Do an nop1 eeozwqpztg 20131230042952 65671

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

LỜI CÁM ƠN.....................................................................................................5
LỜI MỞ ĐẦU.....................................................................................................6
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ DỊCH NHO LÊN MEN VÀ CÁC CẤU TỬ HƯƠNG
TRONG DỊCH NHO SAU LÊN MEN.................................................................7
1.1 TỔNG QUAN VỀ DỊCH NHO SAU LÊN MEN......................................7
1.1.1 Nho......................................................................................................7
1.1.1.1 Phân loại.....................................................................................8
1.1.1.2 Thành phần hóa học của nho.......................................................8
1.1.2 Nấm men sử dụng để lên men dịch nho............................................10
1.1.2.1 Các nấm men thường gặp..........................................................11
1.1.2.2 Các tiêu chuẩn lựa chọn nấm men............................................11
1.1.3 Các sản phẩm tạo thành trong quá trình lên men dịch nho...............12
1.1.3.1 Sản phẩm tạo thành do quá trình trao đổi chất của nấm men. . .12
1.1.3.2 Các sản phẩm tạo thành từ quá trình tự phân của nấm men.....13
1.1.4 Các cấu tử hương và nguồn gốc phát sinh.........................................15
1.1.5 Hương của các cấu tử........................................................................16
Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯNG CẤU TỬ HƯƠNG TRONG DỊCH
NHO
19
2.1 SẮC KÍ KHÍ (GAS CHROMATOGRAPHY- GC)..................................19
2.1.1 Khái niệm và nguyên tắc..................................................................19
2.1.2 Cấu tạo của hệ thống sắc kí khí........................................................20
2.1.2.1 Bộ phận cung cấp khí mang......................................................20
2.1.2.2 Bộ phận bơm mẫu.....................................................................21
2.1.2.3 Lò..............................................................................................22
2.1.2.4 Cột sắc kí...................................................................................22
2.1.2.5 Chất mang rắn...........................................................................25
2.1.2.6 Pha tónh......................................................................................25
2.1.2.7 Đầu dò (detector)......................................................................25

2.1.2.8 Máy ghi.....................................................................................29
2.1.3 Quy trình sắc kí khí...........................................................................30
2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả sắc kí.........................................31
2.1.4.1 Tốc độ dòng khí mang...............................................................31
2.1.4.2 Chiều cao đóa lý thuyết.............................................................31
2.2 CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN TÁCH CẤU TỬ HƯƠNG TRƯỚC KHI VÀO
SẮC KÍ KHÍ..................................................................................................32
2.2.1 Tách dựa vào khả năng hòa tan........................................................32
2.2.2 Tách dựa vào khả năng hấp phụ( sorptive extraction)......................34
2.2.3 Tách dựa vào khả năng bay hơi........................................................35
1


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT TRƯỚC KHI SẮC KÍ ĐỊNH LƯNG
CẤU TỬ HƯƠNG TRONG DỊCH NHO SAU LÊN MEN.............................36
2.3.1 Phương pháp Vi chiết pha rắn (Solid-phase microextraction - SPME)37
2.3.1.1 Giới thiệu...................................................................................37
2.3.1.2 Thiết bị SPME...........................................................................38
2.3.1.3 Cơ chế thực hiện quá trình tách cấu tử của SPME....................39
2.3.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng trong SPME...........................................41
2.3.1.4.1 Pha tónh..............................................................................41
2.3.1.4.2 Phương pháp tách chiết......................................................41
2.3.1.4.3 Sự khuấy đảo.....................................................................42
2.3.1.4.4 Thể tích mẫu (Vw) và thể tích phần HS (Vh).....................42
2.3.1.4.5 Thời gian tách cấu tử bằng hấp phụ (te).............................42
2.3.1.4.6 Nhiệt độ.............................................................................42
2.3.1.4.7 Điều kiện giải hấp phụ......................................................43
2.3.1.5 So sánh phương pháp SPME và bơm mẫu trực tiếp...................43

2.3.1.6 Ưu và nhược điểm của SPME....................................................44
2.3.1.7 Ứng dụng định lượng cấu tử hương của dịch nho sau lên men. .44
2.3.1.7.1 Nguyên liệu.......................................................................44
2.3.1.7.2 Cột hấp phụ........................................................................45
2.3.1.7.3 Giai đoạn tách chiết SPME................................................45
2.3.1.7.4 Chạy sắc kí........................................................................45
2.3.1.7.5 Kết quả..............................................................................45
2.3.2 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước và trích ly đồng thời
(Simultaneous steam distillation /extraction – SDE)..................................47
2.3.2.1 Giới thiệu...................................................................................47
2.3.2.2 Nguyên tắc tách chiết................................................................47
2.3.2.3 Thiết bị SDE..............................................................................48
2.3.2.4 Quá trình tách chiết bằng SDE..................................................49
2.3.2.5 Ưu- nhược điểm của phương pháp SDE.....................................50
2.3.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết SDE.................51
2.3.2.6.1 Dung môi tách chiết...........................................................51
2.3.2.6.2 Thời gian tách chiết...........................................................51
2.3.2.6.3 Nhiệt độ.............................................................................52
2.3.2.6.4 Các yếu tố khác.................................................................52
2.3.2.7 So sánh SDE với những phương pháp tách chiết khác..............52
2.3.2.7.1 So sánh SDE với SBSE......................................................52
2.3.2.7.2 So sánh SDE với SPME.....................................................53

2


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

2.3.2.8 Ứng dụng SDE vào phân tích định lượng các cấu tử hương trong dịch
nho sau lên men......................................................................................53

2.3.2.8.1 Chuẩn bị mẫu.....................................................................54
2.3.2.8.2 Hóa chất sử dụng...............................................................54
2.3.2.8.3 Phương pháp tách chiết......................................................54
2.3.2.8.4 Phân tích sắc ký.................................................................54
2.3.2.8.5 Kết quả phân tích...............................................................55
2.3.3 Phương pháp chiết lỏng-lỏng (Liquid-liquid extraction -LLE).........57
2.3.3.1 Giới thiệu...................................................................................57
2.3.3.2 Thiết bị LLE..............................................................................58
2.3.3.3 Cơ chế tách cấu tử hương bằng LLE.........................................58
2.3.3.4 Ưu và nhược điểm của phương pháp.........................................60
2.3.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng................................................................60
2.3.3.6 Ứng dụng LLE trong phân tích cấu tử hương trong rượu vang và dịch
nước nho sau lên men.............................................................................61
2.3.3.6.1 Các chất chuẩn...................................................................61
2.3.3.6.2 Quá trình thực hiện LLE....................................................61
2.3.3.6.3 Quá trình sắc kí khí............................................................61
2.3.3.6.4 Kết quả phân tích...............................................................62
2.3.4 Phương pháp “Chiết pha rắn” (Solid phase extraction -SPE)............63
2.3.4.1 Giới thiệu...................................................................................63
2.3.4.2 Cấu tạo thiết bị SPE..................................................................63
2.3.4.2.1 Cột SPE thông thường........................................................64
2.3.4.2.2 Thiết bị SPE membrane.....................................................65
2.3.4.3 Cơ chế tách cấu tử bằng phương pháp SPE...............................65
2.3.4.3.1 Tách bằng cột SPE.............................................................65
2.3.4.3.2 Tách bằng membrane........................................................66
2.3.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng trong SPE...............................................66
2.3.4.4.1 Loại thiết bị.......................................................................66
2.3.4.4.2 Chất mang nhồi cột............................................................67
2.3.4.4.3 Thể tích mẫu chạy SPE và thể tích dung môi rửa giải ......67
2.3.4.4.4 Tốc độ dòng lưu chất qua cột và thời gian tách chiết........67

2.3.4.5 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp................................67
2.3.4.5.1 Ưu điểm.............................................................................67
2.3.4.5.2 Nhược điểm........................................................................68
2.3.4.6 Ứng dụng SPE để phân tích các cấu tử hương trong dịch nước nho sau
lên men68
2.3.4.6.1 Cột SPE và chất chuaån.......................................................68
3


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

2.3.4.6.2 Thiết bị GC-MS và quá trình chạy sắc kí..........................68
2.3.4.6.3 Quá trình tách mẫu SPE.....................................................69
2.3.4.6.4 Kết quả..............................................................................69
2.3.5 Phương pháp Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE)............................71
2.3.5.1 Giới thiệu...................................................................................71
2.3.5.2 Nguyên tắc................................................................................71
2.3.5.3 Thiết bị SBSE............................................................................73
2.3.5.4 Cơ chế tách cấu tử bằng SBSE..................................................73
2.3.5.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả của phương pháp SBSE ....74
2.3.5.5.1 Thời gian tách chiết...........................................................74
2.3.5.5.2 Nồng độ cấu tử cần phân tích trong mẫu ban đầu..............74
2.3.5.5.3 Kó thuật sử dụng thanh khuấy và số thanh khuấy..............74
2.3.5.5.4 Thể tích mẫu và tỉ lệ pha...................................................75
2.3.5.5.5 Nhiệt độ và thời gian giải hấp phụ....................................75
2.3.5.6 Ưu nhược điểm của phương pháp SBSE....................................75
2.3.5.7 Ứng dụng SBSE vào phân tích các cấu tử dễ bay hơi trong dịch nho sau
lên men76
2.3.5.7.1 Thanh hấp phụ...................................................................76
2.3.5.7.2 Quá trình tách mẫu SBSE và giải hấp phụ........................76

2.3.5.7.3 Quá trình sắc kí..................................................................76
2.3.5.7.4 Kết quả..............................................................................76
Chương 3: KẾT LUẬN....................................................................................79
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................80

4


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

LỜI CÁM ƠN
Trong học kì II năm học này, việc làm Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm đã
giúp cho chúng em ngày một trưởng thành hơn trong kó năng làm việc độc lập và làm
việc nhóm. Để hoàn thành đồ án này, em đã được sự giúp đỡ và hướng dẫn của nhiều
thầy cô trong bộ môn Công nghệ Thực phẩm và bạn bè.
Em xin chân thành cám ơn đến cô Tôn Nữ Minh Nguyệt đã tận tình hướng dẫn và
chỉ bảo cho em trong thời gian làm Đồ án môn học này.
Do thời gian và khả năng có hạn nên đồ án này còn nhiều sai sót, mong quý thầy
cô và bạn bè chỉ bảo và góp ý thêm để em có thể ngày càng hoàn thiện được những
mảng kiến thức về Công nghệ Thực phẩm.

LỜI MỞ ĐẦU
5


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Rượu vang là một trong những sản phẩm lên men có lịch sử lâu đời nhất. Nó được
ưa thích tại nhiều nơi trên thế giới bởi hương vị hết sức đặc trưng, đem lại cảm giác
sảng khoái và sức khỏe cho người sử dụng.

Hương vị được xem là một trong những yếu tố quan trọng nhất quyết định đến đặc
điểm và chất lượng rượu vang. Theo nghiên cứu của các nhà khoa học thì hương vị
của rượu vang là sự tổng hợp của hơn 800 hợp chất dễ bay hơi thuộc các nhóm như:
rượu, esterr, acid hữu cơ, phenol, thiol, monoterpen và nor-isoprenoid. Chúng được
tạo thành từ quá trình trao đổi chất của nấm men và phản ứng giữa các hợp chất hóa
học trong quá trình tàng trữ rượu vang. Các cấu tử hương trong dịch nước nho sau lên
men sẽ góp phần quyết định đến hương vị rượu vang thành phẩm. Tùy loại rượu vang
sản xuất mà thành phần của các cấu tử hương của dịch nước nho lên men sẽ khác
nhau. Vì vậy, việc định lượng các cấu tử hương là vô cùng quan trọng để xác định
chất lượng và điều chỉnh thành phần cấu tử hương theo mong muốn, và những phương
pháp định lượng cũng góp phần không nhỏ vào việc nghiên cứu của các đề tài liên
quan đến nước nho sau này.
Nhiệm vụ chính của đồ án “Các phương pháp định lượng các cấu tử hương của
dịch nước nho sau lên men” là tìm hiểu về các phương pháp tách chiết cũng như định
lượng các cấu tử hương có hàm lượng khác nhau trong dịch nho sau lên men.

6


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Chương 1:

TỔNG QUAN VỀ DỊCH NHO LÊN
MEN VÀ CÁC CẤU TỬ HƯƠNG TRONG DỊCH
NHO SAU LÊN MEN

1.1 TỔNG QUAN VỀ DỊCH NHO SAU LÊN MEN
1.1.1

Nho

Lên men nước nho là một phần trong quy trình sản xuất rượu vang. Trong số các
loại quả, nho là nguyên liệu lý tưởng nhất để sản xuất rượu vang. Nho ưa đất ít chua
và khí hậu khô, nhiều nắng. Vùng đất Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận là những
vùng nho mới và đang phát triển. [3]
Với rượu vang, nho là nguyên liệu thích hợp nhất vì [3]:
 Từ nho cho rượu vang chất lượng tốt nhất, hương vị êm dịu, hài hòa
 Thàng phần dịch quả nho rất thích hợp cho lên men và thành phần rượu
thành phẩm nhiều chất dinh dưỡng.
Bảng 1.1: Thành phần của dịch nho thông thường [71]
Hợp chất
Nước
Đường
(fructose, glucose và một ít saccharose)
Alcohols
(ethanol và hàm lượng vết của terpenes, glycerols và
rượu bậc cao)
Acid hữu cơ
(tartaric, malic và một ít lactic, succinic, oxalic,…)
Khoáng
(potassium, calcium và một ít sodium, magnesium, iron,
…)
Phenols
(các flavonoid như là các chất màu cùng với các
nonflavonoid như là cinnamic acid và vanillin)
Các hợp chất chứa nitơ
(protein, amino acid, humin, amide, ammonia,…)
Các hợp chất hương
(các esterr như là ethyl caproate, ethyl butyrate,…)

TỔNG

% trong dịch nho
75,0
22,0
0,1

0,9
0,5

0,3

0,2
Vết

100,0

7


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

1.1.1.1 Phân loại
Nho thuộc giới Plantae, ngành Magnoliophyta, lớp Magnoliopsida, bộ Vitales, họ
Vitaceae, chi Vitis. Trong đó, theo nghiên cứu và thực tế sản xuất, loài Vitis vnifera
được cho là thích hợp nhất để sản xuất rượu vang vì: nó chứa hàm lượng chất dinh
dưỡng cao cho sự phát triển của nấm men, chứa hàm lượng acid đủ cao để ức chế các
vi sinh vật dại, hàm lượng đường thích hợp cho lên men, và cuối cùng là có thể tạo
hương vị phù hợp [75,76]
Nho có hai loại: nho đỏ để sản xuất rượu vang đỏ và nho xanh để sản xuất rượu

vang trắng.[1,3]
 Nho trắng: trái nho khi chín vỏ không có màu hoặc màu vàng lục nhạt.
Nho đỏ: trái nho khi chín vỏ có màu đỏ – tím ở những mức độ khác nhau



a)

b)
Hình 1.1: Nho xanh (a) và nho đỏ (b)

1.1.1.2 Thành phần hóa học của nho


Đường

Thông thường dịch nho để sản xuất rượu vang chứa 16 – 26% (w/v) đường. Trong
nho khô và trong nho thu hoạch trễ, hàm lượng đường có thể lên tới trên 30% (w/v).
Dịch nho cô đặc với hàm lượng đường 35 oBx được sử dụng để sản xuất rượu vang có
hàm lượng cồn cao. Hàm lượng đường cao có thể ảnh hưởng đến khả năng lên men
của nấm men [40].
Dịch nho trước khi lên men thường chứa tỷ lệ cân bằng của glucose và fructose.
Trong suốt quá trình lên men, tất cả các chủng Saccharomyces cerevisiae đều ưu tiên
sử dụng glucose hơn là fructose. Hàm lượng ethanol cao có tác động ức chế mạnh sự

8


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

sử dụng fructose hơn là glucose. Trong khi đó, bổ sung nitơ vào dịch nho sẽ kích thích
sự sử dụng fructose hơn là glucose [9,15,61].


Nitơ

Các hợp chất nitơ rất cần cho sự phát triển và trao đổi chất của nấm men. Trong
số các chất dinh dưỡng mà nấm men có thể sử dụng được trong suốt quá trình lên men
dịch nho, về số lượng, nitơ là thành phần quan trọng thứ hai sau các hợp chất carbon.
Có nhiều hợp chất chứa nitơ có mặt trong dịch nho, với hàm lượng thay đổi từ 60 –
2400mg/L [27].
Saccharomyces cerevisiae có khả năng sử dụng các nguồn nitơ khác nhau để phát
triển, nhưng không phải tất cả các nguồn nitơ đều hỗ trợ phát triển tốt như nhau. Các
nguồn nitơ tốt là ammonium, glutamine và asparagine, trong khi đó proline và urea
được xem như là những nguồn nitơ kém chất lượng [27].
Tất cả các hợp chất chứa nitơ tích lũy trong dịch nho bị biến đổi thành một trong
hai sản phẩm cuối là ammonium hoặc glutamat. Glutamat cùng với glutamine đóng
một vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi nitơ của nấm men. Từ 2 amino acid này
tất cả các hợp chất chứa nitơ trong tế bào được tạo ra [27].


Acid hữu cơ

Trong nho và rượu vang, 6 acid chiếm thành phần chính là acid tartaric, acid
malic, acid citric, acid lactic, acid succinic vaø acid acetic. Trong đó, acid acetic là hợp
chất dễ bay hơi còn các acid khác là acid không bay hơi.
Độ phân ly của các acid này giảm theo thứ tự sau: acid citric, acid tartaric, acid
malic, acid succinic, acid lactic, và acid acetic.
Bảng 1.2: Thành phần các một số acid hữu cơ chính trong dịch nho đỏ và rượu vang
đỏ [62]

Acid hữu cơ
Acid citric
Acid tartaric
Acid malic
Acid succinic
Acid lactic
Acid acetic



Dịch nho đỏ
0,25 – 0,35g/L
4,07 – 7,65g/L
1,99 – 2,91g/L
Rất ít
Rất ít
Rất ít

SO2

9

Rượu vang đỏ
0,17 – 0,40g/L
2,60` – 5,7g/L
0,06 – 3,13g/L
0,48 – 1,22g/L
0,07 – 4,89g/L
0,30 – 1,44g/L

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Sulfur dioxide được sử dụng rộng rãi trong rượu vang như là một chất chống oxy
hóa, tác nhân kháng khuẩn và đồng thời cũng là tác nhân cho việc chọn lọc các loài
hoặc chủng có thể phát triển và đóng góp vào quá trình lên men. Trong rượu vang,
SO2 tồn tại ở 2 dạng: tự do và liên kết. Nhưng chỉ SO 2 tự do mới có tính khử và diệt
khuẩn. Mặc dù vậy, một vài dạng SO2 liên kết có thể chuyển hóa thành SO2 tự do và
có thể bù lại cho lượng SO2 bị giảm trong quá trình lên men. Vì thế, SO 2 là một thông
số quan trọng ảnh hưởng đến động học quá trình lên men và chất lượng rượu vang
[14,24].
Bên cạnh đó, SO2 còn có ảnh hưởng xấu đến quá trình lên men rượu vang: dẫn tới
kéo dài thời gian lên men hoặc quá trình lên men kết thúc khi hàm lượng đường sót
còn cao, và ảnh hưởng đến tính chất cảm quan của rượu vang [6,24].


Tannin

Trong các thập kỷ qua, thành phần polyphenolic được quan tâm do nó ảnh hưởng
đến giá trị cảm quan của rượu vang (màu sắc và mùi vị) và các giá trị dinh dưỡng
khác (theo quan điểm về y học, tannin được xem là chất chống oxi hóa, chống khối u
và bệnh mạch vành).
Tannin có ở 2 dạng là tannin ngưng tụ và tannin thủy phân [75]:


Tannin thủy phân: có nguồn gốc từ các acid phenolic như là acid gallic và acid
ellagic.

 Tannin ngưng tụ: là polymer của flavan-3-ol (epicatechin, catechin và
gallocatechin) và flavan-3,4-diol.

Tannin có ở trong nho và rượu vang chủ yếu là các tannin ngưng tụ [75].
Tannin có thể được thêm vào rượu vang dưới dạng acid tannic để phản ứng và kết
tủa với protein và để cải thiện độ trong của rượu vang. Trong suốt quá trình ủ, sự thay
đổi hàm lượng tannin ngưng tụ sẽ ảnh hưởng đến màu sắc và tính chất cảm quan của
rượu vang, và khi đó, khối lượng phân tử của tannin có thể tăng lên [75].

1.1.2

Nấm men sử dụng để lên men dịch nho

Nấm men là vi sinh vật quan trọng, kiểm soát quá trình lên men cồn trong sản xuất
rượu vang. Nấm men trong quá trình lên men rượu vang có thể có từ 3 nguồn gốc
khác nhau: bề mặt trái nho, bề mặt thiết bị và từ canh trường được cấy vào. Thành
phần và chất lượng của rượu vang có liên quan chặt chẽ đến nấm men. Trong quá
trình lên men, bên cạnh các sản phẩm chính là ethanol và CO2, nấm men tạo thành
nhiều sản phẩm phụ, ví dụ như glycerol, acid acetic, acid succinic và đặc biệt là các
hợp chất hương, góp phần đáng kể vào chất lượng của rượu vang.[3,58,59]
10


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

1.1.2.1 Các nấm men thường gặp
Giống nấm men thường sử dụng nhất trong sản xuất vang là saccharomyces.
Chúng có bào tử trong nang thường là 1-4 bào tử, có khi lên đến 8. Tế bào của chúng
có hình dáng khác nhau như tròn, oval, elip. Chúng sinh sản bằng cách nảy chồi, sử
dụng đường trong quá trình hô hấp và lên men, không sử dụng được muối nitrat.
Giống saccharomyces có tới 18 loài , nhưng chỉ có 7 loài thường gặp trong nước quả.
[3]
Một số nấm men thường gặp nhất trong sản xuất rượu vang [3,27]:

 Saccharomyces cerevisiae: Nấm men này phổ biến trong quá trình lên men
nước quả và chiếm tới 80% trong tổng số saccharomyces có trong nước quả khi lên
men. Khả năng kết lắng của nó phụ thuộc vào từng nòi: các tế bào dạng bụi hay dạng
bông. Nguồn dinh dưỡng carbon của chủng này là đường, cồn, và acid hữu cơ, những
tác nhân sinh trưởng là acid pantotenic, biotin, thiamin, và piridoxin.
Đa số các tế bào của chủng này hình oval, kích thước (3-8)x (5-12)  m,
sinh sản theo cách nảy chồi và tạo thành bào tử. S.cerevisiae sinh ra enzym invertase
có khả năng chuyển đường saccharose thành glucose và fructose, vì vậy trong lên
men ta có thể bổ sung loại đường này vào dịch quả. Hàm lượng rượu được tạo thành
bình thường đối với nhiều nòi của nấm men này chỉ đạt 8-10% thể tích
 Ngoài S.cerevisiae, đôi khi người ta còn sử dụng các chủng nấm men khác
như S.uvarum, S. chevalieri, S. oviformis, Henseniaspora apiculate …
1.1.2.2 Các tiêu chuẩn lựa chọn nấm men [3,27]

 Có lực lên men cao đối với nước quả, sử dụng đường cho lên men gần như
là hoàn toàn, kết lắng tốt, làm trong dịch rượu nhanh, chịu được độ rượu cao và độ
acid của môi trường, cũng như các chất sát trùng, chịu áp suất thẩm thấu tốt, sinh khối
tạo thành vừa phải, tạo cho rượu vị thơm ngon thanh khiết.
 Tạo thành ít sulphite, thiol, ít acid dễ bay hơi và rượu bậc cao, hoạt tính
esterrase thấp
 Có tính ổn định cao về mặt di truyền, khả năng chịu sulphite cao, ít liên kết
với sulphite, ít tạo bọt, có khả năng kết bông, kết lắng cặn nhanh, nhu cầu nitơ thấp

1.1.3

Các sản phẩm tạo thành trong quá trình lên men dịch nho

1.1.3.1 Sản phẩm tạo thành do quá trình trao đổi chất của nấm men
Đây là những chất do nấm men tạo ra trong quá trình sống và được giải phóng
vào môi trường. Một số chất này là sản phẩm trao đổi chất của nấm men rất đáng

được quan tâm đối với rượu vang, đặc biệt chúng tạo ra hương đượm và vị dịu êm của
vang. [3,6]

11


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Trong lên men có hai sản phẩm chính tạo thành là ethanol và CO2. Ngoài ra còn
có các sản phẩm phụ là các chất thứ cấp hay là các sản phẩm bậc 2. Các sản phẩm
được tạo thành từ protein hay acid amin với các chất phân giải trung gian của đường
tạo thành các loại rượu bậc cao. Ngoài ra còn có glycerin, acid succinic, acetaldehyde,
acid acetic, aicid propionic, acid lactic, acid citric, acetoin, diacethyl, ester.[3,6]
 Glycerin: tạo thành trong lên men khi acetaldehyde liên kết với Natri
bisulphite. Nó tạo thành mạnh mẽ khi bắt đầu lên men. Nhờ có vị ngọt và sánh như
dầu, glycerin đóng vai trò nhất định trong việc tạo vị hài hòa cho rượu vang. Bình
thường, hàm lượng của nó trong dịch nho sau lên men khoảng 7-14g/L.
 Aceton và diacethyl: đều ảnh hưởng đến chất lượng vang, mặc dù số
lượng của chúng được tạo ratrong vang không lớn lắm. Acetoin 2-84 mg/L, diacethyl
0,1-1,8 mg/L. Diacethyl ở nồng độ thấp tạo cho vang có mùi xác định, nhưng lớn hơn
1 mg/L sẽ tạo cho vang mùi vị chua oxy hóa. Những loại champagne và vang khô tốt
thường diacethyl chỉ ở dạng vết. Việc tạo thành acetoin có liên quan đến quá trình
sulphite hóa dịch quả: dịch quả không sulphite hóa cho hàm lượng acetoin cao gấp hai
lần dịch quả đã sulphite hóa. Việc tạo thành hai chất này phụ thuộc vào nồng độ
đường ban đầu: nồng độ càng cao càng tích tụ nhiều diacethyl.
 Aldehyde: hay gặp nhất là acetaldehyde, aldehyde propionic, butyric,
valeric, enantic.. Các aldehyde này có mùi rất gắt. Khi pha loãng, trừ acetaldehyde,
các alhehyde khác có mùi dễ chịu của tông mùi quả tự nhiên. Acetaldehyde thường
tích tụ trong vang với lượng khá nhỏ.
 Các acid: các acid bay hơi thường gặp là acid acetic, propionic, isobutyric,

butyric, isovaleric, caproic, caprilic, valeric. Các loại acid dễ bay hơi được tích tụ chủ
yếu ở giai đoạn đầu của quá trình lên men. Acid acetic được tạo thành nhanh chóng
giai đoạn đầu, sau đó giảm rõ rệt trong giai đoạn cuối là do một số nấm men có thể
dùng acid acetic làm cơ chất dinh dưỡng. Ngoài ra, trong vang còn có các acid khác
như: acid lactic, citric, malic, cetoacid.
 Các ester: được tạo thành trong quá trình lên men và đóng một vai trò
quan trọng trong việc hình thành hương vị của vang. Các ester tạo thành rất phức tạp
và khác nhau khi sử dụng các giống và loài nấm men khác nhau. Trong các ester,
ethyl acetat vượt trội nhất về hàm lượng, nó có mùi quả tự nhiên, và đây là một trong
những cấu tử tạo hương quan trọng nhất. Ngưỡng cảm nhận của nó là 180-200 mg/L,
nếu thấp hay cao hơn mức này đều ảnh hưởng trực tiếp tới vị của vang, cao hơn sẽ cho
vị gắt, khó chịu. Các ester thuộc cả 2 nhóm có độ sôi cao và thấp. Điều kiện lên men
chỉ ảnh hưởng tới số lượng ester. Lên men ở điều kiện kị khí sẽ tạo thành ester nhiều
gấp 6 lần so với hiếu khí và 4 lần so với lên men dừ thừa CO2. Lên men ở điều kiện kị
khí hay hiếu khí sẽ dẫn đến việc thay đổi nồng độ của các ester có độ sôi cao và làm
tăng nồng độ các ester có độ sôi thấp.
12


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

 Lipid: lipid có trong vang có thể từ 2 nguồn là quả và chủng loài nấm
men. Trên bề mặt nho thường phủ một lớp sáp và chất sáp này sẽ rơi vào dịch quả.
Các acid béo thường gặp trong vang là acid oleic, linoleic, stearic và palmitic
 Rượu bậc cao: được tạo thành từ quá trình khử amin hoặc chuyển amin
của các acid amin, tiếp nữa là khử carbonyl của các cetoacid và khử các aldyhyde
trong quá trình lên men rượu. Trong vang, ta thấy có các rượu sau: methanol, npropanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, n-pentanol, 2-methyl butanol, 3-methyl
butanol, n-heanol, triptofol,  phenyl ethylic. Haøm lượng các rượu này phụ thuộc vào
điều kiện lên men dịch nho. Trong điều kiện dư oxi không khí thì sẽ tạo thành các
rượu bậc cao có hàm lượng lớn hơn điều kiện kị khí. Một số rượu mạch vòng như

triptofol,  phenyl ethylic góp phần tạo hương vị êm dịu cho vang.
 Sulfuhydryl (-SH): làm thay đổi thế oxi hóa-khử của môi trường. Đây là
các hợp chất có tính khử cao, nó sẽ giúp bảo vệ các cấu tử hương khỏi bị tác dụng của
các chất oxi hóa.
1.1.3.2 Các sản phẩm tạo thành từ quá trình tự phân của nấm men
Tự phân là sự phân hủy các cấu tử tế bào dưới tác dụng của các enzym thủy
phân của chính bản thân tế bào. Trong quá trình tự phân này, protein, hydrocarbon,
nucleotide, lipid và các vật chất tế bào khác sẽ bị phân hủy. Sản phẩm sẽ hòa tan vào
môi trường. Điều kiện để có sự tự phân là tế bào đã chết và vẫn còn giữ được hoạt
tính của các enzym nội bào. [3]
Nhiều nhà khoa học đã khẳng định, quá trình tàng trữ dịch nho sau lên men hoặc
bổ sung các sản phẩm tự phân của nấm men sẽ làm tăng chất lượng hương vị của dịch
nho sau lên men (cũng như vang). Các sản phẩm dạng này thường là các hợp chất
chứa Nitơ và đặc biệt là các vitamin nhóm B, đặc biệt là acid pantotenic-vitamin B3
và acid nicotinic- vitamin B5 (là những chất có hoạt tính sinh học cao, một lượng nhỏ
cũng ảnh hưởng đến các quá trình hóa sinh làm cho dịch nho sau lên men “chín” và
hình thành hương vị cho sản phẩm).[3]

1.2 CÁC CẤU TỬ HƯƠNG TRONG DỊCH NHO SAU LÊN MEN
1.2.1 Phân loại
Tìm hiểu về bản chất hóa học của các cấu tử hương của dịch nho sau lên men cũng
như rượu vang, người ta thường quan tâm đến việc định tính và định lượng chúng. Các
cấu tử hương có hàm lượng thay đổi trong một khoảng rất rộng (tùy loại nho và vang)
và hàm lượng rất khác nhau. Vì vậy, việc phân tích định lượng chúng cũng khá khó
khăn và phải có chiến lược phân tích hợp lý.[33,41,42,60,64]

13


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Một trong các chiến lược phân tích được nhiều nhà khoa học ủng hộ là phân loại
các cấu tử hương trong dịch nho sau lên men theo hàm lượng gồm 3 nhóm như sau
[60]:
 Nhóm 1: Bao gồm các cấu tử dễ phân tích, thường là những cấu tử có hàm
lượng khá cao (C>0,1 mg/L) như acetaldehyde, các rượu bậc cao, acid béo và một số
ethyl ester. Các cấu tử này thường được phân tích khá đơn giản: chúng được tách khỏi
hỗn hợp qua một bước tách đơn giản rồi đem chạy sắc kí khí với đầu dò FID
 Nhóm 2: gồm các cấu tử có khả năng phân tích trung bình. Để phân tích
chúng, người ta sẽ tách riêng chúng khỏi hỗn hợp đồng thời làm giàu (tăng nồng độ)
trước khi phân tích GC-MS. Các cấu tử này thường nằm trong khoảng nồng độ từ 0,1
 g/L đến 0,1 mg/L, gồm các cấu tử như các hợp chất phenol, lactone, dẫn xuất của
vanillin, một số ester hàm lượng thấp và một số hợp chất nor-isoprenoid (như 
damascenone và  ionone)
 Nhóm 3: gồm các hợp chất rất khó phân tích. Đây là những hợp chất ít nhạy
với phân tích sắc kí và không bền hóa học, và thường ở nồng độ cực kì thấp, gồm các
hợp chất dễ bay hơi chứa lưu huỳnh, một số aldehyde, alkyl methoxypyrazine,
furaneol và một số thiol thơm. Việc phân tích các hợp chất này đòi hỏi những phương
pháp tách chiết đặc hiệu hoặc phải tạo dẫn xuất trước khi phân tích sắc kí.
Chiến lược phân tích thường thấy của các nhà khoa học là xác định hàm lượng
các cấu tử thuộc nhóm 1 và 2. Các cấu tử nhóm 2 thường được phân tích bởi các
phương pháp hiện đại như “vi chiết” (microextraction) nhưng các phương pháp này
thường tốn nhiều thời gian phân tích và các cấu tử phân cực như vanillin thì khả năng
tách chiết không cao [60].

1.1.4

Các cấu tử hương và nguồn gốc phát sinh

Các cấu tử hương có thành phần rất đa dạng và phức tạp về cấu tạo hóa học. Do

chúng có các nhóm chức đặc biệt (như rượu, aldehyde, acid…) nên tính chất hóa lý rất
khác nhau về độ phân cực, độ bay hơi và mức độ tạo mùi vị. Trong quá trình lên men
rượu, nấm men và vi khuẩn sẽ giải phóng ra hàng loạt các cấu tử dễ bay hơi, chiếm
ưu thế nhất là ethanol và glycerin, ngoài ra còn có các cấu tử hương thuộc nhóm
aldehyde, rượu bậc cao và ester.
Trong các ester, ethyl acetat là cấu tử chính và quan trọng nhất góp phần hình
thành hương của sản phẩm, bên cạnh đó còn có các loại ester của các rượu bậc cao và
các acid béo mạch trung bình. Các ethyl ester của acid béo (ethyl decanoat, ethyl
hexanoat, ethyl octanoat) và các rượu bậc cao (rượu isoamylic, valeric…) là những hợp
chất tạo hương quan trọng của dịch nho lên men từ nho trắng. [6,26,31,42,44,49,64]
Thành phần hương trong dịch nho sau lên men (cũng như rượu vang) phụ thuộc
vào rất nhiều yếu tố, những yếu tố quan trọng nhất là giống nho, quy trình lên men
14


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

dịch nho, việc tàng trữ dịch nho sau lên men (nếu có). Mùi vị của dịch nước nho sau
lên men (cũngnhư rượu vang) rất đa dạng, và các cấu tử hương được tạo ra từ 3 nguồn
khác nhau: cấu tử có sẵn trong trái nho, tạo ra nhờ quá trình lên men và sinh ra trong
quá trình tồn trữ. Bên cạnh các cấu tử hương vốn có của nho, các cấu tử hương khác
sẽ được tạo thành trong quá trình xử lý thông qua các phản ứng hóa học, hóa sinh và
các phản ứng do nhiệt độ (bảng 1.3). Ngoài ra, các cấu tử hương tạo thành từ quá
trình lên men và tàng trữ cũng góp phần tạo thành hương vị cuối cùng vô cùng đa
dạnh cho dịch nho (cũng như rượu vang). [18,31,44,48,49]
 Các cấu tử hương tạo ra từ các hợp chất có sẵn trong dịch nho: các hợp chất
có sẵn trong dịch nho là những tiền chất tạo hương. Các quá trình xử lý nguyên liệu sẽ
phát sinh những phản ứng hóa sinh, oxi hóa do enzym và nhiệt độ tạo ra các cấu tử
hương cho dịch nho.
 Các cấu tử hương tạo thành từ quá trình lên men chính:Sự khác nhau chủ yếu

về hương giữa các loại rượu là do các rượu bậc cao. Hơn nữa, hàm lượng ethyl lactat
tạo thành là do quá trình lên men malolactic trong vang đỏ. Sau lên men malolatic,
hàm lượng ethyl lactat khoảng 39- 168mg/L. Về các rượu bậc cao, hàm lượng khoảng
190-260 mg/L đối với vang trắng và 370-650 mg/L đối với vang đỏ. Hàm lượng các
rượu bậc cao dưới 300 mg/L sẽ đóng góp vào hương vị đặc trưng của vang, nhưng nếu
quá 400 mg/L sẽ tạo ra hương vị không tốt.
 Với các cấu tử hương tạo thành từ lên men phụ: Các rượu bậc cao và các
ester như ethyl lactat, ethyl acetat, 2-phenyl ethanol là những cấu tử hương quan trọng
nhất. Bên cạnh đó có thể kể đến ethyl 4-hydroxy butyrat, diethyl succinat, monoethyl
succinic…

1.1.5

Hương của các cấu tử

Gần đây, một số nhà khoa học đã nghiên cứu hương của từng thành phần cấu tử
trong rượu vang. Bảng 1.4 thể hiện các đơn mùi của một số cấu tử hương chính có
trong dịch nho sau lên men (cũng như rượu vang)

15


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Bảng 1.3: Thành phần các cấu tử hương trong dịch nho sau lên men [44 ]
Nguồn gốc phát sinh
Nhóm chất
Các chất điển hình
Các phản ứng hóa sinh
Hợp chất 6C

Hexanol, cis-3-Hexenol, trans-2-hexenol
Terpen
furan linalool oxit, linalool,  -terpineol, cis, tran-pyran linalool
oxit, nerol, geraneol, geranic acid, p-methen-7,8 diol, các đồng
phân dimethyl-dihydroxy-octadien, dimethyl-dihydroxy-octadiol
benzaldehyde, methyl salycilat,  -methyl benzenemethanol,
Benzenoid
benzylic, 2-phenyl ethanol, rượu omovanilic, dihydro coniferylic
4-vinyl guaiacol, 4-vinyl phenol
Phenol
3-hydroxy  damascone, 3-oxo  -ionol, 3,9-dihydroxy mega-5Norisoprenoid
en, vomifoliol
Lên men sinh học
Ester và rượu bậc Ethyl acetat, propanol, isobutanol, ethyl lactat, isoamylic
cao
Lên men phụ
Rượu
Hexanol, cis-3 hexenol, butanol, benzylic, 2-phenyl ethanol,
4-methyl pentanol
Ester
Isoamyl acetat, hexyl acetat, 2-phenyl ethyl acetat, ethyl
hexanoat, ethyl decanoat, ethyl octanoat, isoamyl lactat, diethyl
succinat, ethyl piruvat, ethyl-3-hydroxy butyrat, ethyl-4-hydroxy
butyrat, diethyl malat, monoethyl-2-hydroxy glutarat, diethyl-2Acid
hydroxy glutarat
Butyric, isobutyric, isovaleric, hexanoic, octanoic, decanoic, 9Phenol
dodecanoic, monoethyl succinic
Lacton
4-vinyl guaiacol
 butyrolacton

Aldehyde
Acetoin

16


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Bảng 1.4 Bản chất mùi của các cấu tử hương trong dịch nho sau lên men [38 ]
Hợp chất
Geraneol
2-phenyl ethanol
 ionon
Linalool
Phenyl ethyl acetat
Ethyl octanoat
Isoamyl acetat
Ethyl isobutyrat
Ethyl hexanoat
Hexyl acetate
Ethyl cinnamat
Ethyl 2-methyl butyrat
Ethyl isovalerat
1-hexanol
Diacethyl

Hương
Geranium
Hoa hồng
Violet

Hoa hồng
Phấn hoa
Táo
Chuối
Lê
Quả
Lê
Dâu
Việt quất
Dâu tằm
Cỏ xanh
Bơ

Nhóm
Cây cỏ
Cây cỏ
Cây cỏ
Cây cỏ
Cây cỏ
Hoa quả
Hoa quả
Hoa quả
Hoa quả
Hoa quả
Hoa quả
Hoa quả
Hoa quả
Vi sinh
Vi sinh

Hợp chất
Acid isovaleric
Isoamylic
Acid butyric
Acetoin
3-hexen-1-ol
Benzaldehyde
Acid acetic
Acid decanoic
Sufur dioxit
Ethyl acetat
Acid octanoic
Acetaldehyde
Guaiacol
p-cresol

17

Hương
Phô mai
Xà phòng
Phô mai
Cream
Cỏ xanh
Hạnh
Giấm
Xà phòng
Lưu huỳnh
Gum
i

Sherry
Gỗ
Stable

Nhóm
Vi sinh
Thảo mộc
Vi sinh
Vi sinh
Thảo mộc
Thảo mộc
Hăng cay
Hóa học
Hóa học
Hóa học
Hóa học
Hóa học
Hóa học
Hóa học


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Chương 2:

CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH
LƯNG CẤU TỬ HƯƠNG TRONG DỊCH NHO
SAU LÊN MEN
Như đã trình bày ở Chương 1, các cấu tử hương là những cấu tử dễ bay hơi có nhiệt
độ bay hơi và nhiệt độ phân hủy khá thấp. Mặt khác, các cấu tử có hàm lượng là rất

khác nhau và dao động trong một khoảng lớn (từ vài chục ng/L đến vài mg/L) và
nhiều cấu tử ở dạng vết. Do vậy, phương pháp phân tích được cho là hiệu quả nhất và
cũng được sử dụng gần như là duy nhất trong định lượng các cấu tử hương trong dịch
nước quả là phương pháp sắc kí khí (GC).
Chương này sẽ trình bày về phương pháp phân tích sắc kí khí và quan trọng hơn cả
là những phương pháp tách chiết cấu tử hương trước khi phân tích GC.

2.1 SẮC KÍ KHÍ (GAS CHROMATOGRAPHY- GC)
2.1.1

Khái niệm và nguyên tắc

Sắc ký là phương pháp phân tích các cấu tử có trong hỗn hợp dựa vào khả năng
hấp phụ hay phân bố khác nhau của các cấu tử giữa 2 pha: pha động và pha tónh.
Pha động
Pha tónh

Tách

Mẫu

Sắc ký khí (Gas Chromatography – GC) là một bộ phận của kỹ thuật phân tích sắc
ký nên nguyên tắc của nó cũng tương tự như các phương pháp phân tích sắc ký khác
nhưng có một số điểm khác biệt sau:
 Mẫu phân tích ở trạng thái khí.
 Pha động: chất khí hoặc ở dạng hơi.
 Pha tónh: có thể gồm 2 loại:
 Pha tónh là màng mỏng chất lỏng trên bề mặt chất hấp phụ rắn: sắc ký phân
bố hay còn gọi là sắc ký khí – lỏng.
 Pha tónh là chất hấp phụ rắn: sắc ký hấp phụ.

Hiện nay sắc ký khí sử dụng pha tónh là chất lỏng được áp dụng nhiều trong phân
tích thực phẩm.

18


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Căn cứ vào phổ sắc ký người ta định lượng được các hợp chất bay hơi có trong
dung dịch mẫu phân tích. Việc nhận biết những hợp chất bay hơi có trong dung dịch
chiết được thực hiện bằng cách nối máy sắc ký với máy quang phổ khối hoặc quang
phổ tia hồng ngoại.

2.1.2

Cấu tạo của hệ thống sắc kí khí [17,47,73]
Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo hệ thống sắc kí khí

2.1.2.1 Bộ phận cung cấp khí mang:
Bộ phận cung cấp khí mang làm nhiệm vụ cung cấp khí mang cho hệ thống.
Hình 2.2 : Bộ phận cung cấp khí mang

Khí được lựa chọn làm khí mang phải đáp ứng được các yêu cầu sau đây:
 Trơ với cấu tử khảo sát.
 Có tỷ khối nhỏ, nghóa là độ nhớt thấp, để làm tăng vận tốc khí mang (vì độ
giảm áp suất qua cột tách tỷ lệ với độ nhớt của khí mang)
 Tồn tại ở dạng tinh khiết hay dễ làm cho tinh khiết.
 Khi xét quan hệ giữa chiều cao đóa lý thuyết H và vận tốc tuyến tính của dòng
khí mang, loại khí mang nào cho cực tiểu càng trải rộng càng tốt.

19


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

 Khi lựa chọn khí mang cần chú ý đến detector sử dụng, yêu cầu tách, sử dụng
phối hợp các phương thức khác.
 Một số loại khí mang thường sử dụng trong sắc ký khí:
 Khí H2: Trong phân tích vết, khi sử dụng hydro thì pha tónh dễ bị hỏng và trong
sắc ký điều chế cần thiết phải làm sạch và khô khí.
 Khí He: rất thích hợp cho sắc kí khí nhiệt độ cao.
 Khí Ar: do độ nhớt của Ar khá cao, yêu cầu về dây dẫn khi sử dụng nó không
gặp khó khăn lắm. Khí Ar ngày càng được sử dụng nhiều làm khí mang.
 Khí N2: do không nguy hiểm, giá rẻ, dễ dàng làm tinh khiết nên nó được sử
dụng nhiều trong sắc kí khí.
 Không khí và O2: trước khi sử dụng cần phải sấy khô vì rất dễ lẫn nước trong
bơm đựng khí.
Lưu lượng khí mang ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tách, do đó cần điều chỉnh
vận tốc và áp suất khí mang qua cột hết sức chặt chẽ.
2.1.2.2 Bộ phận bơm mẫu:
Bộ phận bơm mẫu dùng để đưa mẫu cần phân tích vào cột sắc kí.
Hình 2.3: Bộ phận tiêm mẫu có chia dòng

Mẫu dạng lỏng được bơm vào cột (bằng syringe) qua một màng cao su đặc biệt có
khả năng giữ cho áp suất của hệ thống luôn ổn định gọi là septum). Mẫu tiêm vào,
trước khi vào đến cột phải đảm bảo được hóa khí hoàn toàn và phải đi vào cột dưới
dạng một dải mỏng. Vì vậy, nhiệt độ ở bộ phận tiêm mẫu thường phải lớn hơn nhiệt
20