tr-êng ®¹i häc s- ph¹m hµ néi 2
khoa sinh - KTNN
HOÀNG MAI PHƢƠNG
TUYỂN CHỌN CHỦNG NẤM MEN CÓ
KHẢ NĂNG LÊN MEN VANG NHO
khãa luËn tèt nghiÖp ®¹i häc
Chuyên ngành: Vi sinh vật học
Hµ Néi, 2015
tr-êng ®¹i häc s- ph¹m hµ néi 2
khoa sinh - KTNN
HOÀNG MAI PHƢƠNG
TUYỂN CHỌN CHỦNG NẤM MEN CÓ
KHẢ NĂNG LÊN MEN VANG NHO
khãa luËn tèt nghiÖp ®¹i häc
Chuyên ngành: Vi sinh vật học
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học
PGS. TS. Đinh Thị Kim Nhung
Hµ Néi, 2015
LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy giáo TS.
Nguyễn Quang Thảo, Vụ KHCN, Bộ Công Thƣơng ngƣời đã tận tình chỉ bảo
và giúp đỡ em trong thời gian học tập và nghiên cứu đề này.
Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong tổ bộ
môn Thực vật – Vi sinh, Khoa Sinh – KTNN, trƣờng Đại học sƣ phạm Hà
Nội đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt kinh nghiệm trong suốt thời gian
thực hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu nhà trƣờng, Ban Chủ nhiệm
khoa Sinh – KTNN, Trung tâm thông tin thƣ viện, Phòng thí nghiệm Vi sinh
vật trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn
thành khóa luận này.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và ngƣời thân,
những ngƣời luôn quan tâm, động viên, khích lệ, giúp đỡ em trong suốt quá
trình học tập, lựa chọn, tiến hành và hoàn thiện đề tài.
Hà Nội, tháng 05năm 2015
Sinh viên
Hoàng Mai Phƣơng
LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan những gì viết trong khóa luận này đều là sự thật. Đây
là kết quả của riêng em. Tất cả các số liệu trong bảng biểu và hình ảnh đều
đƣợc thu thập từ thực nghiệm, qua xử lý thống kê, không có số liệu sao chép
hay bịa đặt, không trùng với kết quả của bất kỳ tác giả nào đã công bố dƣới sự
hƣớng dẫn của TS. Nguyễn Quang Thảo.
Trong đề tài, em có sử dụng một số dẫn liệu của một số tác giả khác,
em xin phép các tác giả đƣợc trích dẫn để bổ sung cho khóa luận của mình.
Nếu sai em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Xin trân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 05năm 2015
Sinh viên
Hoàng Mai Phƣơng
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU1
1. Lí do chọn đề tài ........................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................................... 2
3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................... 2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu.......................................... 2
5. Điểm mới của đề tài ..................................................................................................... 3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................... 4
1.1. Tìm hiểu chung về rƣợu vang ................................................................................ 4
1.1.1. Khái niệm rƣợu vang ............................................................................................ 4
1.1.2. Nguyên liệu sản xuất rƣợu vang ........................................................................ 4
1.1.3. Thành phần rƣợu vang và giá trị dinh dƣỡng của rƣợu vang ..................... 5
1.1.4. Phân loại rƣợu vang .............................................................................................. 5
1.1.5. Những biến đổi sinh lí, sinh hóa, vi sinh trong quá trình lên men rƣợu
vang ................................................................................................................... 6
1.1.6. Bệnh vang ................................................................................................................ 6
1.2. Tình hình sản xuất rƣợu vang nho Cabernet sauvignon ................................. 8
1.2.1. Tình hình sản xuất rƣợu vang nho Cabernet sauvignon trên thế giới ...... 8
1.2.2. Tình hình sản xuất rƣợu vang nho Cabernet sauvignon ở Việt Nam ...... 8
1.3. Tổng quan về nho Cabernet sauvignon............................................................... 9
1.4. Nấm men trong sản xuất rƣợu vang ................................................................... 10
1.4.1. Sơ lƣợc về nấm men ........................................................................................... 10
1.4.2. Hình thái cấu trúc tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae ............... 10
1.4.3. Sinh sản của nấm men ........................................................................................ 11
1.4.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng, phát triển của tế bào nấm
men .................................................................................................................. 12
1.5. Các VSV khác trong sản xuất rƣợu vang.......................................................... 13
1.5.1. Nấm mốc ............................................................................................................... 13
1.5.2. Vi khuẩn lactic ..................................................................................................... 13
1.5.3. VSV làm hỏng vang............................................................................................ 13
1.6. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình lên men .................................................. 13
1.6.1. Nhiệt độ.................................................................................................................. 13
1.6.2. Ảnh hƣởng của độ pH ........................................................................................ 14
1.6.3. Oxy .......................................................................................................................... 14
1.6.4. Hàm lƣợng men giống........................................................................................ 14
1.6.5. Nồng độ cồn.......................................................................................................... 14
1.6.6. Ảnh hƣởng của thời gian lên men ................................................................... 15
1.6.7. Hàm lƣợng đƣờng ............................................................................................... 15
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 16
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................................ 16
2.2. Dụng cụ, thiết bị, hóa chất ................................................................................... 16
2.2.1.Dụng cụ, thiết bị.................................................................................................... 16
2.2.2. Hóa chất ................................................................................................................. 16
2.3. Các loại môi trƣờng............................................................................................... 17
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu ..................................................................................... 17
2.4.1. Phƣơng pháp vi sinh ........................................................................................... 17
2.4.2. Phƣơng pháp hóa lí ............................................................................................ 19
2.4.3. Phƣơng pháp phân tích cảm quan .................................................................. 19
2.4.4. Phƣơng pháp xử lí kết quả bằng thống kê toán học .................................. 20
2.5. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................................ 20
2.6. Địa điểm thực hiện đề tài ...................................................................................... 20
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN............................. 22
3.1. Phân lập, tuyển chọn và xác định tên của chủng nấm men có khả năng
lên men vang nho Cabernet sauvignon .................................................. 22
3.1.1. Phân lập chủng nấm men từ dịch nho ............................................................ 22
3.1.2. Tuyển chọn chủng nấm men có khả năng lên men vang nho Cabernet
sauvignon ....................................................................................................... 24
3.2. Nghiên cứu động thái sinh trƣởng và ảnh hƣởng của một số nhân tố
trong quá trình nhân giống của chủng nấm men S. cerevisiae T3 ... 29
3.2.1. Nghiên cứu động thái sinh trƣởng của chủng S. cerevisiae T3 trong
quá trình nhân giống .................................................................................... 29
3.2.2. Ảnh hƣởng của một số yếu tố đến quá trình nhân giống........................... 31
3.3. Nghiên cứu động thái lên men vang nho Cabernet sauvignon của
chủng nấm men S. cerevisiae T3 .............................................................. 33
3.4. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng đƣờng đến quá trình lên men vang nho
Cabernet sauvignon ..................................................................................... 35
3.5. Ứng dụng lên men vang nho Cabernet sauvignon và xây dựng quy
trình công nghệ lên men với quy mô phòng thí nghiệm .................... 37
3.5.1. Ứng dụng lên men vang nho Cabernet sauvignon quy mô phòng thí
nghiệm............................................................................................................. 37
3.5.2. Quy trình công nghệ lên men vang nho Cabernet sauvignon .................. 39
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 42
1. Kết luận ......................................................................................................................... 42
2. Kiến nghị ...................................................................................................................... 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 43
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của một số loại quả ................................... 5
Bảng 3.1. Hoạt lực lên men của các chủng lên men (g/100ml) sau 48h .......... 24
Bảng 3.2. Khả năng lên men của các chủng nấm men trên môi trƣờng lên
men .................................................................................................................. 25
Bảng 3.3. Khả năng lên men ở các độ pH khác nhau ............................................ 26
Bảng 3.4. Khả năng kết lắng của 3 chủng nấm men .............................................. 26
Bảng 3.5. Khả năng tạo hƣơng thơm và độ trong sản phẩm của 3 mẫu nấm
men .................................................................................................................. 27
Bảng 3.6. Khả năng sinh trƣởng của chủng S. cerevisiae T3 trong môi
trƣờng nhân giống ........................................................................................ 29
Bảng 3.7. Ảnh hƣởng của nhiệt độ tới quá trình nhân giống ............................... 31
Bảng 3.8. Ảnh hƣởng của pepton đến sự sinh trƣởng và phát triển của
chủng S. cerevisiae T3 (x106tb/ml) sau 24h ......................................... 32
Bảng 3.9. Động thái của quá trình lên men vang nho Cabernet sauvignon ..... 33
Bảng 3.10. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng đƣờng tới quá trình lên men ................ 36
Bảng 3.11. Kết quả phân tích rƣợu thành phẩm ...................................................... 38
DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1. Chủng nấm men phân lập đƣợc trên môi trƣờng thạch đĩa................ 23
Hình 3.3. Chủng T3 trên môi trƣờng thạch nghiêng .............................................. 28
Hình 3.4. Hình thái tế bào chủng nấm men T3 (x1000 lần) ................................. 28
Hình 3.5. Biểu đồ biểu diễn động thái sinh trƣởng của chủng nấm men .......... 30
Hình 3.6. Biểu đồ biểu diễn sự biến đổi của hàm lƣợng đƣờng và cồn sau
15 ngày lên men............................................................................................ 34
Hình 3.7. Biểu đồ biểu diễn động thái lên men vang nho..................................... 34
Hình 3.8. Biểu đồ biểu diễn khả năng lên men của chủng S. cerevisiae T3
trên môi trƣờng có hàm lƣợng đƣờng ở các mức khác nhau ........... 36
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
CHỮ VIẾT TẮT
ĐƢỢC ĐỌC LÀ
STT
: Số thứ tự
HL
: Hàm lƣợng
TG
: Thời gian
VSV
: Vi sinh vật
ĐHSP
: Đại học sƣ phạm
Nxb
: Nhà xuất bản
TB/ml
: Tế bào/ml
SLTB
: Số lƣợng tế bào
MT
: Môi trƣờng
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Khác với các loại rƣợu trắng hay các loại rƣợu pha chế, rƣợu vang
(Wine, Vine) là sản phẩm đƣợc tạo thành trong quá trình lên men các loại
nƣớc trái cây không qua chƣng cất, giữ đƣợc mùi thơm và hƣơng vị đặc trƣng
của từng loại quả. Rƣợu vang gây say êm dịu, nhiều chất dinh dƣỡng có tác
dụng kích thích tiêu hóa, thần kinh, tim mạch..[9].
Rƣợu vang đƣợc biết đến từ rất lâu khi con ngƣời lần đầu tiên sử dụng
nƣớc uống lên men từ dịch trái nho. Nhƣng công nghệ sản xuất rƣợu vang chỉ
thực sự đƣợc thế giới biết đến khi nhà khoa học ngƣời Pháp Louis Pasteur
công bố kết quả nghiên cứu vào năm 1857. Trong nghiên cứu của ông đã chỉ
ra cơ sở của quá trình lên men rƣợu và vai trò của nấm men trong sản xuất
rƣợu.Cho đến nay, rƣợu vang đã rất phổ biến trên thế giới và nhất là các nƣớc
ở Châu Âu. Rƣợu vang đã trở thành loại đồ uống phổ biến nó gắn liền với
thƣơng hiệu của nhiều loại vang nổi tiếng nhƣ vang của Pháp, Italia, Chile,
Bồ Đào Nha.. Ngày nay rƣợu vang không chỉ một đồ uống mà đã trở thành
chủ đề văn hóa ở khắp nơi trên thế giới.
Ở Việt Nam ngành sản xuất vang mới bắt đầu từ những năm 80 của thế
kỉ 20 với sự xuất hiện của nhãn hiệu “ Thăng Long” trên thị trƣờng nội địa.
Những năm sau đó xuất hiện các loại vang mới nhƣ vang Đà Lạt, vang Tháp
Chàm... Tuy ngành công nghiệp sản xuất rƣợu vang ở nƣớc ta có bƣớc tiến
mạnh mẽ nhƣng rƣợu vang Việt Nam vẫn chƣa thực sự đƣợc biết đến nhiều
và chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu ngày càng cao của ngƣời tiêu dùng. Để thƣơng
hiệu vang Việt Nam có chỗ đứng tại thị trƣờng trong nƣớc cũng nhƣ trên thế
giới thì nguyên liệu dùng làm vang phổ biến là nho. Đặc biệt là nho Cabernet
sauvignon, giống nho này đƣợc trồng phổ biến ở Bordeaux (thung lũng xứ
Loire và Tây Nam nƣớc Pháp) . Ở Việt Nam, nho Cabernet sauvignon đã
đƣợc biết đến và đƣợc trồng ở tỉnh Ninh Thuận và Bắc Bình Thuận.
1
Mỗi quốc gia có các loại vang mang hƣơng vị đặc trƣng riêng. Ở những
vùng trồng nho truyền thống ở Pháp, Ý và Tây Ban Nha vị của Cabernet
sauvignon thƣờng có hƣơng vị của nho đen, violet, anh đào sẫm và hƣơng hoa
quả với vị tuyệt tùng và bạc hà. Ở những vùng trồng nho thế giới mới nhƣ Úc,
Chile, Nam Phi vị của Cabernet sauvignon lại có vị của socola, mứt quả, hồ
tiêu. Vì vậy, với mong muốn tìm ra loại vang mang hƣơng vị riêng của Việt
Nam từ nguồn nguyên liệu là nho Cabernet sauvignon tôi tiến hành đề tài
nghiên cứu : “Tuyển chọn chủng nấm men có khả năng lên men vang nho
Cabernet sauvignon”.
2. Mục đích nghiên cứu
Tạo ra sản phẩm đặc trƣng là rƣợu vang đƣợc lên men từ nho Cabernet
sauvignon.
3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Phân lập chủng nấm men có khả năng lên men vang nho Cabernet
sauvignon
3.2. Tuyển chọn chủng nấm men có khả năng lên men vang Cabernet
sauvignon
3.3. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình lên men
3.4. Lên men vang nho Cabernet sauvignon ở qui mô phòng thí nghiệm
3.5. Xây dựng qui trình sản xuất rượu vang ở qui mô phòng thí nghiệm
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
4.1. Ý nghĩa khoa học
Đi sâu nghiên cứu đặc điểm về hình thái, các đặc tính sinh lí sinh hóa
của chủng nấm men có khả năng lên men vang nho Cabernet sauvignon.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
Đƣa kết quả nghiên cứu ứng dụng vào thực tiễn sản xuất rƣợu vang
nhằm sử dụng nguồn nguyên liệu ở địa phƣơng một cách hiệu quả và tạo ra
một sản phẩm mới tiêu biểu và đặc trƣng cho vang Việt Nam.
2
5. Điểm mới của đề tài
Đề tài đã phân lập, tuyển chọn đƣợc chủng nấm men S. cerevisiae T3 có
khả năng lên men vang nho Cabernet sauvignon. Kết quả nghiên cứu đề tài
nhằm hoàn thiện qui trình sản xuất rƣợu vang nho đặc biệt là sản xuất rƣợu
vang nho Cabernet sauvignon để rƣợu vang nho nƣớc ta ngày càng phát triển.
3
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tìm hiểu chung về rƣợu vang
1.1.1. Khái niệm rượu vang
Rƣợu vang là loại rƣợu lên men trực tiếp từ nƣớc quả không qua chƣng
cất, có độ cồn thấp, là thức uống thơm ngon, có giá trị dinh dƣỡng cao. Theo
từ điển Ẩm thực Pháp định nghĩa về vang khá phức tạp: “ Rƣợu vang là một
chất lỏng sinh động, có thể mang bệnh, có thể già và chết”.
1.1.2. Nguyên liệu sản xuất rượu vang
Nguyên liệu làm rƣợu vang là các loại quả. Quả chín (có thể chƣa thật
chín) sau khi thu hoạch chọn quả tƣơi, chất lƣợng tốt đem ép lấy nƣớc hoặc
ngâm với đƣờng để thu đƣợc dịch nƣớc quả dùng cho lên men.
Tất cả các loại quả đều có đƣờng, nhiều vitamin, nhiều axit hữu cơ,
trong đó có nhiều vitamin C, có đầy đủ chất khoáng và có lƣợng protein đáng
kể. Ngoài ra, nƣớc quả còn chứa tanin, pectin. Trong các loại quả dùng làm
rƣợu vang trƣớc hết phải kể đến nho.
Nho: thành phần hóa học của nho có (%): 10-30 đƣờng (glucose,
fructose, saccharose); 0,5-0,7 axit hữu cơ (axit tactaric, axit malic); 0,1-0,9
các chất protein; 0,1-0,5 chất khoáng; có các vitamin C, B1, B2, PP cùng các
chất thơm.
Ngoài nho các loại quả khác nhƣ:dâu, dứa, mơ, mận, táo, cũng là
nguyên liệu để sản xuất rƣợu vang [15].
Thành phần hóa học của một số loại quả đƣợc dẫn ra ở bảng 1.1 [18].
4
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của một số loại quả
Tên quả
Thành phần hóa học cơ bản (%)
Nƣớc
Đƣờng
Acid
Pectin
Tanin
Dâu
84,74
9,19
0,49
0,31
0,035
Dứa
54,3
3,9
0,6
0,249
0,83
Mơ
73,8
9,0
1,1
0,249
0,83
Táo mèo
84
4,8
1,45
0,249
0,83
Vải
84,28
16,1
5,16
0,249
0,83
1.1.3. Thành phần rượu vang và giá trị dinh dưỡng của rượu vang
Cồn etanol: do quá trình lên men tự nhiên từ dịch trái cây nên nó là thứ
cồn tinh khiết không lẫn aldehit, este. Độ cồn của vang từ 10-120 [17].
Chất bổ dưỡng: đƣờng trong vang từ 62-132 (g/l), chủ yếu là fructose,
glucose và một ít galactose.
Trong vang còn chứa một lƣợng axit vô cơ và axit hữu cơ nhƣ : axit
malic, axit oxalic, axit citric... Rƣợu vang là thức uống có độ chua cao, với
hàm lƣợng axit tổng số từ 4-7 (g/l). Độ pH của vang từ 2,9-3,9 [17].
Ngoài ra trong vang còn có một số vitamin và axit amin có vai trò quan
trọng với sự sinh trƣởng của nấm men, đồng thời làm cho vang có vị đặc
trƣng : valin, lizin, treonin.. và phong phú các loại muối của các nguyên tố: P,
S, K, Na, Fe, Cu....
1.1.4. Phân loại rượu vang
Hiện nay trên thị trƣờng có rất nhiều loại vang với nhiều thƣơng hiệu
khác nhau. Vì vậy mà có nhiều cách phân loại rƣợu vang khác nhau. Ngƣời ta
phân loại rƣợu vang dựa vào màu sắc, hàm lƣợng đƣờng, hàm lƣợng axit,
hoặc dựa vào đặc điểm của chủng trái cây, nhà sản xuất.. Nhƣng xu hƣớng
chia thành hai nhóm chính là vang có gas ( trong vang thành phẩm có CO2)
và vang không có gas ( trong vang thành phẩm không có CO2).
5
Dựa vào màu sắc của sản phẩm mà phân thành các loại vang đỏ, vang
hồng, vang trắng. Màu sắc của rƣợu vang tùy thuộc vào độ tuổi, loại nho, thời
gian vỏ nho để lại trong nƣớc cốt trƣớc khi lên men, thành rƣợu.
Dựa vào độ rƣợu, hàm lƣợng đƣờng, hàm lƣợng axit.. có trong vang mà
phân thành : vang khô, vang dịu, vang ngọt..[14].
1.1.5. Những biến đổi sinh lí, sinh hóa, vi sinh trong quá trình lên men
rượu vang
Lên men rƣợu là một quá trình sinh lý phức tạp dƣới tác dụng của nhiều
loại enzyme. Rƣợu đƣợc tạo thành từ glucoza và trải qua năm giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: Biến đổi glucozo thành fructozo – 1,6 điphotphat dƣới tác
dụng của enzym hexokinaza và isomeraza.
Giai đoạn 2: Từ fructozo – 1,6 điphotphat biến đổi thành 3 –
photphoglixeraldehit và photphodioxiaxeton dƣới tác dụng của enzim
andolaza.
Giai đoạn 3: Trƣớc hết là 3 – photphoglixeraldehit sẽ biến đổi thành
photphoglyxerat và tiếp tục biến đổi thành 2 - photphoglyxerat nhờ xúc tác
của các enzim photphoglyxeratmutaza. Sản phẩm cuối cùng của giai đoạn này
là sự biến đổi 2 – photphoglyxerat thành axit piruvic dƣới tác dụng của enzim
andolaza và kinaza.
Giai đoạn 4: Axit piruvic phân cắt thành axetaldehit đồng thời giải
phóng CO2 dƣới tác dụng của enzimdecacboxylaza.
Giai đoạn 5: Tạo thành etanol từ axetandehit nhờ tác dụng của enzim
alcoldehydrogenaza [2].
Phương trình tổng quát của quá trình lên men:
C6H12O6 + 2ADP + 2H3PO4 → 2C2H5OH + 2ATP + H2O
1.1.6. Bệnh vang
Hiện tƣợng bệnh vang của lên men rƣợu vang đƣợc Pasteur nghiên cứu
và khám phá. Đó là hiện tƣợng vang bị chua đi và chất lƣợng rƣợu bị giảm
6
nhanh. Hiện tƣợng trên là do nguyên nhân rƣợu vang tiếp xúc không khí và
do vi khuẩn axetic phát triển đã biến cồn thành axetic. Ngoài ra bệnh vang
cũng có thể do các vi sinh vật lên men kị khí gây ra.
Một số bệnh vang thƣờng gặp, nguyên nhân và cách xử lí:
1.1.6.1. Bệnh vang dính
Đặc điểm: vang chảy không đều, lỏng nhƣ nƣớc mà dính lại nhƣ hồ.
Bệnh này thƣờng kéo dài hơn bệnh chua và bệnh đắng.
Nguyên nhân: do vi khuẩn lactic đặc biệt là do Leuconostoc tiết ra một
loại đƣờng riêng là dextran gây nên bệnh vang dính.
Cách xử lí: Sau khi lên men ta bổ sung thêm SO2, vì SO2 có khả năng
tiệt trùng sẽ giúp hạn chế bệnh vang dính.
1.1.6.2. Bệnh vang đắng
Đặc điểm: Rƣợu vang có vị chua và có vị vang đắng.
Nguyên nhân: Do vi khuẩn lactic phá hủy glixerin tạo thành acrolrin.
Cách xử lí: Thêm SO2 tiệt trùng bằng nhiệt.
1.1.6.3. Vang chua lactic
Đặc điểm: Rƣợu có mùi khó chịu.
Nguyên nhân: Khi quả quá ngọt hoặc cho thêm quá nhiều đƣờng, kĩ
thuật lên men thấp, làm cho nấm men ngừng hoạt động, hoặc do cấy nấm men
chƣa đủ, nhiệt độ cao và thiếu oxy,... vi khuẩn lactic sẽ chuyển hóa đƣờng
khử thành đƣờng manit và axit bay hơi.
Cách xử lí: Loại bỏ vi khuẩn ngay từ đầu bằng cách lọc kĩ nƣớc quả.
Thêm SO2 và tạo điều kiện cho S.cerevisiae hoạt động tốt.
1.1.6.4.Vang bị đục
Đặc điểm: Vang có màu đục không trong.
Nguyên nhân: Do xuất hiện những kết tủa màu trong rƣợu hay sự oxy
hóa của thành phần polyphenol có trong nguyên liệu làm rƣợu, hoặc do sự tạo
7
thành kết tủa bông protein của thành phần tanin trong rƣợu và một số dạng kết
tủa khác.
Cách xử lí: chọn nguyên liệu sạch, không lẫn tạp chất có thành phần sắt
hoặc đồng. Thanh trùng ở nhiệt độ 70 – 800 rồi lọc kĩ, hạn chế tiếp xúc với O2.
1.1.6.5. Bệnh chua giấm
Đặc điểm: rƣợu có mùi giấm.
Nguyên nhân: do vi khuẩn acetic chuyển hóa cồn trong rƣợu thành axetic.
Cách xử lí: Loại bớt vi khuẩn ngay từ đầu bằng cách lọc, giữ vệ sinh
trong quá trình sản xuất, tránh không cho rƣợu tiếp xúc với O2 [18].
1.2. Tình hình sản xuất rƣợu vang nho Cabernet sauvignon
1.2.1. Tình hình sản xuất rượu vang nho Cabernet sauvignon trên thế giới
Rƣợu vang đƣợc hình thành từ rất lâu trên thế giới, trên thị trƣờng thế
giới hiện nay có rất nhiều loại vang, đƣợc lên men từ nhiều loại hoa quả khác
nhau, nhƣng phổ biến nhất vẫn là rƣợu vang nho. Trong đó, các nƣớc sản xuất
vang nho đứng đầu thế giới: Pháp, Ý, Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Mỹ, Nam
Phi, Thổ Nhĩ Kỳ…
Sản lƣợng rƣợu vang toàn cầu đã đạt mức đỉnh vào năm 2004, khi cung
vƣợt cầu khoảng 600 triệu thùng (1 thùng gồm 12 chai, tƣơng đƣơng với 9 lít)
và đang trên đà giảm sút kể từ đó đến nay.Điều này đồng nghĩa với việc thế
giới đang đối mặt với nguy cơ thiếu rƣợu vang trong bối cảnh nhu cầu đã
vƣợt hơn nhiều so với nguồn cung [19].
Hiện nay trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu và sản xuất
các loại vang khác nhau. Đặc biệt là vang nho Cabernet sauvignon đã trở
thành loại vang nổi tiếng cho các nƣớc trên thế giới, đặc biệt là Tây nƣớc
Pháp nho đƣợc trồng và sản xuất vang với số lƣợng lớn với tổng sản lƣợng
vang đỏ trên thế giới có đến 60% làm từ loại nho này.
1.2.2. Tình hình sản xuất rượu vang nho Cabernet sauvignon ở Việt Nam
Hiện nay trên thị trƣờng có rất nhiều loại vang trái cây. Trƣớc đây
8
phần lớn là sản xuất chỉ ở quy mô gia đình, ngày nay đã phát triển ở quy mô
công nghiệp. Một số nhà máy lớn đã sử dụng dung dịch quả mơ, dâu, táo
mèo.. để sản xuất nhƣ : Rƣợu Vang Thăng Long, Vang Gia Lâm, Vang Đà
Lạt. Ngoài ra một số địa phƣơng nhƣ Vĩnh Phú đã tận dụng quả tự nhiên nhƣ
chuối, dứa, mận, mơ... sản xuất vang chất lƣợng cao. Ở một số cơ sở nhỏ nhƣ
công ty ong Hà Nội, công ty ong Nam Hà.. đã có những sản phẩm Rƣợu Vang
đặc trƣng. Đặc biệt rƣợu Vang Đà Lạt nổi tiếng với các loại Vang trắng, rƣợu
vang đỏ đã tạo đƣợc chỗ đứng trên thị trƣờng trong nƣớc đƣợc nhiều ngƣời ƣa
chuộng.
Nguồn trái cây ở nƣớc ta rất đa dạng và phong phú, chúng ta có thể sử
dụng nhiều loại để lên men và sản xuất rƣợu vang. Chỉ cần lựa chọn chính xác
các loại dịch quả nho và xây dựng kĩ thuật ổn định, tối ƣu để sản xuất rƣợu
Vang chất lƣợng cao.
Hiện nay và những năm sắp tới nhu cầu tiêu thụ rƣợu vang nho
Cabernet sauvignon rất lớn và thị trƣờng này đầy tiềm năng, các công ty chế
biến rƣợu vang đang có nhu cầu đầu tƣ và mua nguyên liệu.
Nho Cabernet sauvignon là loại nho mới ở Việt Nam chƣa đƣợc biết
đến nhiều, nên chƣa có nhiều công trình nghiên cứu và hoạt động sản xuất
rƣợu vang nho Cabernet sauvignon.
1.3. Tổng quan về nho Cabernet sauvignon
Là giống nho làm rƣợu vang đỏ, quả của giống nho này nhỏ, tròn, có
màu đen với vỏ dày và cứng cáp. Nhờ có lớp vỏ đỏ, loại nho này có thể chống
chọi lại đƣợc với sâu bệnh, ít bị hỏng và có thể chịu đƣợc những trận mƣa
mùa hè.
Quả nho nói chung và nho Cabernet sauvignon nói riêng rất tốt cho sức
khỏe con ngƣời. Trong nho có nhiều đƣờng, vitamin C, axit linoleic,
resveratrol, flavonoids. Đặc biệt là resveratrol là tác nhân chống ung thƣ, có
9
khả năng tìm và tiêu diệt các tế bào ung thƣ. Chúng có tác dụng giảm
cholesteron, bảo vệ thành mạch máu trong cơ thể. Điều này giải thích tại sao
uống rƣợu vang đỏ lại có tác dụng tốt cho tim mạch. Ngoài ra, nho còn giúp
đào thải các chất độc trong cơ thể, làm tăng cƣờng sức đề kháng. Nho đƣợc sử
dụng rất phổ biến, dùng để ăn tƣơi, dịch siro và chế biến rƣợu vang.
1.4. Nấm men trong sản xuất rƣợu vang
1.4.1. Sơ lược về nấm men
Nấm men (Yeast, Lavure): là tên chung chỉ nhóm có cấu tạo đơn bào,
thƣờng sinh sản bằng nảy chồi, cũng có khi theo hình thức phân cắt tế bào.
Nấm men phân bố rộng rãi trong tự nhiên, nhất là trong môi trƣờng chứa
đƣờng và pH thấp : trong đất, trong nƣớc, trong không khí, trong lƣơng thực,
thực phẩm, trong hoa quả [4].
1.4.2. Hình thái cấu trúc tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae
Tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae (S.cerevisiae) có dạng hình
ovan hoặc hình trứng. Kích thƣớc nấm men 2-8µm x 4-10µm. Hình dạng này
tùy thuộc vào tuổi của tế bào. Mặc dù cấu tạo đơn bào nhƣng nấm men mang
đầy đủ tính chất của một cơ thể sống. Chúng có cấu tạo gồm:
Thành tế bào: Thành tế bào nấm men đƣợc cấu tạo bởi hai lớp phân tử
bao gồm 90% là hợp chất glucan và mannan, phần còn lại là protein, lipit và
glucozamin. Glucan là hợp chất cao phân tử của D – Glucoza, mannan là hợp
chất cao phân tử của D – Manoza. Trên thành tế bào có nhiều lỗ, qua đố chất
dinh dƣỡng đƣợc hấp thu và các sản phẩm của quá trình trao đổi chất đƣợc
thải ra.
Màng nguyên sinh chất: Màng nguyên sinh chất của tế bào nấm men dày
khoảng 8nm có cấu tạo tƣơng tự nhƣ màng nguyên sinh chất của vi khuẩn.
Tế bào chất: Nấm men cũng nhƣ tế bào chất của vi khuẩn, độ nhớt của
tế bào chất cao hơn của nƣớc 800 lần.
10
Nhân tế bào: Nhân tế bào nấm men là điển hình, có dịch nhân bên
trong là chất dịch nhân. Cũng nhƣ nhân của tế bào sinh vật bậc cao, nhân của
tế bào nấm men ngoài ADN còn có protein và nhiều loại men. Hạch nhân của
tế bào nấm men không chỉ có một phân tử ADN nhƣ ở vi khuẩn mà có cấu tạo
nhiễm sắc thể điển hình và có quá trình phân bào nguyên nhiễm gọi là gián
phân. Quá trình gián phân gồm bốn giai đoạn nhƣ ở sinh vật bậc cao. Số
lƣợng nhiễm sắc thể trong tế bào nấm men cũng khác nhau ở tế bào nấm men
S. cerevisiae là nhóm phân bố rộng rãi nhất có nhiễm sắc thể đơn bội n = 17,
ở thể lƣỡng bội 2n = 34. Ngoài ra nhiễm sắc thể trong nhân tế bào còn chứa từ
50 – 100 plasmid có cấu tạo một phân tử ADN dạng vòng kín có kích thƣớc
2mm có khả năng sao chép độc lập mang thông tin di truyền.
Ty thể: Khác với vi khuẩn, nấm men đã có ty thể giống nhƣ ở tế bào
bậc cao, đó là cơ quan sinh năng lƣợng của tế bào. Ty thể của nấm men có
hình bầu dục, đƣợc bao bọc bởi hai lớp màng, màng trong gấp khúc thành
nhiều tấm răng lƣợc hoặc nhiều ống nhỏ làm cho diện tích bề mặt của màng
trong tăng lên.
Riboxom: Tế bào nấm men có hai loại: Loại 80S gồm 2 tiểu thể 60S và
40S nằm trong tế bào chất, một số khác gắn với màng tế bào chất. Một số
nghiên cứu chứng minh rằng: Các riboxom gắn với màng tế bào chất có hoạt
tính tổng hợp protein cao hơn. Loại 70S là loại riboxom có trong ti thể. Ngoài
các cơ quan trên, nấm men còn có không bào và hạt dự trữ volutin.
Bào tử: Nhiều nấm men có khả năng hình thành bào tử, đó là một hình
thức sinh sản của nấm men. Có hai loại bào tử : bào tử bắn và bào tử túi [5],[6].
1.4.3. Sinh sản của nấm men
Nấm men có rất nhiều hình thức sinh sản bao gồm sinh sản vô tính và
sinh sản hữu tính, nhƣng phổ biến là sinh sản vô tính bằng cách nảy chồi. Khi
tế bào phát triển đến một mức độ nhất định thì trên cơ thể nảy lên một chồi
11
nhỏ gọi là mầm. Các mầm này sẽ nhận một phần chất nhân và một phần chất
nguyên sinh ở tế bào mẹ, chúng có thể tách ra khỏi tế bào mẹ và phát triển
thành một tế bào độc lập và cũng có thể nảy chồi tiếp tục trên cơ thể mẹ, thời
gian tách khoảng 20-30 phút.
Nấm men cũng có hình thức sinh sản bằng bào tử. Bào tử túi đƣợc hình
thành trong túi bào tử nhỏ gọi là nang, trong nang có từ 1-8 bào tử đôi khi có
đến 12 bào tử. Đó là quá trình tạo bào tử riêng rẽ không qua quá trình tiếp
hợp. Bào tử sau khi ra khỏi túi gặp điều kiện thuận lợi sẽ phát triển thành tế
bào nấm men mới. Tiếp theo là quá trình nảy chồi [6].
1.4.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển của tế bào nấm men
Nước: Là thành phần không thể thiếu vì nó là môi trƣờng sinh sống của
tế bào nấm men.
Nguồn cacbon: Cacbon có trong tế bào chất, thành tế bào, các sản
phẩm trao đổi chất của nấm men... Hợp chất cacbon chiếm vị trí hàng đầu
trong đời sống của VSV, nó giúp nấm men sản sinh năng lƣợng, tạo ra các
hợp chất cacbon, tạo tiền chất thực hiện phản ứng oxi hóa khử để biến những
chất này thành sản phẩm trung gian xây dựng lên cấu trúc tế bào [10].
Oxy: Cần trong giai đoạn đầu giúp nấm men sinh trƣởng, tăng sinh khối
hóa của quá trình lên men rƣợu diễn ra trong điều kiện yếm khí.
Nguồn nito vô cơ và hữu cơ: Cung cấp cho tế bào để tổng hợp protein
và các chất khác.
Các nguyên tố khoáng: Sự trao đổi chất của tế bào nấm men cần các
nguyên tố khoáng nhƣ: Mg, Ca, Co, S, P, Cu,... chúng đóng vai trò quan trọng
đối với sự hình thành màng và nhân tế bào Cu, Ca, Mg là trung tâm chuyển
hóa của nhiều loại enzim tham gia vào quá trình chuyển hóa đƣờng thành rƣợu.
Vitamin: Một số loại vitamin nhƣ B1, E.. có tác dụng rất tốt đến sự sinh
trƣởng và phát triển của nấm men. Nhiều loại vitamin có tác dụng tăng cƣờng
sự hoạt hóa của một số enzim trong quá trình lên men rƣợu [16].
12
1.5. Các VSV khác trong sản xuất rƣợu vang
1.5.1. Nấm mốc
Nấm mốc phát triển ở quả, chất bã của quá trình sản xuất rƣợu vang, thùng
chứa thiết bị hoặc do bụi, không khí đƣa đến. Đại diện: Rhixopus, Aspergillus.
1.5.2. Vi khuẩn lactic
Vi khuẩn lactic trong dịch quả cũng nhƣ trong vang thƣờng gặp khá
nhiều loại vi khuẩn lactic, trong đó có nhiều loài cần thiết cho quá trình sản
xuất rƣợu vang từ các loại quả giàu axit malic. Ví dụ các chủng vi khuẩn lên
men lactic thuộc các giống Pediococus và Leuconostoc. Ngày nay, ngƣời ta
xác định cả các vi khuẩn lactic đồng hình nhƣ: Lactobacillus plantanrum,
L.casie và các chủng lên men lactich dị hình: L.buchneri, L.brevis đều có thể
lên men.
1.5.3. VSV làm hỏng vang
Trong rƣợu vang có khá nhiều vi sinh vật làm cho vang bị hỏng, bị đục,
bị chua gắt.
Các vi khuẩn hiếu khí : một số loại nấm men tạo trên bề mặt vang nhƣ :
Candida, Zygopichia, Pichia..phân giải đƣờng thành các axit hữu cơ : axetic,
citric làm cho vang bị đục, độ chua tăng, vị không ngon.
Các chủng vi khuẩn thuộc Acetobacter oxy hóa lactic thành axit axetic
và CO2.
1.6. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình lên men
1.6.1. Nhiệt độ
Nhiệt độ lên men ảnh hƣởng trực tiếp đến các phản ứng sinh hóa trong
tế bào nấm men. Nhiệt độ <200C sự lên men chậm chạm.Nhiệt độ <100C
không diễn ra quá trình lên men. Nhiệt độ 350C đây là nhiệt độ nguy hiểm
nấm men mất tác dụng, quá trình lên men ngừng lại nhƣng nấm men không bị
chết. Nếu nhiệt độ > 350C quá trình lên men ngừng lại ảnh hƣởng đến sự
chuyển đƣờng thành cồn và CO2, đồng thời đƣờng còn sót lại nhiều chƣa
13
đƣợc lên men là môi trƣờng cho các vi khuẩn sinh khí sinh hoạt động đặc biệt
là vi khuẩn chuyển hóa đƣờng thành axit axetic làm giảm chất lƣợng rƣợu.
Nhiều công trình nghiên cứu về sản xuất rƣợu vang đƣợc xác định khoảng
nhiệt độ tối ƣu cho nấm men vang phát triển là 25 – 280C.
1.6.2. Ảnh hưởng của độ pH
Trong sản xuất rƣợu vang ngƣời ta thƣờng chuẩn bị môi trƣờng nƣớc
quả có độ pH khoảng từ 3,0-3,5. Qua nghiên cứu đã chứng minh đƣợc pH có
ảnh hƣởng rất lớn đến hoạt động của nấm men. Đối với dịch quả thƣờng có
độ pH từ 2,8-3,8 khoảng pH này nấm men vẫn thƣờng hoạt động tốt. Vùng
pH tốt thích cho nấm men là 4,5-5. Nếu pH tăng thì môi trƣờng dễ bị nhiễm
khuẩn, glixerin sẽ tạo ra nhiều hơn vì thế hiệu suất lên men sẽ giảm [17].
1.6.3. Oxy
Hầu hết các chủng lên men rƣợu vang thuộc giống Saccharomyces.
Chúng là vi sinh vật kị khí tùy tiện. Khi trong môi trƣờng đủ lƣợng oxy nấm
men phân hủy đƣờng dùng làm nguồn năng lƣợng và cấu tạo tế bào tăng sinh
khối. Trong trƣờng hợp thiếu oxy nấm men sử dụng đƣờng hòa tan trong moi
trƣờng để sinh trƣởng và chủ yếu là lên men. Trong quá trình lên men giai đoạn
đầu yêu cầu oxy cao nhất để nấm men sinh sản, phát triển tăng sinh khối.Nếu có
giai đoạn nhân giống thì cần phải cung cấp oxy bằng cách lắc và sục khí.
1.6.4. Hàm lượng men giống
Hàm lƣợng men giống cũng ảnh hƣởng rất quan trọng đến quá trình
lên men. Nếu hàm lƣợng men giống quá thấp sẽ kéo dài thời gian lên men tạo
điều kiện cho các loại vi khuẩn bất lợi hoạt động. Hàm lƣợng men giống quá
cao cũng không tốt sẽ dẫn đến sự cạnh tranh của nấm men.Hàm lƣợng nấm
men giống thích hợp cho quá trình lên men khoảng 10%.
1.6.5. Nồng độ cồn
Cồn là sản phẩm quan trọng của quá trình lên men rƣợu vang, thƣờng
14
chứa từ 10 – 14%. Tuy nhiên nó có thể ức chế hoạt động của nấm men. Khi
độ cồn bằng 1,5% thể tích thì bắt đầu ức chế sự phát triển và sinh sản của nấm
men. Khi hàm lƣợng cồn tăng đến 5% thể tích thì sự sinh sản bắt đầu ngừng
trệ. Nồng độ cồn lên 7 – 8% thể tích thì quá trình lên men giảm dần. Ảnh
hƣởng của nồng độ cồn lên các loại nấm men là khác nhau. Đa số các loại
nấm men ở điều kiện tối ƣu chịu đƣợc nồng độ cồn khoảng 14 – 16% thể tích [1].
1.6.6. Ảnh hưởng của thời gian lên men
Thời gian là yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm
vang. Trong thời gian lên men chính, nếu thời gian lên men ngắn, có thể
lƣợng cồn tạo ra quá ít. Trong thời gian lên men phụ, nếu thời gian lên men
không thể đủ cho hƣơng hình thành, mùi vang sẽ không đặc trƣng. Đối với đa
số nấm men, thời gian lên men chính tốt nhất là 7 – 20 ngày. Thời gian lên
men phụ và tang trữ của loại rƣợu vang phải từ vài tháng trở lên. Thời gian
lên men chịu ảnh hƣởng của các yếu tố nhƣ: Nhiệt độ lên men, nồng độ
đƣờng, hàm lƣợng men giống,…[1].
1.6.7. Hàm lượng đường
Đƣờng và các chất hòa tan khác tạo nên áp suất thẩm thấu ảnh hƣởng
đển sự vận chuyển các chất ra vào màng tế bào. Nếu nồng độ đƣờng quá cao
sẽ dẫn đến tăng áp suất thẩm thấu và làm mất cân bằng trạng thái sinh lý của
nấm men, ngoài ra còn kéo dài thời gian lên men. Ngƣợc lại nếu nồng độ
đƣờng quá thấp sẽ không hiệu quả kinh tế vì giảm năng suất thiết bị lên
men.Trong nƣớc quả thƣờng có hàm lƣợng đƣờng không đều vì thế ngƣời ta
thƣờng bổ sung thêm đƣờng sacaroza. Đa số các loại nấm men đều hoạt động
bình thƣờng trong môi trƣờng có hàm lƣợng đƣờng dƣới khoản 20%.Một số
chủng nấm men hoạt động ở môi trƣờng có nồng độ đƣờng cao hơn.Khi nhân
giống thƣờng dùng môi trƣờng có nồng độ thấp dƣới 10%.
15