sinh vật tạo ra những sản phẩm trao đổi chất có tính acid hay kiềm, khiến pH của môi trương không còn thích hợp

cho hoạt động sống của mình Vì vậy việc chủ động điều chỉnh pH môi trường luôn ở giá trị thích hợp trong quá trình lên men là điều rất cần thiết

pH tối ưu cho lên men vang là vào khoảng 4 – 5, tuy nhiên ở pH = 3 – 3,5, nhiều chủng nấm men vẫn phát triển tốt, vì vậy khi làm rượu vang người ta thường chọn những chủng nấm men hoạt động và phát triển tốt ở pH= 3,2 – 4, đồng thời ở

pH này sẽ hạn chế các vi sinh vật làm hư hỏng rượu vang phát triển

Ở pH thấp, nấm men sẽ thay đổi hình thái, tế bào nhỏ hơn, dạng cầu vượt trội, trong tế bào chất tích tụ chất béo

1.4.2.5 Nồng độ rượu

Sản phẩm chủ yếu của quá trình lên men kị khí là etanol Etanol kìm hãm hoạt động sống của tế bào nấm men, tuy nhiên mức độ kìm hãm khác nhau đối với các chủng nòi nấm men khác nhau Khả năng chịu đựng etanol của nấm mốc, vi khuẩn còn kém nhiều hơn so với nấm men

Nồng độ rượu ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm men còn tùy thuộc vào thời gian, số lượng tế bào và nguyên liệu chuẩn bị môi trường nuôi cấy Cùng một môi trường nuôi cấy, số lượng tế bào nấm men cho vào bằng nhau, điều kiện cấy giống nhau thì nồng độ rượu ban đầu 1% chua có ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm men, từ 4 – 6% đã có ảnh hưởng xấu

1.4.2.6 Thời gian lên men

Thời gian ảnh hưởng nhiều đến chất lượng sản phẩm vang Trong thời gian lên men chính, nếu thời gian lên men quá ngắn, có thể 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 cho sản phẩm

Vì vậy, việc xác định thời gian của một quy trình lên men là điều kiện hết sức quan trọng Thời gian này sẽ rất khác nhau ở các quy trình lên men khác nhau, điều quan trọng ở đây là người sản xuất phải biết dừng quá trình lên men đúng lúc để đảm bảo thu sản phẩm với hiệu suất cao nhất

1.4.2.7 Khí cacbonic (CO 2 )

Hàm lượng CO2 hình thành trong quá trình lên men thường hạn chế mạnh sự sinh sản của nấm men vang, nhưng không làm yếu khả năng lên men của chúng

Hàm lượng CO2 trong rượu vang đạt đến 0,25% trọng lượng thì sẽ ức chế sinh snar của nấm men

Hàm lượng CO2 trong rượu vang đạt đến 1,5% trọng lượng thì nấm men không còn sinh sản được nữa

1.5 Enzyme pectinase [10], [22]

Enzyme pectinase là enzyme thủy phân pectin, một polysaccharide được tìm thấy trong thành tế bào thực vật, thường được gọi là men pectic Pectinase được cấu tạo từ một mạch chính gồm các gốc acid ∝-D-1,4 galacturonic, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-O glucozic Enzyme pectinase gồm nhiều loại, có thể phân loại theo công dụng của chúng như là: Pectinesterase, Endopolygalacturonase, Exopolygalacturonase, Endopolymetil-galacturonase, Exo-pectatliase

Enzyme petinase được sử dụng nhiều trong quá trình chế biến thực phẩm, đặc biệt là khả năng làm trong nước quả, ngoài ra việc kiểm soát hoạt động của enzyme pectinase có thể kiểm soát được độ nhớt của sản phẩm

1.6 Nước [8], [19]

Nước là một trong những yếu tố quan trọng của quá trình lên men rượu vang, nước còn đóng vai trò trong các quá trình rữa dụng cụ và thiết bị nghiên cứu, làm lạnh , hấp khử trùng và vệ sinh

Về định nghĩa thì nước là một hợp chất hóa học của oxy và hidro, có CTHH là

H2O, nước là một chất rất quan trọng trong nhiều ngành khoa học và đời sống Nước cũng có các tính chất hóa lý như sôi ở 1000C và đóng băng ở 00C, dưới áp suất bình thường nước có khối lượng riêng cao nhất là ở 40C là 1g/cm3, ngoài ra nước còn là một dung môi tốt cho nhiều phản ứng hóa sinh nhờ vào tính lưỡng cực Về yêu cầu cho nước lên men thì cơ bản nước dùng phải đáp ứng được các yêu cầu về nước uống như không mùi vị, không màu, trong suốt, ở đây nước được sử

dụng đảm bảo theo TCVN 5520:2003 về “Nước cấp sinh hoạt – yêu cầu chất

lượng”

Bảng 1.4: Chỉ tiêu “Nước cấp sinh hoạt – yêu cầu chất lượng”

Tên chỉ tiêu Đơn vị Mức, không lớn hơn

Màu sắc Mg/l Pt 15 Mùi, vị - Không có mùi, vị lạ

Độ cứng, tính theo CaCO3 mg/l 300

Hàm lượng oxy hòa tan, tính theo oxy mg/l 6

Tổng chất rắn hòa tan mg/l 1000

Hàm lượng amoniac, tính theo nitơ mg/l 3

Hàm lượng asen mg/l 0,01 Hàm lượng antimon mg/l 0,005

Hàm lượng clorua mg/l 250

Hàm lượng chì mg/l 0,01 Hàm lượng crom mg/l 0,05

Hàm lượng đồng mg/l 1 Hàm lượng florua mg/l 0,7 ÷ 1,5 Hàm lượng kẽm mg/l 3 Hàm lượng hidro sunfua mg/l 0,05

Hàm lượng mangan mg/l 0,5

Hàm lượng nhôm mg/l 0,5

Hàm lượng nitrat, tính theo nitơ mg/l 0,5

Hàm lượng nitrit, tính theo nitơ mg/l 10

Hàm lượng sắt tổng số (Fe2+ + Fe3+) mg/l 1

Hàm lượng thủy ngân mg/l 0,5

Hàm lượng xyanua mg/l 0,001

Chất hoạt động bề mặt tính theo Linear

Ankyl benzen Sunfonat (LAS) mg/l 0,07

Phenol và dẫn xuất của phenol mg/l 0,01

Dầu mỏ và các hợp chất dầu mỏ mg/l 0.1

Hàm lượng thuốc trừ sâu lân hữu cơ mg/l 0,01

Hàm lượng thuốc trừ sâu clo hữu cơ mg/l 0,1

Coliform tổng số MPN/100ml 2,2

E.Coli và Coliform chịu nhiệt MPN/100ml 0

Tổng hoạt động 𝛼 pCi/l 3

Tổng hoạt động 𝛽 pCi/l 30

1.7 Đường, acid citric và natricacbonat [8], [20], [21], [23]

1.7.1 Đường

Đường là một thành phần quan trọng để cung cấp nguồn thức ăn cho nấm men trong quy trình lên men rượu vang, ngoài nguồn đường có sẵn trong quả lên men, chúng ta cần phải bổ sung thêm đường saccharose trong quá trình lên men chính Saccharose là một disaccarit có CTPT là C12H22O11, nó có vai trò quan trọng trong khẩu phần ăn của con người, saccharose còn được gọi với nhiều tên như đường kính , đường ăn, đường cát, đường trắng, đường nâu, đường mía, đường phen hay còn gọi đơn giản là đường

Trong quá trình lên men ta sử dụng nguồn đường đảm bảo theo TCVN 6958:2001 về “Đường tinh luyện”

Bảng 1.5: Các chỉ tiêu cảm quan về “Đường tinh luyện”

Ngoại hình Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối đồng đều, tơi khô

không vốn cục

Mùi, vị Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt,

không có mùi vị lạ

Màu sắc Tinh thể trắng óng ánh khi pha vào nước cất cho dung dich

trong suốt

Bảng 1.6: Các chỉ tiêu hóa – lý về “Đường tinh luyện”

Độ Pol, (0Z), không nhỏ hơn 99,80 Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,03 Tro dẫn điện, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,03 Sự giảm khối lượng khi sấy ở 1050C trong 3h, % khối lượng

(m/m), không lớn hơn 0,05 Độ màu, đơn vị, ICUMSA, không lớn hơn 30

1.7.2 Acid citric

Acid citric là một acid hữu cơ yếu, trong hóa sinh nó là tác nhân trung gian quan trọng của chu trình acid citric, vì thế nó xuất hiện trong trao đổi chất của gần như mọi sinh vật, nó cũng được coi là tác nhân làm sạch tốt về mặt môi trường và đóng vai trò của chất chống oxi hóa Ngoài ra, nó còn là một chất bảo quản được sử

để bổ xung vị chua cho thực phẩm hay các loại nước ngọt

Acid citric tồn tại chủ yếu trong các loại quả thuộc chi citric (chanh, cam, bưởi ) Acid citric có một số tính chất như: ở nhiệt độ phòng, nó là chất bột kết tinh màu trắng, nó có thể tồn tại ở dạng khan hay dạng ngậm một phân tử nước, acid citric cũng hòa tan trong ethanol khan và nóng chảy ở 1530C…

1.7.3 Natri cacbonat

Natri cacbonat là một muối cacbonat có CTHH là Na2CO3 Natri cacbonat là một muối bền trong tự nhiên, thường có trong nước khoáng, nước biển, muối mỏ trong lòng đất và một số rất ít tồn tại ở dạng tinh thể có thể lẫn canxi cacbonat Natri cacbonat có những tính chất hóa học sau:

• Tác dụng với acid tạo thành muối, nước và giải phóng khí CO2:

Na2CO3 + 2HCl => 2NaCl + H2O + CO2

• Tác dụng với bazơ tạo thành muối mới và bazơ mới:

Na2CO3 + Ca(OH)2 => 2NaOH + CaCO3

• Tác dụng với muối tạo thành muối mới:

Na2CO3 + CaCl2 => 2NaCl + CaCO3

• Không bị nhiệt phân hủy ở nhiệt độ cao

1.8 Quy trình sản xuất rượu vang [1], [25], [6]

1.8.1 Quy trình công nghệ sản xuất rượu vang

Lên men chính

Lắng cặn, tách men

Lên men phụ

Bổ sung đường, acid citric, natri cacbonat

Cấy nấm

men

Rượu vang mãng cầu xiêm

1.8.2 Thuyết minh quy trình

1.8.2.1 Xử lý nguyên liệu

• Mục đích:

Chọn lọc ra những quả còn nguyên, chín tới, không bị hư thối, có hương thơm và vị đặc trưng cho sản phẩm Đồng thời loại bỏ những phần không có giá trị sử dụng như: cuống, vỏ, hạt, lá,…và giữ lại những phần có giá trị như thịt quả mãng cầu xiêm

Quá trình này giúp ta trích ly được những thành phần quan trọng trong thịt quả,

hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men

• Phương pháp:

Dịch quả sau khi ép được tiến hành hiệu chỉnh độ ngọt (bổ sung thêm đường saccharose), điều chỉnh pH (dùng acid citric nếu pH quá cao và Na2CO3 nếu pH quá thấp), thông thường độ đường được đưa về 200-220Br và pH 3,5 – 4,5 là phù hợp

1.8.2.4 Sunfit hóa

• Mục đích:

Quá trình sunfit dùng để tiêu diệt các vi sinh vật, chống oxy hóa, làm giảm hoặc tiêu diệt nhiều loại sinh vật có hại Tuy nhiên nếu dùng SO2 không đúng liều lượng có thể làm cho rượu vang có mùi khó chịu, tiêu diệt một số vi sinh vật có lợi, đồng thời cũng là tác nhân gây ngộ độc

• Phương pháp:

Bổ sung vào dịch lên men NaHSO3 120mg/l, khi NaHSO3 phân hủy hoàn toàn (sau khoảng 30 phút), tiến hành cấy nấm men với tỷ lệ phù hợp và đi vào quá trình lên men chính

1.8.2.5 Lên men chính

1.8.2.6 Lắng cặn,tách men

• Mục đích:

Loại bỏ sinh khối nấm men, hạn chế sự lên men tiếp tục của nấm men tạo ra những sản phẩm bất lợi khác Ngoài ra còn đảm bảo trong quá trình lên men phụ chỉ có một phần nhỏ nấm men tạo hương vị cho rượu vang

• Phương pháp:

Sau khi nấm men đã lắng hết xuống đấy bình, tiến hành gạn bỏ xác nấm men bằng vải lọc hoặc giấy lọc, cần phải thực hiện cẩn thận để tránh nhiễm các vi sinh vật có hại cho rượu vang

1.8.2.7 Lên men phụ

• Mục đích: