ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------

TRẦN QUANG HIẾU

ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG CÁC AXIT HỮU CƠ TRONG
MỘT SỐ LOẠI RƯỢU VANG VÀ MỐI LIÊN QUAN VỚI
QUY TRÌNH SẢN XUẤT, NGUỒN NGUYÊN LIỆU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2021


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------

TRẦN QUANG HIẾU

ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG CÁC AXIT HỮU CƠ TRONG
MỘT SỐ LOẠI RƯỢU VANG VÀ MỐI LIÊN QUAN VỚI
QUY TRÌNH SẢN XUẤT, NGUỒN NGUYÊN LIỆU

Chuyên ngành: Kĩ thuật Môi trường
Mã số: 8520320.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
GS.TS.

Phạm

Hùng

Đỗ

Quang

Việt
PGS.TS.
Huy


Hà Nội – 2021


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành luận văn của mình, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến
Giáo viên hướng dẫn là GS.TS. Phạm Hùng Việt và PGS.TS. Đỗ Quang Huy, giảng
viên Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã giao đề tài
và tận tình giúp đỡ, hướng dẫn chi tiết cho em trong suốt quá trình thực hiện luận
văn của mình.
Trân trọng cảm ơn đề tài “Phân tích sàng lọc và phân tích thẩm định an
toàn thực phẩm trên cơ sở phát triển và ứng dụng kỹ thuật điện di mao quản đa
kênh sử dụng đồng thời hai cảm biến điện hóa và đo quang: Ứng dụng thí điểm
trong kiểm sốt một số thực phẩm chức năng và đồ uống có cồn dễ bị làm giả tại
Việt Nam”; mã số 104.04-2016.50; do Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ
Quốc gia (NAFOSTED) tài trợ đã tạo điều kiện để em có thể nghiên cứu và hồn
thiện luận văn của mình.

Em xin cảm ơn tới Trung tâm Nghiên cứu Môi trường và Phát triển bền vững
– Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã hỗ trợ và cung cấp các trang thiết bị
nghiên cứu, đặc biệt là các anh chị trong nhóm Điện di mao quản đã giúp đỡ em
rất nhiều trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn.
Em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong Khoa Môi trường - Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tận tình giảng dạy, chỉ
bảo, truyền đạt nguồn kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt thời
gian em học tập tại trường.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã giúp
đỡ em trong quá trình làm luận văn của mình.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2021
Học viên

Trần Quang Hiếu

1


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN......................................................................................3
1.1. Tổng quan về rượu vang.................................................................................3
1.1.1. Khái niệm rượu vang..............................................................................3
1.1.2. Nguyên liệu trong sản xuất rượu vang....................................................3
1.1.3. Phân loại rượu vang................................................................................4
1.1.4. Thành phần của rượu vang......................................................................5
1.2. Các axit hữu cơ mạch ngắn trong rượu vang..................................................6
1.2.1. Giới thiệu chung về các axit hữu cơ mạch ngắn trong rượu vang...........6
1.2.2. Cấu tạo, tính chất vật lý, hóa học cơ bản.................................................8

1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới hàm lượng các axit hữu cơ.............................9
1.2.3.1. Quy trình sản xuất................................................................................9
1.2.3.2. Các yếu tố môi trường tại vùng nguyên liệu sản xuất........................14
1.2.4. Chỉ tiêu chất lượng rượu vang...............................................................15
1.3. Tổng quan về một số vùng sản xuất rượu vang............................................15
1.3.1. Tổng quan về vùng sản xuất rượu vang Ninh Thuận.............................15
1.3.1.1. Điều kiện tự nhiên tỉnh Ninh Thuận...................................................16
1.3.1.2. Điều kiện về khí tượng, thủy văn.......................................................16
1.3.1.3. Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng...........................................................17
1.3.2. Tổng quan về một số vùng sản xuất rượu vang trên thế giới.................18
1.4. Các phương pháp phân tích axit hữu cơ mạch ngắn trong rượu vang...........19
1.4.1. Phương pháp sắc ký lỏng......................................................................19
1.4.2. Phương pháp sắc ký khí........................................................................20
1.4.3. Phương pháp điện di mao quản.............................................................21
1.5. Giới thiệu về phương pháp điện di mao quản...............................................23
1.5.1. Cấu tạo của hệ điện di mao quản...........................................................24
1.5.2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp điện di mao quản..............................25
1.5.2.1. Độ linh động điện di...........................................................................25
1.5.2.2. Dòng điện di thẩm thấu (EOF)...........................................................25


1.5.2.3. Detector thường dùng trong phương pháp điện di mao quản.............26
1.6. Yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tách chất trong phương pháp điện di mao
quản..................................................................................................................... 27
1.6.1. Dung dịch điện li nền............................................................................27
1.6.2. Điện thế tách.........................................................................................27
1.6.3. Lượng mẫu đi vào mao quản.................................................................28
1.7. Các thông số đánh giá trong phương pháp điện di mao quản.......................28
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................29
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu................................................................29

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu...........................................................................29
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu...............................................................................33
2.2. Phương pháp nghiên cứu..............................................................................33
2.2.1. Phương pháp thu thập tài liệu................................................................33
2.2.2. Phương pháp phân tích bằng thiết bị điện di mao quản sử dụng detector
đo độ dẫn không tiếp xúc (CE-C4D)...............................................................33
2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu.....................................................................34
2.3. Hóa chất và thiết bị.......................................................................................34
2.3.1. Hóa chất................................................................................................34
2.3.2. Thiết bị..................................................................................................35
2.3.3. Chuẩn bị hóa chất..................................................................................36
2.3.4. Chuẩn bị mao quản...............................................................................36
2.3.5. Chuẩn bị mẫu........................................................................................36
2.4. Khảo sát điều kiện phân tích trên CE...........................................................37
2.4.1. Khảo sát dung dịch điện ly nền.............................................................37
2.4.1.1. Khảo sát nồng độ Histidin..................................................................37
2.4.1.2. Khảo sát pH của dung dịch nền..........................................................37
2.4.2. Khảo sát nồng độ CTAB.......................................................................37
2.4.3. Khảo sát điện thế tách...........................................................................38
2.5. Xác định các thông số đánh giá hiệu quả phương pháp phân tích................38
2.5.1. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ).....................38


2.5.2. Độ chính xác của phương pháp.............................................................38
2.5.3. Đường chuẩn.........................................................................................40
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN...............................41
3.1. Kết quả khảo sát và tối ưu các điều kiện phân tích trên thiết bị CE-C4D..........41
3.1.1. Kết quả khảo sát và tối ưu nồng độ của Histidin...................................41
3.1.2. Kết quả khảo sát và tối ưu pH của dung dịch điện ly nền.....................42
3.1.3. Kết quả khảo sát và tối ưu nồng độ CTAB............................................43

3.1.4. Kết quả khảo sát và tối ưu điện thế tách................................................44
3.2. Kết quả đánh giá phương pháp.....................................................................45
3.2.1. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng............................................45
3.2.2. Độ tái lặp và độ lặp lại..........................................................................46
3.2.3. Đánh giá độ đúng của phương pháp......................................................46
3.2.4. Đường chuẩn.........................................................................................48
3.3. Áp dụng phân tích mẫu thực........................................................................53
3.3.1. Kết quả phân tích hàm lượng các axit hữu cơ trong 02 mẫu rượu vang
bán thành phẩm...............................................................................................53
3.3.2. Mối liên quan giữa hàm lượng các axit hữu cơ và quy trình sản xuất...59
3.3.3. Kết quả phân tích hàm lượng các axit hữu cơ trong các mẫu rượu vang
được sản xuất trong nước................................................................................60
3.3.4. Kết quả phân tích hàm lượng các axit hữu cơ trong các mẫu rượu vang
nhập khẩu........................................................................................................64
3.3.5. Mối liên quan giữa hàm lượng các axit hữu cơ và nguồn gốc nguyên
liệu.................................................................................................................. 66
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................71
KẾT LUẬN.........................................................................................................71
KIẾN NGHỊ........................................................................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................73


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT
Tên viết tắt
C4D
CE

Tên tiếng anh
Tên tiếng việt
Detector đo độ dẫn không tiếp xúc kết Capacitively

coupled
contactless
nối kiểu tụ điện
Điện di mao quản

conductivity detector
Capillary electrophoresis

CTAB

Cetyltrimetyl amoni bromua

DAD

Detector mảng diot

Detector Diod Array

EOF

Dòng điện di thẩm thấu

Electro - Osmotic Flow

FID

Detector ion hóa ngọn lửa

Flame Ionization Detector


GC

Sắc ký khí

Gas Chromatography

His
HPLC

Histidin
Sắc ký lỏng hiệu năng cao

High

Sắc ký lỏng

Chromatography
Liquid Chromatography

LOD

Giới hạn phát hiện

Limit of detection

LOQ

Giới hạn định lượng

Limit of quantitation


LC

MES

Performance

Axit 2 (N - morpholino) etanesulfonic

MS

Detector khối phổ

Mass Spectrometry

RSD

Độ lệch chuẩn tương đối

Relative Standard Deviation

Độ lệch chuẩn

Standard Deviation

SD
TCVN
UV

Liquid


Tiêu chuẩn Việt Nam
Detector đo độ hấp thụ phân tử vùng Ultraviolet dectector
tử ngoại

2


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Hàm lượng một số axit hữu cơ trong một số loại rượu vang [25]..............8
Bảng 1.2. Một số thơng tin cơ bản về chất phân tích.................................................8
Bảng 1.3. Tổng hợp diện tích theo các nhóm đất.....................................................18
Bảng 2.1. Thơng tin các mẫu được nghiên cứu........................................................29
Bảng 2.2. Danh sách các hóa chất cần sử dụng.......................................................34
Bảng 3.1. Điều kiện tối ưu cho phân tích bằng phương pháp CE-C4D....................45
Bảng 3.2. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của một số axit hữu cơ trong
rượu vang của phương pháp CE-C4D......................................................................45
Bảng 3.3. Độ lặp lại và độ tái lặp theo độ lệch chuẩn tương đối của diện tích pic và
thời gian di chuyển..................................................................................................46
Bảng 3.4. Kết quả phân tích và đánh giá độ đúng của phương pháp phân tích........47
Bảng 3.5. Bảng tóm tắt đường chuẩn của các axit hữu cơ.......................................48
Bảng 3.6. Kết quả phân tích hàm lượng các axit hữu cơ trong mẫu 1, mẫu 2..........54
Bảng 3.7. Kết quả phân tích của 08 mẫu sản phẩm rượu vang được sản xuất trong
nước......................................................................................................................... 61
Bảng 3.8. Kết quả phân tích của 04 mẫu sản phẩm rượu vang nhập khẩu...............65
Bảng 3.9. Bảng tổng hợp số liệu phân tích về các axit hữu cơ trong rượu vang tại
các vùng nguyên liệu...............................................................................................67

3



DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Q trình trao đổi chất của các vi khuẩn lactic lên men dị hình [11].......12
Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo thiết bị điện di mao quản (CE)..........................................24
Hình 1.3. Tốc độ di chuyển của các anion dưới tác dụng của dịng EOF.................26
Hình 1.4. Sơ đồ cấu tạo chung của dectector C4D...................................................27
Hình 2.1. Quy trình cơng nghệ sản xuất rượu vang tại cơ sở sản xuất Phan Rang
Ngọc Trúc................................................................................................................ 31
Hình 2.2. Hình ảnh thiết bị điện di mao quản sử dụng............................................35
Hình 3.1. Giản đồ điện di khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Histidin.......................41
Hình 3.2. Giản đồ điện di khảo sát tối ưu điều kiện pH của dung dịch đệm điện di 42
Hình 3.3. Giản đồ điện di khảo sát tối ưu nồng độ CTAB.......................................43
Hình 3.4. Giản đồ điện di khảo sát tối ưu điện thế tách...........................................44
Hình 3.5. Giản đồ điện di đánh giá độ đúng của phương pháp phân tích................48
Hình 3.6. Đường chuẩn xác định nồng độ của axit tartaric......................................49
Hình 3.7. Đường chuẩn xác định nồng độ của axit malic........................................50
Hình 3.8. Đường chuẩn xác định nồng độ của axit succinic....................................50
Hình 3.9. Đường chuẩn xác định nồng độ của axit citric.........................................51
Hình 3.10. Đường chuẩn xác định nồng độ của axit axetic.....................................51
Hình 3.11. Đường chuẩn xác định nồng độ của axit lactic.......................................52
Hình 3.12. Đường chuẩn xác định nồng độ của axit ascorbic..................................52
Hình 3.13. Kết quả phân tích axit tartaric trong 2 mẫu rượu vang trong 9 đợt........56
Hình 3.14. Kết quả phân tích axit malic trong 2 mẫu rượu vang trong 9 đợt...........57
Hình 3.15. Kết quả phân tích axit succinic trong 2 mẫu rượu vang trong 9 đợt.......57
Hình 3.16. Kết quả phân tích axit citric trong 2 mẫu rượu vang trong 9 đợt...........58
Hình 3.17. Kết quả phân tích axit axetic trong 2 mẫu rượu vang trong 9 đợt..........58
Hình 3.18. Kết quả phân tích axit lactic trong 2 mẫu rượu vang trong 9 đợt...........59
Hình 3.19. Hàm lượng axit malic trong 08 mẫu sản phẩm rượu vang được sản xuất
trong nước...............................................................................................................62
Hình 3.20. Hàm lượng axit citric trong 08 mẫu sản phẩm rượu vang được sản xuất

trong nước...............................................................................................................63
4


Hình 3.21. Hàm lượng axit axetic trong 08 mẫu sản phẩm rượu vang được sản xuất
trong nước...............................................................................................................63
Hình 3.22. Tổng hàm lượng các axit hữu cơ trong 08 mẫu sản phẩm được sản xuất
trong nước...............................................................................................................64
Hình 3.23. Tỷ lệ axit tartaric/axit malic trong các mẫu rượu vang thành phẩm.......67
Hình 3.24. Đồ thị so sánh các loại rượu về hàm lượng axit tartaric.........................68
Hình 3.25. Đồ thị so sánh các loại rượu về hàm lượng axit malic...........................69
Hình 3.26. Đồ thị so sánh các loại rượu về hàm lượng axit citric............................70

5


MỞ ĐẦU
Rượu vang là đồ uống được ưa chuộng và phổ biến trên khắp thế giới. Bởi
vậy, ngành công nghiệp sản xuất rượu vang cũng là ngành đem lại doanh thu hàng
tỷ đô và hàng triệu việc làm cho người dân. Trong sản xuất rượu vang, một chai
rượu vang thành phẩm được đưa ra thị trường không chỉ phải trải qua q trình sản
xuất tỉ mỉ, cơng phu mà cịn phải đáp ứng được yêu cầu khắt khe về hương vị cũng
như độ an toàn của sản phẩm. Một trong những yếu tố cần lưu ý đến trong quá trình
sản xuất cũng như trong rượu vang thành phẩm là hàm lượng axit hữu cơ có trong
rượu. Các axit hữu cơ khơng chỉ góp phần tạo nên hương vị đặc trưng của từng loại
rượu mà cịn có một số cơng dụng tốt đối với sức khỏe con người như chống oxi
hóa, chống viêm, bảo vệ cơ tim... Tuy nhiên, nồng độ axit quá cao sẽ gây ra vị chua,
làm mất hương vị và làm hỏng rượu.
Rượu vang tại mỗi vùng sản xuất có hàm lượng thành phần các chất khác nhau.
Điều này do sự khác biệt về nguyên liệu và quy trình sản xuất đặc trưng cho từng vùng.

Do đó, việc phân tích hàm lượng các axit hữu cơ trong rượu vang là cần thiết để lựa
chọn vùng nguyên liệu để sản xuất rượu vang; theo dõi, kiểm soát nồng độ các axit
trong suốt quá trình sản xuất và đánh giá chất lượng rượu vang thành phẩm.
Hiện nay, một số phương pháp phân tích các axit hữu cơ trong rượu vang được
khuyến nghị bởi Tổ chức Nho và Rượu vang Thế giới (International Organization of
Vine and Wine (OIV, Paris, Pháp)) bao gồm: sắc ký lỏng (LC), sắc ký khí (GC)...
Những phương pháp này có khả năng phân tích một cách nhanh chóng và chính xác
thành phần của rượu vang. Tuy nhiên các phương pháp này còn tồn tại một số hạn
chế như sử dụng phức tạp, chi phí mua sắm và vận hành thiết bị cao, thời gian phân
tích kéo dài.
Một số phương pháp đơn giản hơn đã được phát triển để rút ngắn thời gian
và giảm giá thành phân tích như sắc ký giấy, sắc ký bản mỏng và bộ kit enzyme hay
cảm biến sinh học (biosensor). Tuy vậy, những bộ dụng cụ này thường chỉ xác định
một số giới hạn thành phần axit như các axit malic, citric, axetic, lactic và succinic;
và chỉ cung cấp thông tin bán định lượng về hàm lượng của các axit này.
Trong đó, phương pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không

1


tiếp xúc (CE-C4D) nổi bật hơn cả, bởi vì phương pháp này có những ưu điểm như vận
hành đơn giản, thiết kế nhỏ gọn, có khả năng phân tích đồng thời các chỉ tiêu, có giới
hạn phát hiện thấp và độ chính xác cao, đặc biệt là chi phí thấp hơn so với các
phương pháp khác nên nó có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong phân tích rượu vang.
Với những lý do trên, đề tài “Đánh giá hàm lượng các axit hữu cơ trong
một số loại rượu vang và mối liên quan với quy trình sản xuất, nguồn gốc
nguyên liệu” đã được tiến hành.
Mục tiêu của nghiên cứu:
1. Xây dựng quy trình phân tích xác định các axit hữu cơ mạch ngắn có mặt
trong q trình lên men sản xuất rượu vang và trong rượu nho thành phẩm.

2. Đánh giá mối liên quan giữa hàm lượng các axit hữu cơ mạch ngắn có
trong các loại rượu nho khác nhau với điều kiện môi trường trồng nho.
Nội dung nghiên cứu gồm:
Để đạt được các mục tiêu đã nêu, nội dung nghiên cứu cần thực hiện là:
1. Xây dựng quy trình phân tích: nghiên cứu, khảo sát điều kiện tối ưu để
phân tích xác định đồng thời hàm lượng các axit tartaric, malic, succinic, citric,
axetic, lactic, ascorbic bằng phương pháp CE-C4D.
2. Theo quy trình phân tích đã phát triển, áp dụng phân tích hàm lượng các
axit hữu cơ mạch ngắn trong một số mẫu rượu vang bán thành phẩm được sản xuất
bằng các quy trình sản xuất khác nhau và các mẫu rượu vang thành phẩm đang được
bày bán trên thị trường
- Đánh giá mối liên quan giữa hàm lượng các axit hữu cơ mạch ngắn với quy
trình sản xuất.
- Đánh giá mối liên quan giữa hàm lượng các axit hữu cơ mạch ngắn với
điều kiện môi trường tại vùng nguyên liệu.

2


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về rượu vang
1.1.1. Khái niệm rượu vang
Rượu vang là thức uống có độ cồn thấp, là sản phẩm từ quá trình lên men các
loại quả. Hiện nay, nguyên liệu chính để sản xuất rượu vang được sử dụng phổ biến
tại các quốc gia trên thế giới là trái nho. Nho khi đạt đến độ chín nhất định sẽ được
thu hoạch, ép lấy nước, đường trong nước nho sẽ được lên men thành rượu. Mỗi
khu vực và vùng miền đều có quy trình sản xuất rượu vang khác nhau, đây là đặc
trưng rất riêng của rượu vang so với các loại đồ uống có cồn khác.
Rượu vang là loại thức uống có giá trị dinh dưỡng cao, hương vị thơm ngon,
nhiều vitamin và khoáng chất, chứa các đường đơn dễ tiêu hóa, độ cồn nhẹ có tác

dụng kích thích tiêu hóa… Theo nhiều kết quả nghiên cứu, sử dụng rượu vang đỏ
với liều lượng thích hợp, từ 100 – 200 mL/ngày sẽ rất có lợi cho sức khỏe. Chất
resveratrol được tìm thấy nhiều trong vỏ của quả nho đỏ có khả năng chống oxi hóa,
phịng ngừa ung thư, các bệnh tim mạch và làm giảm khả năng tấn công của βamyloid vào các tế bào não gây bệnh Alzheimer ở người [29].
1.1.2. Nguyên liệu trong sản xuất rượu vang
Nguyên liệu trong sản xuất rượu vang là các loại quả có vị chua, ngọt hài
hịa. Sau khi thu hoạch, tiến hành lựa chọn những quả chín hoặc chưa chín, có chất
lượng tốt đem ép lấy nước thu dịch quả để dùng cho lên men.
Các loại quả sử dụng trong sản xuất rượu vang đều có chứa nhiều đường,
nhiều axit hữu cơ (làm cho rượu có vị chua), nhiều vitamin (vitamin C làm cho rượu
có vị chua, chát)…
Với nhu cầu về rượu vang tăng mạnh, nguyên liệu được lựa chọn để sản xuất
rượu vang ngày càng được mở rộng. Một số loại quả khác như: dứa, mơ, dâu,
chuối… đã được nghiên cứu làm nguyên liệu sản xuất rượu vang [3]. Tuy nhiên,
nho vẫn là loại nguyên liệu được ưa chuộng và phổ biển nhất. Các giống nho được
lựa chọn dùng trong sản xuất rượu vang có nguồn gốc từ châu Âu. Các giống nho
Carbernet Sauvignon, Pinot noir, Syrah, Merlot… dùng để sản xuất rượu vang đỏ;
các giống nho Sauvigon Blanc, Ugni Blanc, Airen… dùng để sản xuất rượu vang

3


trắng [31]. Sản phẩm rượu vang của Việt Nam sử dụng chủ yếu giống nho vỏ đỏ và
nho vỏ xanh (nho Mỹ) ở Ninh Thuận để sản xuất rượu vang đỏ và rượu vang trắng.
Sản phẩm rượu mang nhiều tên khác nhau như rượu vang Đà Lạt, rượu vang Thăng
Long…
Nho là loại quả lí tưởng để lên men sản xuất rượu vang vì:
- Nho có chứa nhiều đường (15 – 20%), thích hợp cho q trình lên men.
- Nho có chứa các axit hữu cơ (axit tartaric, axit malic, axit citric) tạo vị chua
và đóng góp vào việc ức chế hoạt động của vi khuẩn có hại. Trong thành phần rượu

nho có các chất tạo màu để tạo màu sắc hấp dẫn của rượu.
- Nho dễ thích nghi với các kiểu điều kiện khí hậu, cho sản lượng trên đơn vị
diện tích cao. Ở Việt Nam, vùng nguyên liệu nho của Ninh Thuận đã và đang khai
thác, phát triển nhiều giống nho có chất lượng tốt, thích hợp để sản xuất rượu vang.
1.1.3. Phân loại rượu vang
Rượu vang là loại thức uống rất phong phú về nguồn gốc, tên gọi và được
phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau. Có thể chia các loại rượu vang thành ba
nhóm chính sau [31]:
 Rượu vang khơng có bọt hay gas/vang bàn (still table wine): là rượu vang
có tổng nồng độ axit khoảng 5,5 – 8,5 mg/L. Rượu vang này được chia ra làm ba
loại là rượu vang đỏ, rượu vang trắng và rượu vang hồng.
- Rượu vang đỏ (red wine): có nhiều hương vị, nhẹ hơn rượu vang trắng; có
giá trị pH từ 3,3 – 3,6. Rượu vang đỏ được lên men từ quả nho chín vừa tới, hàm
lượng đường ở mức vừa phải; vỏ của quả nho được giữ nguyên để lên men, do đó
rượu sẽ có vị đắng. Một số loại rượu vang đỏ được biết đến rộng rãi: Pinot noir,
Tempranillo, Gamay, Syrah, Baconoir...
- Rượu vang trắng (white wine): là sản phẩm lên men từ nho thu hoạch muộn
nên có hàm lượng axit cao, có giá trị pH khoảng 3,1; có mùi thơm và ngọt hơn rượu
vang đỏ do được loại vỏ và hạt trước khi lên men. Một số loại rượu vang trắng nổi
tiếng: Botrytized wines, Vin Santo, Riesling (được ủ trong thời gian dài thường
bằng thùng gỗ sồi), Kerner, Trebbiano (thời gian ủ rượu ngắn).
- Rượu vang hồng (rose wine): ở khoảng giữa của rượu vang đỏ và rượu

4


vang trắng; có vị ngọt và hàm lượng axit thấp. Một số loại rượu vang hồng phổ
biến: Pink Chabis, Rosato (rượu ngọt), Tavel, White zinfander,...
 Rượu vang sủi tăm (sparkling wine): đây là rượu vang có CO 2, độ rượu
nhẹ bao gồm: rượu không thêm hương vị (theo phong cách Asti (ngọt)), rượu vang

theo kiểu truyền thống (Champagne, Vin Mousseux), crackling (Peilwein,
Lambrusco) và rượu thêm hương vị (hương trái cây).
 Rượu vang cường hóa (fortified wine): có độ rượu cao, được thêm chất
chống oxi hóa, vì vậy sau khi mở nắp có thể bảo quản được một thời gian. Rượu có
vị đắng được sử dụng làm rượu khai vị và rượu có vị ngọt thường được dùng làm
món tráng miệng.
1.1.4. Thành phần của rượu vang
Rượu vang là sản phẩm có nguồn gốc từ thực vật thiên nhiên nên có thành
phần vơ cùng phức tạp [4]. Thành phần hóa học trong rượu vang phụ thuộc vào
nguồn nguyên liệu sử dụng và quy trình sản xuất. Các thành phần chính trong rượu
vang cụ thể như sau:
 Phần hữu cơ:
- Đường: Chủ yếu là glucose và fructose và một số loại đường khác;
- Rượu: Etanol là thành phần quan trọng nhất trong rượu vang và các đồ
uống có cồn. Hàm lượng rượu etanol khoảng từ 10 – 14% thể tích;
- Các axit hữu cơ mạch ngắn: tartaric, malic, succinic, citric, axetic, lactic,
ascorbic (vitamin C)… Các axit này có nguồn gốc từ nguyên liệu và trong quá trình
lên men. Hàm lượng các axit hữu cơ khoảng từ 0,4 – 1% tùy thuộc và nguyên liệu,
vùng gieo trồng và các loại rượu.
- Các hợp chất pectin, polysacarit;
- Một số nhóm hợp chất: aldehyde và keton, acetal, ester (ester mạch thẳng,
ester phenolic và ester được tổng hợp)…
- Các hợp chất chứa nito: amin, amino axit, vitamin, protein…
- Các polyphenol có mùi thơm, các chất màu tự nhiên: nhóm hợp chất phenol
(axit benzoic, benzaldehyde, axit cinnamic, cinnamicaldehyde, tyrosol…); màu đỏ
của rượu vang đỏ do anthocyanin (flavylium), tanin; resveratrol... tạo thành.

5



 Phần vô cơ:
- Nước là thành phần chiếm thể tích lớn nhất, khoảng 85 – 89%.
- Một số khí hịa tan: cacbondioxit (CO2), lưu huỳnh dioxit (SO2), khí oxi (O2)...
- Khoáng chất vi lượng: kali, canxi, sắt, mangan…
1.2. Các axit hữu cơ mạch ngắn trong rượu vang
1.2.1. Giới thiệu chung về các axit hữu cơ mạch ngắn trong rượu vang
Trong rượu vang, các axit hữu cơ chỉ chiếm hàm lượng rất nhỏ (0,4 – 1% thể
tích) nhưng chúng được xem như một chỉ số đánh giá sự suy giảm do bảo quản hay
lão hóa bởi các axit hữu cơ này ảnh hưởng trực tiếp đến sự cân bằng hương vị, độ
ổn định hóa học và pH. Vì vậy, việc phân tích hàm lượng các axit hữu cơ này là cần
thiết để kiểm soát chất lượng của rượu vang.
Một số axit hữu cơ mạch ngắn trong rượu vang cần được xác định, bao gồm:
axit tartaric, malic, succinic, citric, axetic, lactic, ascorbic.
Các axit hữu cơ trên có nguồn gốc từ: các axit tự nhiên có trong quả nho;
được hình thành bởi quá trình trao đổi chất của các vi sinh vật hoặc do được bổ
sung trong quá trình sản xuất. Chúng là thành phần hóa học đóng vai trị quan trọng
tạo nên vị đặc trưng của rượu vang [13, 14].
*) Các axit tự nhiên có trong quả nho
Axit hữu cơ có sẵn trong quả nho gồm axit malic, axit tartaric, axit citric, axit
ascorbic. Trong đó, hàm lượng axit tartaric và axit malic chiểm tỷ lệ lớn (~ 90%
hàm lượng các axit hữu cơ). Theo nghiên cứu được thực hiện thì trong nho chứa
lượng axit malic từ 0,38 – 29,9 g/L, axit tartaric từ 1,28 – 7,45 g/L, axit citric có
hàm lượng từ rất nhỏ đến khoảng 1,03 g/L, không phát hiện axit ascorbic [22].
Axit tartaric và axit malic thường có nồng độ cao nhất trong rượu vang sau
quá trình lên men rượu. Hai axit này đều có sẵn trong trong nho vào đầu mùa nhưng
q trình chuyển hóa của chúng khi nho chín và trong q trình sản xuất rượu vang
khơng giống nhau:
- Khi quả nho xanh, hàm lượng axit malic rất cao (> 20 g/kg) và giảm mạnh
trong quá trình chín. Đây chính là một trong các chỉ số để xác định thời gian thu hoạch
nho. Axit malic cũng được chuyển hóa trong q trình lên men thành axit lactic.


6


- Khác với axit malic, axit tartaric có hàm lượng đáng kể trong nho và khá ổn
định trong suốt quá trình chín. Ngồi ra, trong q trình lên men rượu vang, axit
tartaric ít bị chuyển hóa bởi các vi sinh vật. Đây là axit tạo nên hương vị và chiếm
hàm lượng lớn trong rượu vang. Trong rượu vang, axit này tồn tại chủ yếu ở dạng
muối tartarat.
*) Các axit là sản phẩm của quá trình lên men rượu
Axit succinic, axit axetic và axit lactic là các sản phẩm điển hình trong quá
trình lên men rượu.
- Axit succinic và axit citric là sản phẩm phụ của q trình chuyển hóa men,
chúng có hàm lượng rất nhỏ. Axit succinic giúp ổn định rượu vang. Tuy nhiên, axit
succinic có vị đắng nên chỉ được giới hạn với nồng độ rất nhỏ để không ảnh hưởng
tới vị đặc trưng của rượu vang. Trong quá trình sản xuất rượu vang, có thể bổ sung
các axit hữu cơ khác như axit tartaric hoặc axit citric nhằm tạo môi trường pH thấp.
Điều kiện pH thấp sẽ hạn chế sự phát triển của hầu hết vi khuẩn nên sẽ có tác dụng
kháng khuẩn.
- Axit axetic là axit dễ bay hơi, là sản phẩm phụ của quá trình lên men. Trong
rượu vang, axit axetic chiếm hàm lượng nhỏ, tạo nên hương vị của rượu vang. Hàm
lượng axit axetic lớn hơn 300 mg/L sẽ gây vị chua làm mất hương vị của rượu vang.
Nồng độ axit axetic cao do sự xuất hiện của vi khuẩn axit lactic hoặc vi khuẩn axit
axetic.
- Axit lactic là kết quả của quá trình lên men axit malic nhờ vi khuẩn lactic
(quá trình lên men malolactic).
Ngoài khả năng kháng khuẩn, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra các lợi ích của các
axit hữu cơ có trong rượu vang đối với sức khỏe con người. Cụ thể: axit ascorbic có
khả năng chống oxi hóa cao [24], axit citric chống lại sự phát triển của bệnh tiểu
đường [23], axit citric và malic có tác dụng bảo vệ cơ tim [30].

Bên cạnh các axit chính yếu kể trên, trong q trình lên men cịn có thể có
một lượng nhỏ các axit khác như: axit butyric, axit formic, axit propionic…

7


Bảng 1.1. Hàm lượng một số axit hữu cơ trong một số loại rượu vang [25]
Axit
Tartaric

Axit
Malic

Axit
Succinic

Axit
Axetic

Axit
Lactic

White

3092,5

1968

409


209,5

625

Rose

3109

171

212

215

762,5

Red

3705

389,5

226,5

478,5

838,5

Brazilian
wine

(mg/L)

White

1040-1367

1117-2627

83-631

221-924

61-9333

Red

1023-2212

2153-2243

66-700

118-1003

35-7306

German
Wine
(mM)


White

7,03

5,86

4,63

6,12

5,22

Red

12,6

4,34

6,05

6,25

1,90

Czech
Republic
wine
(mM)

White


4,4-17,4

12,4-46,4

1,1-7,6

1,7-27,9

1,4-27,4

Red

10,2-12,4

0-0,9

4,6-6,7

7,4-11,6

23,2-42,3

Loại rượu vang

Spainish
Wine
(mg/L)

1.2.2. Cấu tạo, tính chất vật lý, hóa học cơ bản

Axit hữu cơ mạch ngắn trong rượu vang hầu hết có là axit có tính axit trung
bình, nặng hơn nước và dễ nóng chảy.
Bảng 1.2. Một số thông tin cơ bản về chất phân tích

Khối
lượng
phân tử
(g/mol)

Tartaric
(C4H6O6)
Malic
(C4H6O5)

Tên

Cơng thức cấu tạo

Tnc
(oC)

Khối
lượng
riêng
(g.cm-3)

pKa

150,086


168

1,699

3,22;
4,85

134,087

127132

1,601

3,51;
5,03

8


Succinic
(C4H6O4)

118,088

188

1,572

4,61;
5,61


Citric
(C6H8O7)

192,123

153

1,54

3,13;
4,76;
6,40

Axetic
(C2H4O2)

60,052

16,6

1,0446

4,76

Lactic
(C3H6O3)

90,078


16,8

1,2

3,86

Ascorbic
(C6H8O6)

176,120

191

1,65

4,17

1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới hàm lượng các axit hữu cơ
1.2.3.1. Quy trình sản xuất
*) Quá trình lên men
Công đoạn quan trọng nhất trong sản xuất rượu vang là quá trình lên men.
Lên men là một quá trình trao đổi chất, các chất hữu cơ chủ yếu là đường bị biến
đổi dưới tác dụng của các enzyme sinh vật. Tùy theo sản phẩm tích tụ sau q trình
lên men mà người ta chia các kiểu lên men khác nhau. Dựa vào cơ chế phản ứng, có
thể chia lên men thành hai loại là lên men yếm khí và lên men hiếu khí.
- Lên men yếm khí: Là sự biến đổi đường và các hợp chất hữu cơ thành các
chất đơn giản dưới tác dụng của enzyme vi sinh vật trong điều kiện khơng có sự
tham gia của oxi phân tử. Loại lên men gồm lên men rượu, lên men lactic…
- Lên men hiếu khí: Là q trình phân giải đường và các hợp chất hữu cơ
thành các chất đơn giản dưới tác dụng của enzyme vi sinh vật trong điều kiện có

oxi. Loại lên men này có lên men axetic, lên men citric…
Trong công nghiệp, người ta thường sử dụng các vi sinh vật khác nhau làm
nguồn cung cấp enzyme và chuyển hóa các chất như: nấm men, vi khuẩn, nấm mốc.
Dựa và đối tượng cung cấp hệ enzyme, người ta có thể chia lên men thành ba

9


nhóm chính:
- Lên men nhờ nấm men: lên men rượu vang, bia…
- Lên men nhờ vi khuẩn: lên men lactic, lên men axetic…
- Lên men nhờ nấm mốc: lên men citric…
Do những đặc điểm khác nhau về nguồn enzyme từ các chủng loại vi sinh
vật khác nhau, cơ chế của sự lên men rất đa dạng… nên các sản phẩm lên men cũng
rất đa dạng và phong phú.
*) Quá trình lên men rượu vang
Quá trình lên men rượu vang là q trình lên men yếm khí với sự có mặt của
nấm men, chúng sẽ chuyển hóa đường lên men thành etanol và CO 2. Đây là q
trình oxi hóa – khử có mặt các enzyme của nấm men. Năng lượng sinh ra phục vụ
cho hoạt động sống của nấm men hoặc bị tiêu hao dưới dạng nhiệt. Trong giai đoạn
đầu phát triển và nhân lên, nấm men rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ. Sự thay
đổi nhiệt độ có thể ảnh hưởng tới hoạt tính của nấm men. Vì vậy, trong giai đoạn
đầu của quá trình lên men rượu vang nên duy trì nhiệt độ 18 – 220C [1].
Quá trình lên men rượu chia làm hai thời kỳ chính:
- Thời kỳ phát triển sinh khối: giai đoạn này có sự góp mặt của oxy, tế bào
nấm men phát triển sinh khối.
- Thời kỳ lên men chuyển đường thành rượu và CO 2: Gồm hai giai đoạn lên
men chính và lên men phụ. Tại giai đoạn lên men chính, nấm men hấp thụ các chất
dinh dưỡng và sử dụng các enzyme sẵn có của mình thực hiện xúc tác sinh học
trong quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống, tạo thành rượu và CO2 theo sơ đồ sau:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
(1)
Ngồi sản phẩm thu hồi chính là rượu và CO2, giai đoạn này còn tạo ra nhiều
axit hữu cơ như axit axetic, axit lactic, axit citric và axit succinic. Trong đó, chủ yếu
là axit axetic và axit lactic.
Axit axetic có thể được tạo thành do vi khuẩn axetic:
C2H5OH + O2

VK axetic

CH3COOH + H2O

10

(2)


Axit lactic được tạo bởi pyrovat dehydronase theo phản ứng:
CH3COCOOH + NAD.H2 → CH3CH(OH)COOH + NAD
Hoặc

(3)

CH2O(H2PO3)CH(OH)CHO + H2O → CH3CH(OH)COOH + H3PO4
(4)
Axit citric theo Laphon được tạo từ aldehyde axetic theo phương trình tổng
quát sau:
9CH3CHO + 4H2O → (CH2COOH)2C(OH)COOH + 6CH3CH2OH
(5)
Axit succinic được tạo thành có thể theo hai con đường: dehydro và trùng

hợp hai phân tử axit axetic với một phân tử aldehyde axetic:
2CH3COOH + CH3CHO → COOHCH2CH2COOH + C2H5OH
(6)
Sau khi kết thúc q trình lên men chính, xuất hiện q trình lên men phụ bởi
một số lồi vi khuẩn lactic tạo cho rượu vang hương vị đặc trưng và tạo cho rượu
vang thành phẩm khả năng bảo quản nhất định. Các vi khuẩn lactic có mặt trên bề
mặt quả nho, xấp xỉ 100 tế bào/quả. Các vi khuẩn này tiếp tục thực hiện các q
trình chuyển hóa axit malic thành axit lactic và axit citric thành axit axetic,
dyaxetyl….
Axit malic được các vi khuẩn lactic chuyển hóa thành axit lactic theo phản
ứng sau:
COOHCH2CH(OH)COOH VK lactic CH3CH(OH)COOH + CO2
(7)
Quá trình này được gọi là quá trình lên men malolactic. Điểm đặc trưng nhất
của quá trình lên men malolactic là sự biến đổi của các axit hữu cơ, đặc biệt là axit
malic. Nhiều nghiên cứu chỉ ra chất lượng rượu vang trải qua quá trình lên men
malolactic cao hơn hẳn khi không qua giai đoạn này [6, 7, 26].

11


Hình 1.1. Quá trình trao đổi chất của các vi khuẩn lactic lên men dị hình [11]

*) Hệ vi sinh vật trong sản xuất rượu vang
Trên thế giới, rượu vang được sản xuất theo hai phương pháp sau [2, 5]:
- Phương pháp lên men bằng hệ vi sinh vật tự nhiên.
- Phương pháp lên men bằng bổ sung vi sinh vật thuần khiết.
a. Phương pháp lên men bằng hệ vi sinh vật tự nhiên
Ở những nước có nghề sản xuất rượu vang truyền thống, người ta sử dụng hệ
vi sinh vật tự nhiên có trong quả nho. Việc sử dụng hệ sinh vật tự nhiên này để sản

xuất rượu vang mang lại những ưu điểm:
- Khơng cần có giống vi sinh vật thuần khiết, do đó khơng địi hỏi các kỹ
thuật cao, giảm thiểu chi phí đầu tư cho quá trình sản xuất.
- Sản phẩm có hương vị đặc biệt vì q trình tích lũy hương cho sản phẩm
khơng chỉ lấy từ nguồn trái cây mà còn được tạo ra bởi vi sinh vật tự nhiên có ở trái
nho và theo vào trong quá trình lên men.
Tuy nhiên, việc sử dụng hệ vi sinh vật tự nhiên cũng có các nhược điểm như:
- Chất lượng sản phẩm thường không ổn định và khơng kiểm sốt được chất
lượng giống vi sinh vật ban đầu khi đưa lên men. Ở những quốc gia, cơ sở sản xuất
hay những gia đình có truyền thống sản xuất rượu vang nổi tiếng thì phương pháp
lên men bằng vi sinh vật tự nhiên vẫn được sử dụng. Tuy nhiên, chất lượng rượu vang

12


phụ thuộc vào kinh nghiệm trong các quá trình lựa chọn và phối trộn nguyên liệu.
- Tại nhiều nơi, người ta không rửa nho trước khi làm nát để tận dụng tối đa
lượng vi sinh vật có ở trái nho. Họ tận dụng gần như 100% lượng nho không rửa để
lên men. Ngoài ra, một số nơi chỉ sử dụng 1/2 hoặc 1/3 lượng nho dùng làm nguyên
liệu sản xuất như một chất mang vi sinh vật tự nhiên vào lên men. Còn 1/2 hay 2/3
khối lượng còn lại được rửa sạch trước khi được nghiền nát cùng khối lượng trên.
- Việc làm này chỉ có hiệu quả tốt và đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm khi
người trồng khơng sử dụng q nhiều thuốc trừ sâu, phân bón hóa học nếu khơng sẽ
gây ra các ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe của người tiêu dùng.
Những nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy, trong hệ vi sinh vật tự
nhiên dùng trong sản xuất theo phương pháp này có 76 – 90% là nấm sợi, 9 – 22%
là nấm men, số còn lại là xạ khuẩn và vi khuẩn. Các lồi nấm men cạnh tranh nhau,
chỉ có các lồi có khả năng đồng hóa đường nhanh tạo độ cồn cao mới dần dần
chiếm ưu thế ở giai đoạn lên men.
Dịch nước nho có pH thấp (từ 2,7 – 3,8) thường khơng thích hợp cho vi

khuẩn phát triển. Đây là điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng hệ vi sinh vật tự nhiên
trong sản xuất.
Ở Việt Nam, phương pháp lên men tự nhiên chỉ được ứng dụng tại các cơ sở
sản xuất rượu vang ở vùng nho Ninh Thuận.
b. Phương pháp lên men rượu vang bằng bổ sung vi sinh vật thuần khiết
Hiện nay, phương pháp bổ sung nấm men trong quá trình lên men được các
cơ sở sản xuất rượu vang lựa chọn thay thế lên men tự nhiên vì ổn định chất lượng
rượu vang.
Các chủng nấm men thuần khiết có sự khác nhau về tốc độ sinh trưởng,
khoảng nhiệt độ thích hợp để lên men, khả năng tạo cồn và chịu cồn, khả năng chịu
được pH thấp cũng như khả năng kết lắng (tạo thành dạng bông hoặc dạng bụi). Các
loại nấm men thuần khiết được sử dụng nhiều trong sản xuất rượu vang thuộc giống
Saccharomyces.
Trong sản xuất rượu vang, người ta thường sử dụng các chủng nấm men
thuần khiết sau:

13


 Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae thường được sử dụng để lên men rượu vang, bia,
bánh mỳ. Tế bào hình elip hoặc trịn, có kích thước trung bình (3 – 8) x (5 – 12) µm.
Chủng nấm men này có thể lên men glucose, fructose, galactose, 1/3 raffinose,
maltose và các dextrin đơn giản. Đây là chủng nấm men chịu được độ đường cao và
cho độ rượu cao.
 Saccharomyces vini
Đây là chủng nấm men phổ biến trong nước quả, chiếm tới 80% trong tổng
số Saccharomyces có trong nước quả khi lên men. Tế bào của chúng hình oval, kích
thước khoảng (3 – 8) x (5 – 12) µm, sinh sản kiểu nẩy trồi và tạo bào tử.
Saccharomyces vini sinh ra enzyme invertase có khả năng chuyển đường saccarose

thành fructose và glucose, lượng rượu tạo thành từ 8 – 10% thể tích. Ở giai đoạn
cuối lên men, Saccharomyces vini kết lắng nhanh và làm trong dịch rượu. Các nịi
của giống này có đặc tính riêng về khả năng tạo cồn, chịu sulphite, tổng hợp các cấu
tử bay hơi và các sản phẩm thứ cấp tạo ra cho vang có mùi vị đặc trưng riêng biệt.
 Saccharomyces uvarum
Được tách từ nước nho, rượu và nước quả phúc bồn tử lên men tự nhiên.
Chúng có hình thái rất giống các lồi nấm men có khả năng lên men cồn khác,
nhưng khả năng tạo bào tử của chúng cao hơn rất nhiều các loài nấm men khác.
Trong q trình lên men, chúng có khả năng tạo được lượng cồn rất cao, có thể đạt
được lượng cồn trong dịch lên men 12 – 13% thể tích.
 Saccharomyces oviformis
Saccharomyces oviformis là nấm men có khả năng lên men dịch đường để
tạo thành lượng cồn rất cao (có thể lên đến 18% thể tích). Chúng có hình thái giống
Saccharomyces vini. Vì vậy, nấm men này có khả năng chịu được đường cao, cồn
cao, lên men kiệt đường; ứng dụng nòi thuần chủng giống này lên men dịch quả có
hàm lượng đường cao để sản xuất vang khô cho kết quả tốt.
1.2.3.2. Các yếu tố môi trường tại vùng nguyên liệu sản xuất
Chất lượng rượu vang chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi chất lượng nho. Tại mỗi

14