luan van che bien ruou vang pptx

Luận văn tốt nghiệp

LỜI CẢM ƠN
Với khoảng thời gian hơn bốn năm ngồi trên ghế giảng
đường, và đặc biệt là hơn bốn tháng làm luận văn tốt nghiệp
vừa qua, em đã trưởng thành rất nhiều trong việc nghiên cứu
cũng như trong rèn luyện nhân cách bản thân. Để có được
những điều này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến tất
cả các quý thầy cô trong trường Đại học Bách Khoa, và đặc biệt
là các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ thực phẩm, những người
đã giúp đỡ và dìu dắt em rất nhiều trên con đường trở thành
một kỹ sư, một trí thức trẻ trong tương lai.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến
thầy Lê Văn Việt Mẫn và cô Tôn Nữ Minh Nguyệt đã tận tình
hướng dẫn và chỉ bảo cho em trong thời gian làm luận văn vừa
qua.
Con xin cảm ơn bố mẹ đã hết lòng yêu thương, chăm sóc và
cổ vũ tinh thần cho con, giúp con vượt qua được những giai đoạn
khó khăn nhất trong công việc cũng như trong cuộc sống.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả bạn bè tôi, những người đã
cho tôi hiểu thế nào là một tình bạn chân thành và đẹp đẽ,
những người đã luôn ở bên cạnh tôi động viên và giúp đỡ tôi.
TpHCM, ngày 10 tháng 01 năm 2007

Sinh viên
Nguyễn Thò Hiền Lương

Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn

Luận văn tốt nghiệp
i
MỤC LỤC
Chương 1: GIỚI THIỆU 1
Chương 2: TỔNG QUAN 3
2.1 TỔNG QUAN VỀ RƯU VANG, NHO VÀ NẤM MEN DÙNG TRONG SẢN
XUẤT RƯU VANG 3
2.1.1 Rượu vang 3
2.1.2 Nho 4
2.1.3 Nấm men 8
2.2 CỐ ĐỊNH NẤM MEN 11
2.2.1 Sơ lược một số vấn đề về kỹ thuật cố đònh tế bào 11
2.2.2 Các chất mang cố đònh nấm men trong sản xuất rượu vang 13
2.2.3 Cố đònh nấm men trong gel alginate 18
2.2.4 Một số tính chất của nấm men cố đònh 24
2.3 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘNG HỌC QUÁ
TRÌNH LÊN MEN RƯU VANG 30
2.3.1 Ảnh hưởng của hàm lượng đường 30
2.3.2 Ảnh hưởng của pH 34
2.3.3 Ảnh hưởng của hàm lượng SO
2
36
2.3.4 Ảnh hưởng của tannin 38
2.3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ 39
2.4 ỨNG DỤNG CỦA KỸ THUẬT CỐ ĐỊNH TRONG SẢN XUẤT RƯU VANG 42
2.4.1 Dùng kỹ thuật cố đònh để khắc phục một số vấn đề trong sản xuất rượu vang42
2.4.2 Dùng kỹ thuật cố đònh trong một số phương pháp lên men 45
2.4.3 Dùng kỹ thuật cố đònh trong sản xuất một số loại rượu vang 48
Chương 3: NGUYÊN LIỆU và PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 51

3.1 NGUYÊN LIỆU 51
3.1.1 Nho 51
3.1.2 Nấm men 52
3.1.3 Alginate 52
3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 52
3.2.1 Mục đích và nội dung nghiên cứu 52
3.2.2 Phương pháp cố đònh nấm men trong gel alginate 54
3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến động học quá trình lên
men rượu vang nho sử dụng nấm men cố đònh trong gel alginate 55
3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến động học quá trình lên
men rượu vang nho, sử dụng nấm men cố đònh trong gel alginate 56
3.2.5 Xử lý kết quả 56
3.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 58
3.3.1 pH 58
3.3.2 Nồng độ chất khô 58
3.3.3 Hàm lượng đường khử 58
3.3.4 Hàm lượng nitơ amin tự do 59
Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Luận văn tốt nghiệp
ii
3.3.5 Hàm lượng nitơ ammonium 61
3.3.6 Hàm lượng tannin 62
3.3.7 Hàm lượng sulfur dioxide 62
3.3.8 Hàm lượng ethanol 63
3.3.9 Hàm lượng acid tổng 65
3.3.10 Hàm lượng acid dễ bay hơi 65

3.3.11 Mật độ tế bào 65
Chương 4: KẾT QUẢ và BÀN LUẬN 66
4.1 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯNG ĐƯỜNG ĐẾN ĐỘNG HỌC
QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯU VANG SỬ DỤNG NẤM MEN CỐ ĐỊNH TRONG
GEL ALGINATE 66
4.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường đến động học quá trình sinh trưởng
của nấm men 66
4.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường đến động học quá trình sử dụng cơ
chất trong quá trình lên men 70
4.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường đến động học quá trình tạo sản
phẩm 80
4.1.4 Kết luận chung 89
4.2 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯNG TANNIN ĐẾN ĐỘNG HỌC
QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯU VANG SỬ DỤNG NẤM MEN CỐ ĐỊNH TRONG
GEL ALGINATE 90
4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tannin đến động học quá trình sinh trưởng
của nấm men 90
4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tannin đến động học quá trình sử dụng cơ
chất trong quá trình lên men 94
4.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tannin đến động học quá trình tạo sản
phẩm 102
4.2.4 Kết luận chung 109
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 110
5.1 KẾT LUẬN 110
5.2 KIẾN NGHỊ 110
TÀI LIỆU THAM KHẢO 111

Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Luận văn tốt nghiệp
iii
Danh mục các bảng
Chương 2: TỔNG QUAN 3
Bảng 2.1: Thành phần của dòch nho và rượu vang thông thường 3
Bảng 2.2: Thành phần các một số acid hữu cơ chính trong dòch nho đỏ và rượu vang đỏ 6
Bảng 2.3: Các đặc tính mong muốn của nấm men vang 10
Bảng 2.4: So sánh các kỹ thuật cố đònh tế bào 12
Bảng 2.5: Một số chất mang sử dụng để cố đònh nấm men trong sản xuất rượu vang 14
Bảng 2.6: Tốc độ sử dụng cơ chất và hình thành sản phẩm của nấm men cố đònh trong gel
alginate và nấm men tự do 26
Bảng 2.7: Các hợp chất hương chính của rượu vang tạo bởi nấm men cố đònh và nấm men
tự do trong khoảng nhiệt độ 15 – 20
o
C 29
Bảng 2.8: Thành phần của rượu vang trắng lên men bằng 4 loại nấm men cố đònh trong
gel alginate và nấm men tự do 30
Bảng 2.9: nh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến động học quá trình lên men trong
quá trình lên men tónh rượu vang ở 30
o
C bởi tế bào cố đònh sấy thăng hoa (freeze-dried
gluten supported biocatalyst – FGB), tế bào tự do sấy thăng hoa (freef reeze-dried cells –
ffdc) và tế bào cố đònh chưa qua sấy (wet gluten supported biocatalyst – WGB) 33
Bảng 2.10: Các nguyên nhân cơ bản gây ra hiện tượng kéo dài thời gian lên men hoặc quá

trình lên men kết thúc khi hàm lượng đường sót còn rất cao 44
Bảng 2.11: Năng suất sinh cồn trong quá trình lên men dòch nho bởi nấm men cố đònh trên
kissiris, -alumina và alginate tại 7, 13 và 27
o
C 47
Bảng 2.12: Các hợp chất dễ bay hơi tạo thành trong suốt quá trình lên men liên tục rượu
vang sử dụng nấm men cố đònh trên miếng táo và quá trình lên men tónh sử dụng nấm
men tự do. Quá trình lên men được thực hiện ở 30
o
C 48
Chương 3: NGUYÊN LIỆU và PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 51
Bảng 3.1: Thành phần của dòch nho sau khi ép 52
Bảng 3.2: Các chất bổ sung vào dòch nho khi khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường
ban đầu đến quá trình lên men 56
Bảng 3.3: Các chất bổ sung vào dòch nho khi khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tannin
ban đầu đến quá trình lên men 56
Chương 4: KẾT QUẢ và BÀN LUẬN 66
Bảng 4.1: nh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến tốc độ sinh trưởng riêng cực đại
của nấm men trong quá trình lên men rượu vang, sử dụng nấm men tự do và nấm men cố
đònh trong gel alginate. 69
Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Luận văn tốt nghiệp
iv
Bảng 4.2: nh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến hàm lượng đường sót trong quá
trình lên men rượu vang, sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate.
72

Bảng 4.3: nh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến tốc độ sử dụng đường cực đại
của nấm men trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố
đònh trong gel alginate. 74
Bảng 4.4: nh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến tốc độ sử dụng đường riêng cực
đại trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong
gel alginate. 74
Bảng 4.5: Độ lên men ứng với hàm lượng đường ban đầu khác nhau 75
Bảng 4.6: nh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến thời gian lên men rượu vang sử
dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate. 75
Bảng 4.7: nh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến tốc độ sử dụng đường trung bình
trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel
alginate. 76
Bảng 4.8: nh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến hàm lượng cồn đạt được trong
quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel
alginate. 81
Bảng 4.9: nh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến tốc độ sinh tổng hợp cồn cực đại
trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel
alginate. 82
Bảng 4.10: nh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến tốc độ sinh tổng hợp cồn riêng
cực đại trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh
trong gel alginate. 83
Bảng 4.11: nh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến tốc độ sinh tổng hợp cồn trung
bình của nấm men trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men
cố đònh trong gel alginate. 84
Bảng 4.12: nh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến hiệu suất sinh tổng hợp cồn
trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel
alginate. 86
Bảng 4.13: nh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến tốc độ sinh trưởng riêng cực đại
trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel
alginate. 93

Bảng 4.14: nh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến hàm lượng đường sót trong quá
trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate. 96
Bảng 4.15: nh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến tốc độ sử dụng đường cực đại
trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel
alginate. 96
Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Luận văn tốt nghiệp
v
Bảng 4.16: nh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến tốc độ sử dụng đường riêng cực
đại (chỉ xét cho giá trò cực đại đầu tiên) trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm
men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate. 97
Bảng 4.17: nh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến thời gian lên men rượu vang sử
dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate. 99
Bảng 4.18: nh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến tốc độ sử dụng đường trung bình
trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel
alginate. 99
Bảng 4.19: nh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến tốc độ sinh tổng hợp cồn cực
đại trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong
gel alginate. 103
Bảng 4.20: nh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến tốc độ sinh tổng hợp cồn riêng
cực đạitrong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh
trong gel alginate. 104
Bảng 4.21: nh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến tốc độ sinh tổng hợp cồn trung
bình trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong
gel alginate. 105
Bảng 4.22: nh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến hiệu suất sinh tổng hợp cồn

trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel
alginate. 106

Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Luận văn tốt nghiệp
vi
Danh mục các hình vẽ
Chương 2: TỔNG QUAN 3
Hình 2.1: Nho xanh và nho đỏ 4
Hình 2.2: Cơ chế của quá trình biến đổi các hợp chất nitơ bởi nấm men 6
Hình 2.3: Các acid không bay hơi trong rượu vang 6
Hình 2.4: Cấu trúc phân tử của acid tannic 8
Hình 2.5: Các kỹ thuật cơ bản để cố đònh tế bào 11
Hình 2.6: Cấu trúc của alginate 18
Hình 2.7: Cơ chế tạo gel của alginate theo phương pháp tạo gel từ bên ngoài 19
Hình 2.8: Cơ chế tạo gel của alginate theo phương pháp tạo gel từ bên trong 20
Hình 2.9: Con đường hình thành các chất tạo hương vò cho rượu vang 28
Hình 2.10: Hàm lượng ethanol (P) thay đổi theo thời gian ứng với các nồng độ cơ chất
khác nhau. 31
Hình 2.11: Tốc độ sử dụng glucose cực đại và tốc độ tạo thành ethanol cực đại khi hàm
lượng đường thay đổi 31
Hình 2.12: Sự thay đổi hàm lượng đường theo thời gian. 32
Hình 2.13: Sự sử dụng glucose trong suốt quá trình lên men. 33
Hình 2.14: Khả năng tạo cồn của nấm men trong suốt quá trình lên men 33
Hình 2.15: nh hưởng của pH đến tốc độ lên men của nấm men cố đònh và nấm men tự
do 35

Hình 2.16: nh hưởng của pH đến khả năng sống sót của nấm men cố đònh 35
Hình 2.17: nh hưởng của pH đến hàm lượng cồn tạo thành trong suốt quá trình lên men
36
Hình 2.18: nh hưởng của hàm lượng SO
2
đến quá trình lên men rượu vang trắng 37
Hình 2.19: nh hưởng của SO
2
đến hàm lượng cồn tạo thành trong suốt quá trình lên men.
38
Hình 2.20: nh hưởng của tannin đến hàm lượng cồn tạo thành trong suốt quá trình lên
men. 39
Hình 2.21: nh hưởng của nhiệt độ lên men đến hàm lượng cồn tạo thành trong suốt quá
trình lên men. 40
Hình 2.22: nh hưởng của nhiệt độ đến động học quá trình lên men rượu vang sử dụng
nấm men cố đònh trên DCM và nấm men tự do 41
Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Luận văn tốt nghiệp
vii
Hình 2.23: Sự chuyển hóa acid malic bởi nấm men tự do và nấm men
Schizosaccharomyces pombe cố đònh khi sử dụng các hàm lượng đường ban đầu khác nhau.
43
Hình 2.24: Động học của quá trình lên men rượu vang ở những nhiệt độ khác nhau sử
dụng nấm men cố đònh trên gluten. 46
Chương 3: NGUYÊN LIỆU và PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 51
Hình 3.1: Quy trình ép nho 51

Hình 3.2: Sơ đồ nghiên cứu 53
Hình 3.3: Quy trình cố đònh nấm men trong gel alginate bằng phương pháp tạo gel từ bên
ngoài 54
Chương 4: KẾT QUẢ và BÀN LUẬN 66
Hình 4.1: Sự thay đổi mật độ tế bào nấm men trong quá trình lên men rượu vang, sử dụng
nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng đường ban đầu thay đổi
trong khoảng 200 – 360g/L) 67
Hình 4.2: Sự thay đổi tốc độ sinh trưởng riêng của nấm men trong quá trình lên men rượu
vang, sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng đường
ban đầu thay đổi trong khoảng 200 – 360g/L). 68
Hình 4.3: Sự thay đổi nồng độ chất khô trong quá trình lên men rượu vang, sử dụng nấm
men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng đường ban đầu thay đổi
trong khoảng 200 – 360g/L) 70
Hình 4.4: Sự thay đổi hàm lượng đường trong quá trình lên men rượu vang, sử dụng nấm
men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng đường ban đầu thay đổi
trong khoảng 200 – 360g/L) 71
Hình 4.5: Sự thay đổi tốc độ sử dụng đường trong quá trình lên men rượu vang, sử dụng
nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng đường ban đầu thay đổi
trong khoảng 200 – 360g/L) 72
Hình 4.6: Sự thay đổi tốc độ sử dụng đường riêng trong quá trình lên men rượu vang, sử
dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng đường ban đầu
thay đổi trong khoảng 200 – 360g/L). 73
Hình 4.7: nh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến tốc độ sử dụng đường trung bình
trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel
alginate. 76
Hình 4.8: Sự thay đổi hàm lượng nitơ amin tự do trong quá trình lên men rượu vang, sử
dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng đường ban đầu
thay đổi trong khoảng 200 – 360g/L). 78
Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Luận văn tốt nghiệp
viii
Hình 4.9: Sự thay đổi hàm lượng nitơ ammonium trong quá trình lên men rượu vang sử
dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng đường ban đầu
thay đổi trong khoảng 200 – 360g/L). 79
Hình 4.10: Sự thay đổi hàm lượng cồn trong trong quá trình lên men rượu vang, sử dụng
nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng đường ban đầu thay đổi
trong khoảng 200 – 360g/L) 80
Hình 4.11: Sự thay đổi tốc độ sinh tổng hợp cồn trong trong quá trình lên men rượu vang,
sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng đường ban đầu
thay đổi trong khoảng 200 – 360g/L). 82
Hình 4.12: Sự thay đổi tốc độ sinh tổng hợp cồn riêng trong trong quá trình lên men rượu
vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng đường
ban đầu thay đổi trong khoảng 200 – 360g/L). 83
Hình 4.13: nh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến tốc độ sinh tổng hợp cồn trung
bình trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong
gel alginate. 84
Hình 4.14: nh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến hiệu suất sinh tổng hợp cồn
trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel
alginate. 85
Hình 4.15: Sự thay đổi pH trong trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự
do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng đường ban đầu thay đổi trong
khoảng 200 – 360g/L). 86
Hình 4.16: Sự thay đổi hàm lượng acid tổng trong trong quá trình lên men rượu vang sử
dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng đường ban đầu
thay đổi trong khoảng 200 – 360g/L). 87
Hình 4.17: Sự thay đổi hàm lượng acid dễ bay hơi trong quá trình lên men rượu vang sử

dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng đường ban đầu
thay đổi trong khoảng 200 – 360g/L). 88
Hình 4.18: Sự thay đổi mật độ tế bào nấm men trong quá trình lên men rượu vang, sử
dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng tannin ban đầu
thay đổi trong khoảng 1,8 – 17,8g/L) 91
Hình 4.19: Sự thay đổi tốc độ sinh trưởng riêng của nấm men trong quá trình lên men rượu
vang, sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng tannin
ban đầu thay đổi trong khoảng 1,8 – 9,8g/L). 92
Hình 4.20: Sự thay đổi tốc độ sinh trưởng riêng của nấm men trong quá trình lên men rượu
vang, sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate khi hàm lượng tannin
ban đầu là 17,8g/L. 93
Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Luận văn tốt nghiệp
ix
Hình 4.21: Sự thay đổi nồng độ chất khô trong quá trình lên men rượu vang, sử dụng nấm
men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng tannin ban đầu thay đổi
trong khoảng 1,8 – 17,8g/L) 94
Hình 4.22: Sự thay đổi hàm lượng đường trong quá trình lên men rượu vang, sử dụng nấm
men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng tannin ban đầu thay đổi
trong khoảng 1,8 – 17,8g/L) 95
Hình 4.23: Sự thay đổi tốc độ sử dụng đường trong quá trình lên men rượu vang sử dụng
nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng tannin ban đầu thay đổi
trong khoảng 1,8 – 17,8g/L) 96
Hình 4.24: Sự thay đổi tốc độ sử dụng đường riêng trong quá trình lên men rượu vang sử
dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng tannin ban đầu
thay đổi trong khoảng 1,8 – 17,8g/L) 97

Hình 4.25: Ảnh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến tốc độ sử dụng đường trung bình
trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel
alginate. 99
Hình 4.26: Sự thay đổi hàm lượng nitơ amin tự do trong quá trình lên men rượu vang, sử
dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng tannin ban đầu
thay đổi trong khoảng 1,8 – 17,8g/L) 100
Hình 4.27: Sự thay đổi hàm lượng nitơ ammonium trong quá trình lên men rượu vang sử
dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng tannin ban đầu
thay đổi trong khoảng 1,8 – 17,8g/L) 101
Hình 4.28: Sự thay đổi hàm lượng cồn trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm
men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng tannin ban đầu thay đổi
trong khoảng 1,8 – 17,8g/L) 102
Hình 4.29: Sự thay đổi tốc độ sinh tổng hợp cồn trong quá trình lên men rượu vang sử
dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate khi hàm lượng tannin ban đầu
thay đổi trong khoảng 1,8 – 17,8g/L. 103
Hình 4.30: Sự thay đổi tốc độ sinh tổng hợp cồn riêng trong quá trình lên men rượu vang
sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng tannin ban đầu
thay đổi trong khoảng 1,8 – 17,8g/L) 104
Hình 4.31: nh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến tốc độ sinh tổng hợp cồn trung
bình trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong
gel alginate. 105
Hình 4.32: nh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến hiệu suất sinh tổng hợp cồn
trong quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel
alginate. 106
Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Luận văn tốt nghiệp

x
Hình 4.33: Sự thay đổi pH trong quá trình lên men rượu vang, sử dụng nấm men tự do và
nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng tannin ban đầu thay đổi trong khoảng 1,8
– 17,8g/L). 107
Hình 4.34: Sự thay đổi hàm lượng acid tổng trong quá trình lên men rượu vang sử dụng
nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng tannin ban đầu thay đổi
trong khoảng 1,8 – 17,8g/L) 108
Hình 4.35: Sự thay đổi hàm lượng acid dễ bay hơi trong quá trình lên men rượu vang, sử
dụng nấm men tự do và nấm men cố đònh trong gel alginate (hàm lượng tannin ban đầu
thay đổi trong khoảng 1,8 – 17,8g/L) 109

Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Luận văn tốt nghiệp
xi
Danh mục một số thuật ngữ và chữ viết tắt

 ADH : enzyme alcohol dehydrogenase
 CD : Nấm men cố đònh
 DCM : Delignified Cellulosic Material
 DEAE-cellulose : diethylaminoethyl-cellulose
 EEFA : ethyl ester fatty acid
 FGB : freeze-dried gluten supported biocatalyst, là tế bào cố đònh sấy
thăng hoa.
 Ffdc : free freeze-dried cells, là tế bào tự do sấy thăng hoa.
 NS : non-Saccharomyces, là những loài nấm men không thuộc giống
Saccharomyces.

 TD : Nấm men tự do
 WGB : wet gluten supported biocatalyst, là tế bào cố đònh chưa qua sấy
  : Tốc độ sinh trưởng riêng tức thời của tế bào, là tốc độ sinh trưởng
tính trên một đơn vò tế bào tại một thời điểm nhất đònh. Đơn vò: h
-1

 
max
: Tốc độ sinh trưởng riêng cực đại của tế bào, là tốc độ sinh trưởng
riêng lớn nhất trong toàn bộ quá trình lên men. Đơn vò: h
-1

 g
S
: Tốc độ sử dụng đường tức thời của nấm men, là hàm lượng đường
mà nấm men sử dụng trong một đơn vò thời gian. Đơn vò: g/L/h
 g
Smax
: Tốc độ sử dụng đường cực đại của nấm men, là tốc độ sử dụng
đường lớn nhất trong toàn bộ quá trình lên men. Đơn vò: g/L/h
 
S
: Tốc độ sử dụng đường riêng tức thời của nấm men, là tốc độ sử
dụng đường tính trên một đơn vò tế bào tại một thời điểm nhất đònh.
Đơn vò: g/h/10
12
tế bào
 
Smax
: Tốc độ sử dụng đường riêng cực đại của nấm men, là tốc độ sử dụng

đường riêng lớn nhất trong toàn bộ quá trình lên men. Đơn vò:
g/h/10
12
tế bào
  : Tổng thời gian lên men, được xác đònh từ độ lên men. Đơn vò: h
 K
S
: Tốc độ sử dụng đường trung bình, là hàm lượng đường trung bình
được nấm men sử dụng trong một đơn vò thời gian lên men. Đơn vò:
g/L/h
 g
P
: Tốc độ sinh tổng hợp cồn tức thời của nấm men, là hàm lượng cồn
mà nấm men sinh tổng hợp được trong một đơn vò thời gian. Đơn vò:
g/L/h
Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Luận văn tốt nghiệp
xii
 g
pmax
: Tốc độ sinh tổng hợp cồn cực đại của nấm men, là tốc độ sinh tổng
hợp cồn lớn nhất trong toàn bộ quá trình lên men. Đơn vò: g/L/h
 
P
: Tốc độ sinh tổng hợp cồn riêng tức thời của nấm men, là tốc độ sinh
tổng hợp cồn tính trên một đơn vò tế bào tại một thời điểm nhất

đònh. Đơn vò: g/h/10
12
tế bào
 
Pmax
: Tốc độ sinh tổng hợp cồn riêng cực đại của nấm men, là tốc độ sinh
tổng hợp cồn riêng lớn nhất trong toàn bộ quá trình lên men. Đơn vò:
g/h/10
12
tế bào
 K
P
: Tốc độ sinh tổng hợp cồn trung bình, là hàm lượng cồn trung bình
được nấm men sinh tổng hợp trong một đơn vò thời gian lên men.
Đơn vò: g/L/h
  : Hiệu suất sinh tổng hợp cồn, là số mol ethanol được tạo thành từ
một mol glucose được nấm men sử dụng. Đơn vò: mol ethanol/ mol
glucose.


Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Chương 1: Giới thiệu
Trang 1
Chương 1: GIỚI THIỆU

Như chúng ta đã biết, rượu vang là một trong những sản phẩm lên men có lòch sử lâu
đời nhất. Theo các tài liệu cổ, rượu vang có xuất xứ từ các nước Ả Rập vào khoảng thế kỷ
18 hay 19 trước Công nguyên và cho đến nay, rượu vang đã trở nên phổ biến khắp nơi
trên thế giới. Rượu vang được ưa thích trước hết là do hương vò hết sức đặc trưng mà
không loại sản phẩm nào có thể thay thế, sau đó là do nó đem lại cảm giác sảng khoái và
sức khỏe cho người uống.
Đầu tiên, rượu vang được tạo ra bằng quá trình lên men tự phát. Sau đó, người ta đã
tiến hành phân lập các chủng nấm men và cấy vào dòch lên men loài Saccharomyces
cerevisiae thuần thiết để thúc đẩy quá trình lên men và tăng chất lượng của rượu vang.
Tuy nhiên, việc sử dụng nấm men tự do để lên men có khá nhiều nhược điểm:
 Thời gian lên men dài, năng suất lên men thấp.
 Tiêu tốn nhiều năng lượng để tách nấm men ra khỏi rượu vang sau quá trình lên
men.
 Khả năng tái sử dụng nấm men rất thấp.
 Khó tự động hóa quá trình lên men.
Để khắc phục các nhược điểm này, nhiều nghiên cứu về việc sử dụng nấm men cố
đònh trong sản xuất rượu vang đã được thực hiện. Các nghiên cứu này đều cho thấy nấm
men cố đònh có nhiều ưu điểm hơn hẳn so với nấm men tự do:
 Tăng tốc độ sử dụng cơ chất, rút ngắn thời gian lên men.
 Ổn đònh hoạt tính của nấm men. Các chất mang cố đònh có tác dụng như là một tác
nhân bảo vệ tế bào chống lại những ảnh hưởng bất lợi của pH, nhiệt độ, dung môi và ngay
cả các kim loại nặng.
 Dễ dàng tách nấm men ra khỏi sản phẩm sau quá trình lên men, do đó làm giảm
chi phí về thiết bò và năng lượng.
 Có thể tái sử dụng nấm men nhiều lần.
 Tạo điều kiện thuận lợi cho việc tối ưu hóa và tự động hóa quá trình lên men.
Các nghiên cứu trước đây về ứng dụng nấm men cố đònh trong sản xuất rượu vang chủ
yếu khảo sát quá trình sử dụng đường, quá trình sinh tổng hợp cồn và sự hình thành các
hợp chất hương mà ít đề cập đến động học quá trình sinh trưởng của nấm men, quá trình
sử dụng các hợp chất nitơ cũng như sự chuyển hóa của các acid hữu cơ trong suốt quá trình

lên men chính. Chúng tôi cũng tìm thấy rất ít các nghiên cứu về ảnh hưởng của một số
yếu tố công nghệ trong quá trình sản xuất đến động học quá trình lên men rượu vang sử
dụng nấm men cố đònh như ảnh hưởng của hàm lượng tannin, hàm lượng SO
2
trong dòch
nho ban đầu. Tuy nhiên, các nghiên cứu này cũng chỉ khảo sát quá trình sinh tổng hợp cồn
Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Chương 1: Giới thiệu
Trang 2
mà chưa khảo sát một cách toàn diện ảnh hưởng của các yếu tố này đến tất cả các mặt
trong quá trình lên men chính.
Trên cơ sở đó, chúng tôi đề xuất đề tài nghiên cứu “Khảo sát ảnh hưởng của các yếu
tố công nghệ đến động học quá trình lên men rượu vang nho sử dụng nấm men cố đònh”.
Chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của 4 yếu tố công nghệ, bao gồm: pH, hàm lượng
đường, hàm lượng SO
2
và hàm lượng tannin ban đầu. Tuy nhiên, trong phạm vi bài luận
văn này, tôi chỉ xin trình bày sư ảnh hưởng của 2 yếu tố là hàm lượng đường và hàm lượng
tannin ban đầu. Kết quả về sự ảnh hưởng của pH và hàm lượng SO
2
trong dòch nho đến
quá trình lên men sẽ do một bạn khác trình bày.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng chất mang là alginate - một polysaccharide
thu được từ rong mơ phân bố dọc theo bờ biển miền Trung của Việt Nam. Chúng tôi lần
lượt khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường và hàm lượng tannin ban đầu đến các vấn
đề sau:

 Động học quá trình sinh trưởng của nấm men.
 Động học quá trình sử dụng cơ chất: đường khử, nitơ amin và nitơ vô vơ.
 Động học quá trình hình thành sản phẩm: do thời gian hạn hẹp và chưa có điều kiện
về kinh phí nên trong phạm vi bài luận văn này, chúng tôi chỉ trình bày sản phẩm
quan trọng nhất của quá trình lên men là cồn mà chưa trình bày các hợp chất hương.
Và chúng tôi cũng khảo sát thêm sự chuyển hóa của các acid hữu cơ trong suốt quá
trình lên men chính.

Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Chương 2: Tổng quan
Trang 3
Chương 2: TỔNG QUAN
2.1 TỔNG QUAN VỀ RƯU VANG, NHO VÀ NẤM MEN DÙNG
TRONG SẢN XUẤT RƯU VANG
2.1.1 Rượu vang
Rượu vang nho là sản phẩm thu được bằng con đường lên men cồn từ dòch nho. Rượu
vang nho có thể được sản xuất từ một giống nho riêng biệt, hoặc từ hỗn hợp hai hay ba
giống nho khác nhau. Vì vậy sản phẩm vang nho có số lượng và chủng loại rất phong phú,
đa dạng. Về mặt công nghệ, sản phẩm vang nho được chia ra thành hai nhóm lớn [1]:
 Nhóm rượu vang không có gas
 Nhóm rượu vang có gas
Do quá trình lên men, thành phần của rượu vang khác với thành phần của dòch nho
ban đầu (bảng 2.1) [199].
Bảng 2.1: Thành phần của dòch nho và rượu vang thông thường [199]
Hợp chất % trong dòch nho % trong rượu vang
Nước 75,0

86,0

Đường

(fructose, glucose và một ít saccharose)
22,0

0,3

Alcohols

(ethanol và hàm lượng vết của terpenes, glycerols và
rượu bậc cao)
0,1

11,2

Acid hữu cơ

(tartaric, malic và một ít lactic, succinic, oxalic,…)
0,9

0,6

Khoáng

(potassium, calcium và một ít sodium, magnesium,
iron,…)
0,5

0,5

Phenols

(các flavonoid như là các chất màu cùng với các
nonflavonoid như là cinnamic acid và vanillin)
0,3

0,3

Các hợp chất chứa nitơ

(protein, amino acid, humin, amide, ammonia,…)
0,2

0,1

Các hợp chất hương

(các ester như là ethyl caproate, ethyl butyrate,…)
Vết

Vết


TỔNG

100,0

100,0



Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Chương 2: Tổng quan
Trang 4
2.1.2 Nho
2.1.2.1 Phân loại
Phân loại khoa học của nho [217]:
 Giới (regnum) : Plantae
 Ngành (divisio) : Magnoliophyta
 Lớp (class) : Magnoliopsida
 Bộ (ordo) : Vitales
 Họ (familia) : Vitaceae
 Chi (genus) : Vitis
Trong đó, loài Vitis vinifera là thích hợp nhất để sản xuất rượu vang vì loài này
chứa [216]:
 Hàm lượng các chất dinh dưỡng cao, cần thiết cho sự phát triển của nấm men vang.
 Hàm lượng acid khá cao, đủ để ức chế sự phát triển của các vi sinh vật không mong
muốn trong và sau quá trình lên men.
 Hàm lượng đường đủ để tạo ra hàm lượng cồn cao, nhờ đó ức chế được các vi sinh
vật gây hư hỏng trong rượu vang.
 Các hợp chất hương với thành phần và lượng thích hợp, vì thế rượu vang tạo thành
có tính chất cảm quan tốt.

Dựa vào nguồn gốc giống nho, có thể chia thành 2 nhóm cơ bản là [1] :
 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 (Hình
2.1).

a) b) c)
Hình 2.1: Nho xanh (a) và nho đỏ (b, c)
Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Chương 2: Tổng quan
Trang 5
2.1.2.2 Thành phần hóa học
Thành phần hóa học của nho thay đổi theo giống, độ chín, thời vụ thu hoạch, điều kiện
đất đai, khí hậu, kỹ thuật canh tác …. Thành phần cơ bản của nho được nêu ra như trong
bảng 2.1.
Một số các hợp chất quan trọng trong nho và rượu vang:
Đường
Thông thường dòch 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). Dòch nho
cô đặc với hàm lượng đường 35
o
Bx được sử dụng để sản xuất rượu vang có hàm lượng cồn
cao (Buescher và cộng sự, 2001). Khi đó độ lên men đạt khoảng 86 – 87%. Hàm lượng
đường cao có thể ảnh hưởng đến khả năng lên men của nấm men [129].
Dòch 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 sử dụng

fructose hơn là glucose. Trong khi đó, bổ sung nitơ vào dòch nho sẽ kích thích sự sử dụng
fructose hơn là glucose [26, 49].
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 dòch
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 dòch nho, với hàm lượng thay đổi từ 60 – 2400mg/L [85].
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 [24, 85].
Tất cả các hợp chất chứa nitơ tích lũy trong dòch nho bò biến đổi thành một trong hai
sản phẩm cuối là ammonium hoặc glutamate (Hình 2.2). Glutamate 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 [85].
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 và acid acetic (Hình 2.3, bảng 2.2). 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.


Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Chương 2: Tổng quan
Trang 6

Hình 2.2: Cơ chế của quá trình biến đổi các hợp chất nitơ bởi nấm men [85]

a) b) c)

d) e)
Hình 2.3: Các acid không bay hơi trong rượu vang: a) acid citric, b) acid tartaric, c) acid malic, d)
acid succinic, e) acid lactic
Bảng 2.2: Thành phần các một số acid hữu cơ chính trong dòch nho đỏ và rượu vang đỏ [167]
Acid hữu cơ

Dòch nho đỏ

Rượu vang đỏ

Acid citric

Acid tartaric
Acid malic
Acid succinic
Acid lactic
Acid acetic
0,25
–

0,35g/L

4,07 – 7,65g/L
1,99 – 2,91g/L
Rất ít

Rất ít
Rất ít
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
Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Chương 2: Tổng quan
Trang 7
SO
2

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, SO
2
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 SO
2
liên kết có thể chuyển hóa thành SO
2
tự do và có thể bù lại cho
lượng SO
2
bò 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 [22, 30, 48, 58, 63, 79, 90,
143].
Bên cạnh đó, SO
2
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 [48, 81].
Tannin
Trong các thập kỷ qua, thành phần polyphenolic được quan tâm do nó ảnh hưởng đến
giá trò cảm quan của rượu vang (màu sắc và mùi vò) và các giá trò dinh dưỡng khác (theo
quan điểm về y học, tannin được xem là chất chống oxi hóa, chống khối u và bệnh mạch
vành) [64, 31, 51, 165, 80, 174, 29, 99, 157].
Tannin xuất phát từ chữ “tanning” có nghóa là thuộc da vì tannin có khả năng phản
ứng và kết tủa với các protein có trong da động vật [87]. Tannin có ở 2 dạng là tannin
ngưng tụ và tannin thủy phân [216]:
 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 [216].

Tannin có thể được thêm vào rượu vang dưới dạng acid tannic (Hình 2.4) 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 [216].
2.1.2.3 Tình hình trồng nho trên thế giới và ở Việt Nam
Theo số liệu của FAO, 75.866km² đất trên thế giới được dùng để trồng nho. Khoảng
71% sản lượng nho được dùng sản xuất rượu vang, 27% được dùng để ăn dưới dạng quả
tươi và 2% được sử dụng làm nho khô [217].
Khác với các loại trái cây khác của Việt Nam, nho là loại trái cây được du nhập từ các
nước trên thế giới vào Việt Nam từ những năm 1960. Nho trồng tập trung chủ yếu ở Ninh
Thuận và Bắc Bình Thuận với diện tích khoảng 2.500 – 7.000 ha. Đặc biệt tại vùng Ninh
Thuận, cây nho rất có tiềm năng, năng suất khá cao, trên một hecta có thể thu được 30 -
40 tấn mỗi năm. Giống nho đầu tiên được trồng là giống nho đỏ ăn tươi Red Cardinal. Cho
Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Chương 2: Tổng quan
Trang 8
tới bây giờ, đây vẫn là giống nho chủ lực do sản lượng tương đối cao. Giống này tồn tại
trên 30 năm. Trước năm 2000, giống này chiếm 100% diện tích trồng nho tại Việt Nam,
nhưng hiện nay chỉ chiếm khoảng 80%. Giống nho xanh NH01 – 48 được nhập từ Thái
Lan từ năm 1997 chiếm gần 20% diện tích trồng nho hiện nay. Ngoài ra, chúng ta cũng có
một số giống mới nhập khác nhưng chỉ chiếm một diện tích trồng rất nhỏ [215].

Hình 2.4: Cấu trúc phân tử của acid tannic
2.1.3 Nấm men
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 bò 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 CO
2
, 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 [9, 89, 92, 151, 163].
2.1.3.1 Phân loại
Nấm men có thể được phân thành 2 nhóm:
 Thứ nhất gọi là non-Saccharomyces (NS – là những loài nấm men không thuộc
giống Saccharomyces), thường xuất hiện trên bề mặt của trái nho cùng với nhiều
loại vi sinh vật khác. Hầu hết các loài NS không có khả năng tồn tại khi nồng độ
cồn cao hơn 6%v/v (ngoại trừ Brettanomyces bruxellensis có thể phát triển trong
môi trường có nồng độ cồn lên đến 12%). Trước đây, nấm men NS được xem là các
Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Chương 2: Tổng quan
Trang 9
vi sinh vật gây hư hỏng. Tuy nhiên, những nghiên cứu gần đây cho thấy rằng, một
số loài nấm men NS có lợi cho chất lượng rượu vang, giúp tăng cường hương vò của
rượu vang [23, 41, 42, 45, 149, 166, 207].
 Nhóm khác góp phần vào hương vò rượu vang, cũng là nhân tố chính của quá trình
lên men cồn là các loài thuộc giống Saccharomyces. Saccharomyces có khả năng
chòu đựng sự thay đổi của điều kiện môi trường với nồng độ ethanol và acid hữu cơ
tăng và sự cạn kiệt chất dinh dưỡng (Pretorius, 2000). Như vậy, mặc dù có nhiều
giống và loài nấm men trong dòch nho, nhưng giống Saccharomyces, mà chủ yếu là
loài Saccharomyces cerevisiae mới là loài đảm nhiệm việc thực hiện các quá trình

chuyển hóa sinh học quan trọng trong lên men vang. Chính vì thế, Saccharomyces
cerevisiae còn được gọi là “nấm men vang” [58, 85, 92, 149, 166, 199].
2.1.3.2 Trình tự lên men của các giống nấm men trong quá
trình lên men vang
Quá trình lên men rượu vang có thể được tiến hành một cách tự nhiên mà không cần
cấy giống hoặc bằng cách cấy vào dòch nho các nấm men vang chọn lọc. Việc lên men
dòch nho được thực hiện bởi một hệ vi sinh vật phức tạp, trong đó các chủng nấm men phát
triển và chết tùy theo sự thích nghi của chúng đối với môi trường. Tương tác nấm men-
nấm men xảy ra trong suốt quá trình sản xuất rượu vang ngay từ khi bắt đầu quá trình lên
men cồn. Trong quá trình lên men tự nhiên, các nấm men có mặt trong nho nguyên liệu
như là Kloeckera apiculata, Hansenula, Hanseniaspora uvarum, Pichia và Candida spp.
khởi đầu quá trình lên men cồn từ dòch nho. Các nấm men này chết dần khi hàm lượng
cồn tăng, chỉ còn lại Saccharomyces cerevisiae có khả năng chòu được hàm lượng cồn cao
tiếp tục quá trình lên men cho đến khi kết thúc. Sự chuyển biến này rất quan trọng vì các
chủng non-Saccharomyces thường tạo ra các hợp chất không mong muốn như rượu bậc
cao, acid acetic và acetaldehyde. Sự biến mất hoặc giảm mật độ của giống non-
Saccharomyces có thể là do khả năng chòu đựng cồn thấp, hoặc bò ức chế bởi các chất diệt
men (acid béo mạch ngắn và trung bình, glycoprotein,…) hoặc do hàm lượng oxy và
nitrogen còn lại thấp. Các quá trình lên men có kiểm soát thường được thực hiện bằng
cách cấy canh trường Saccharomyces cerevisiae thuần khiết, nhờ đó quá trình lên men
diễn ra nhanh hơn và có thể tạo ra rượu vang với hương vò đặc trưng [25, 42, 44, 46, 48,
61, 84, 85, 89, 90, 92, 122, 139, 149, 151, 161, 163, 166].
Tuy nhiên, theo nhiều tác giả thì khi có các loài nấm men non-Saccharomyces phát
triển trong rượu vang với một mức độ vừa phải, hương vò của rượu vang sẽ phong phú hơn
và được ưa thích nhiều hơn so với rượu vang chỉ được lên men từ giống Saccharomyces
[90].
2.1.3.3 Chỉ tiêu chọn lựa nấm men vang
Ngoài vai trò quan trọng của nấm men vang là xúc tác việc chuyển hóa hoàn toàn và
có hiệu quả đường thành cồn mà không tạo ra các hương vò không mong muốn thì ngày
nay, do yêu cầu ngày càng cao, canh trường Saccharomyces cerevisiae cần phải có nhiều

đặc tính khác, như liệt kê trong bảng 2.3 [85]. Tuy nhiên, để có thể kiểm tra hết tất cả các
Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Chương 2: Tổng quan
Trang 10
chỉ tiêu này thì tốn rất nhiều thời gian. Regodon và cộng sự (1997) đã đưa ra một phương
pháp đơn giản và hiệu quả để chọn lựa nấm men vang dùng trong sản xuất công nghiệp
dựa trên các tính chất công nghệ của nấm men vang. Phương pháp này chỉ bao gồm 2
bước [164]:
 Bước thứ nhất là bước chọn lọc sơ bộ dựa trên khả năng chòu đựng đối với SO
2
, các
loài có hại, khả năng phát triển tại nhiệt độ cao và sự tạo bọt thấp.
 Bước thứ hai là bước chọn lọc chính thức dựa trên hàm lượng acid dễ bay hơi và
ethanol tạo thành cũng như hàm lượng đường sót còn lại trong rượu vang.
Bảng 2.3: Các đặc tính mong muốn của nấm men vang [85]
Đặc tính lên men
Thích nghi với quá trình lên men nhanh
Tốc độ sử dụng cơ chất và tốc độ hình thành
sản phẩm cao
Khả năng chòu cồn cao
Khả năng chòu áp suất thẩm thấu cao
Sinh khối tạo thành vừa phải
Các tính chất về hương vò
Tạo thành ít sulphite/DMS/thiol
Tạo thành ít acid dễ bay hơi
Tạo thành ít rượu bậc cao

Giải phóng ra các tiền chất hương glycosylate
Hoạt tính esterase thấp
Đặc tính công nghệ
Tính ổn đònh cao về mặt di truyền
Khả năng chòu sulphite cao
Ít liên kết với sulphite
Ít tạo bọt
Có khả năng kết bông
Kết lắng cặn nhanh
Nhu cầu nitơ thấp
Các đặc tính trao đổi chất có liên quan đến
sức khỏe con người
Tạo thành ít sulphite
Tạo thành ít biogenic amine
Tạo thành ít ethyl carbamate (urea)
2.1.3.4 Kết hợp các giống nấm men và sử dụng kỹ thuật di
truyền trong sản xuất rượu vang
Theo nghiên cứu của Renouf và cộng sự (2006), việc sử dụng kết hợp Saccharomyces
cerevisiae và Brettanomyces bruxellensis sẽ rút ngắn thời gian lên men do Brettanomyces
bruxellensis có khả năng chuyển hóa glucose và fructose thành ethanol và chòu được hàm
lượng cồn cao. Còn kết hợp giữa Saccharomyces cerevisiae và Candida stellata sẽ làm
tăng hàm lượng glycerol, tăng tốc độ lên men và chất lượng rượu vang [41, 42, 44, 166,
194].
Trong những năm gần đây, kỹ thuật di truyền đã được ứng dụng để cải thiện các đặc
tính của nấm men vang:
 Shinohara và cộng sự (1994) đã nghiên cứu việc chọn lọc và lai giống các chủng
nấm men vang để cải thiện tốc độ lên men, tăng khả năng chòu đựng đối với SO
2
và
làm tăng chất lượng rượu vang [178].

 Serra và cộng sự (2005) đã nghiên cứu việc lai tạo giữa Saccharomyces cerevisiae
và Saccharomyces bayanus var. uvarum để kết hợp ưu điểm của 2 loài này, làm tăng
chất lượng sản phẩm trong sản xuất rượu vang có hàm lượng acid thấp (pH cao)
[175].
Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn


Chương 2: Tổng quan
Trang 11
2.2 CỐ ĐỊNH NẤM MEN
2.2.1 Sơ lược một số vấn đề về kỹ thuật cố đònh tế bào
2.2.1.1 Khái niệm
Kỹ thuật cố đònh tế bào được đònh nghóa là: “Kỹ thuật bao bọc hoặc đònh vò các tế bào
còn nguyên vẹn lên một “vùng không gian nhất đònh” nhằm bảo vệ các hoạt tính xúc tác
mong muốn” (Karel và cộng sự, 1985) [113].
Cố đònh thường là sự bắt chước các hiện tượng xảy ra trong tự nhiên do các tế bào có
thể phát triển trên bề mặt hoặc bên trong các cấu trúc của nguyên liệu có trong tự nhiên
[113].
2.2.1.2 Các kỹ thuật cố đònh tế bào
Các kỹ thuật cố đònh tế bào có thể được chia làm 4 nhóm chính như trong bảng 2.4 và
Hình 2.5.

Hình 2.5: Các kỹ thuật cơ bản để cố đònh tế bào [113]
Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn

Chương 2: Tổng quan
Trang 12
Bảng 2.4: So sánh các kỹ thuật cố đònh tế bào (còn nữa)

Cố đònh trên bề
mặt chất mang rắn
Nhốt trong khung
mạng xốp
Keo tụ tế bào
(tạo hạt)
Nhốt bằng
phương pháp cơ
học bên trong
một màng chắn
Nguyên
tắc
Dựa vào lực hấp
phụ vật lý, liên kết
tónh điện hoặc liên
kết cộng hóa trò
[113, 185].
Đưa tế bào vào bên
trong một mạng cứng
để ngăn cản tế bào
khuếch tán vào môi
trường xung quanh,
trong khi vẫn cho phép
sự vận chuyển các
chất dinh dưỡng và sự
trao đổi chất diễn ra

[113].
Làm gia tăng
kích thước của
khối tế bào để dễ
dàng sử dụng
trong các bình
phản ứng. Có thể
là keo tụ tự nhiên
hoặc là keo tụ
nhân tạo bằng
cách tạo thành
các liên kết
ngang [113].
Phương pha
ùp này
có thể được thực
hiện theo 2 cách
[113]:
 Sử dụng màng
membrane vi xốp
 Sử dụng màng
vi bao
Ưu điểm

Đơn giản, dễ
thực hiện [113, 185,
189].
 Không ảnh
hưởng đến quá trình
truyền khối [185,

138].
 Diện tích tiếp
xúc giữa tế bào cố
đònh và chất mang
lớn hơn so với các
kỹ thuật khác [138].

Có thể đạt được
mật độ tế bào trong
một đơn vò thể tích
chất mang cao hơn so
với canh trường vi sinh
vật tự do [138].
 Chất mang có tác
dụng bảo vệ tế bào
chống lại thực khuẩn
hoặc tế bào ngoại lại
cũng như những điều
kiện gây stress [138].

Đơn giản, dễ
thực hiện.
 Không ảnh
hưởng đến quá
trình truyền khối.

Canh trường lên
men không bò lẫn
tế bào, do đó sản
phẩm tạo thành có

thể không cần lọc
[113, 138].

Nhược
điểm
Do không có màng
chắn giữa các tế
bào và dung dòch
cho nên các tế bào
dễ bò tách ra, làm
tăng hàm lượng tế
bào tự do trong
dung dòch [113, 40].

Khi tế bào tăng quá
nhiều sinh khối sẽ làm
giảm độ bền của mạng
gel [39].
 Tế bào trên bề mặt
dễ thoát ra khỏi mạng
gel và phát triển trong
môi trường như là các
tế bào tự do [113, 39].

Do không có
màng chắn giữa
các tế bào và
dung dòch cho
nên các tế bào
dễ bò tách ra, làm

tăng hàm lượng
tế bào tự do trong
dung dòch.


Khả năng
truyền khối kém
[113].
 Màng
membrane có thể
bò bám bẩn do sự
hấp phụ cơ chất
lên bề mặt màng
[113].

Sưu tầm b ởi:

www.daihoc.com.vn