Ứng dụng lên men malolactic trong sản xuất rượu vang

Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
MỤC LỤC
Trang
LỜI MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG 1 : 4
1.1. Định nghĩa 4
1.2. Vị trí của lên men malolactic trong quy trình sản xuất rượu vang 4
1.3. Mục đích 4
1.3.1. Lên men malolactic giúp giảm độ chua của rượu 4
1.3.2. Lên men malolactic giúp cải thiện hương vị của rượu vang 5
1.3.3. Làm ổn định về mặt vi sinh cho rượu thành phẩm 6
CHƯƠNG 2: VI SINH VẬT LÊN MEN MALOLACTIC 7
2.1. Phân loại 7
2.2. Đặc điểm sinh lý
8
2.2.1. Lactobacilli 8
2.2.2. Pediococcus 8
2.2.3. Oenococcus 9
2 2.3. Sự phát triển của acid lactic trong sản xuất rượu vang 11
2.4. Sự tương tác giữa vi khuẩn và nấm men 12
CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH LÊN MEN MALOLACTIC 13
3.1. Thành phần hóa học của dịch lên men sau quá trình lên men chính 13
3.1.1. Các axit hữu cơ 14
3.1.1.1. Các axit hữu cơ không bay hơi 14
3.1.1.2. Các axit hữu cơ bay hơi 15
3.1.2. Các alcohol và polyol 15
3.1.3. Các hợp chất carbonyl 16
3.1.4. Các ester 18
3.1.5. Lipid 19
3.1.6. Các hợp chất chứa lưu huỳnh 19
3.1.7. Các hợp chất polyphenol 20

3.2. Các biến đổi trong quá trình lên men malolactic 22
3.2.1. Chuyển hóa carbohydrate
22
3.2.2. Chuyển hóa axit hữu cơ 23
3.2.2.1. Biến đổi của axit malic 23
3.2.2.2. Biến đổi hàm lượng axit lactic 24
3.2.2.3. Phân hủy axit citric 24
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
1
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
3.2.3. Trao đổi chất của hợp chất phenolic 25
3.2.4. Trao đổi chất của axit amin 25
3.2.5. Phân hủy protein và axit amin 26
3.2.6. Biến đổi cảm quan 27
3.3. Yếu tố ảnh hưởng đến lên men malolactic 28
3.3.1. pH 28
3.3.2. SO
2
29
3.3.3. Oxy 29
3.3.4. Ethanol 29
3.3.5. Nhiệt độ 30
3.3.6. Axit hữu cơ 30
3.3.7. Các hợp chất chứa nitơ 31
3.4. Phương pháp tiến hành lên men malolactic 32
3.4.1 Giới thiệu 32
3.4.2. Phương pháp tiến hành 33
3.4.2.1. Phương pháp cấy giống trực tiếp 33
3.4.2.1.1. Nguyên tắc 33
3.4.2.1.2. Ưu điểm, nhược điểm 33

3.4.2.2. Phương pháp cấy giống đã được hoạt hóa trước 34
3.4.2.2.1. Nguyên tắc 34
3.4.2.2.2. Ưu điểm, nhược điểm 35
KẾT LUẬN CHUNG 36
LỜI MỞ ĐẦU
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
2
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
Rượu là một môi trường rất phức tạp bao gồm vô số các hợp chất có thể có lợi
hay có hại cho sự tăng trưởng và tồn tại của vi sinh vật. Vai trò của vi sinh vật
trong sản xuất rượu vang không giới hạn ở việc chuyển đổi nước nho thành rượu,
mà còn bao gồm việc chuyển đổi axit L-malic thành axit L-lactic của vi khuẩn lactic
trong quá trình lên men malolactic (MLF- malolactic fermentation). Trong lịch sử,
MLF được mô tả như một hiện tượng xảy ra thất thường và chưa hoàn toàn hiểu rõ,
nhưng góp phần quan trọng để thu được sản phẩm cuối cùng. Nghiên cứu gần đây
về MLF đã cho chúng ta những hiểu biết nhiều về sự phức tạp của vi khuẩn. Tuy
nhiên MLF là một hiện tượng sinh học và do đó, tùy thuộc vào các môi trường, thể
chất và thành phần hóa học có sẵn ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của chúng.
Hiện nay con người vẫn đang tiếp tục tìm tòi và khám phá những giải pháp
mới về mặt công nghệ để hoàn thiện và nâng cao hiệu quả quá trình lên men
malolactic bao gồm:
- Việc nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn lactic cố định để chuyển hóa acid
malic thành acid lactic trong các môi trường nuôi cấy tĩnh, nuôi cấy liên kể cả việc
so sánh năng lực chuyển hóa acid malic của các chủng nuôi cấy khác nhau.
- Vấn đề chuyển hóa axit malic bởi enzyme malolactic cố định cũng được đề
cập đến rất nhiều nhưng kết quả nghiên cứu khi sử dụng enzyme cố định trên gel
hầu như không thành công.
Vì vậy, việc nghiên cứu “ứng dụng lên men malolactic trong sản xuất rượu
vang” đóng một vai trò quan trọng, bên cạnh quá trình lên men chính được thực
hiện bởi nấm men để tạo nên chất lượng cho sản phẩm thì quá trình lên men

malolactic đóng một vai trò không thể thiếu trong việc làm biến đổi các thành phần
hóa học, góp phần cải thiện chất lượng về mặt giá trị cảm quan của sản phẩm, mang
lại cho rượu vang những hương vị đặc trưng. Việc tìm kiếm những giải pháp kỹ
thuật ứng dụng cho quá trình này đã được con nguời nghiên cứu từ rất lâu mà vẫn
đang được tiếp tục. nhưng đến nay, những kết quả đạt được cũng chỉ mang ý nghĩa
về mặt học thuật và chưa được áp dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất.
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
3
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1. Định nghĩa [9]
Lên men malolactic là một quá trình chuyển hóa axit L-malic (chứa 2 nhóm
carboxyl trong phân tử) thành axit L- hoặc D-lactic (chỉ chứa 1 nhóm carboxyl) và
carbon dioxide được thực hiện bởi các giống vi khuẩn lactic bao gồm Lactobacillus,
Oenococcus, Leuconostoc, Pediococcus. Quá trình này xảy ra bên trong tế bào được
xúc tác bởi enzyme malate carboxylase theo phản ứng sau:
1.2. Vị trí của lên men malolactic trong quy trình sản xuất rượu vang [14]
Trong công nghiệp sản xuất rượu vang, quá trình lên men malolactic được tiến
hành sau khi lên men chính, dịch lên men thu được gọi là “vang non” được tiến
hành lắng gạn cặn và được chuyển sang bồn hay nồi lên men tiếp theo. Quá trình
này diễn ra rất chậm nhằm để phân giải những gam đường cuối cùng, song song với
quá trình này là vi khuẩn lactic sẽ phân giải axit malic thành axit lactic làm cho
vang được chuyển từ vị chua gắt sang vị chua dễ chịu, CO
2
còn được tiếp tục giải
phóng nhưng có xu hướng giảm dần, hương vị rượu vang cũng được hoàn thiện.
Dung dịch lên men ở trạng thái tĩnh lặng, xác nấm men lắng xuống đáy bồn hay nồi
lên men. Tiếp theo, dịch vang được tiến hành lắng gạn tiếp vài lần, mỗi lần từ 20-30
ngày để ổn định thành phần của rượu vang rồi tiếp tục đến quá trình ủ chín.
1.3. Mục đích [9, 14]

1.3.1. Lên men malolactic giúp giảm độ chua của rượu
+ Trong phân tử axit malic có hai nhóm carboxyl, qua quá trình lên men
malolactic chuyển thành axit lactic chỉ có một nhóm carboxyl gây nên sự mất cân
bằng hóa học và sự giảm axit tương ứng. Mức giảm axit thu được trong rượu từ
MLF có thể thay đổi từ 0,1-0,3%, và độ pH có thể tăng từ 0,1-0,3.
+ Một số loại axit như axit acetic là loại axít dễ bay hơi, một lượng nhỏ chúng
cũng có thể làm bay hết hương vị của rượu. Nếu quá nhiều, rượu sẽ chua giống với
chất aceton thậm chí là chua như dấm. Nho trồng ở các vùng có khí hậu mát mẻ như
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
4
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
phía Bắc nước Pháp, nước Anh hay New Zealand chứa hàm lượng axit tự nhiên rất
cao lên đến 8g/l axit malic, và quá trình MLF rất có lợi để giảm độ axit. Mặt khác,
các loại rượu vang được sản xuất từ các loại nho trồng ở các vùng nóng ấm như ở
Úc có tính axit thấp hơn (5,0-6,5g/l), chúng sẽ giảm hơn nữa trong MLF và có thể
tác động tiêu cực đến chất lượng của rượu, gây ra một hương vị không mong muốn.
Như vậy, MLF được mong muốn trong sản xuất các loại rượu vang để tăng mức
độ ổn định sinh học, điều chỉnh độ pH của rượu để đạt được hương vị yêu cầu. Khi
tăng độ pH trong MLF cũng có thể ành hưởng đến màu của rượu vang.
1.3.2. Lên men malolactic giúp cải thiện hương vị của rượu vang.
+ Trong lên men malolactic các hợp chất 1-hexanol, ethyl acetate, ethyl lactate,
diethyl succinat, butyrolactone, glycoaldehye, glyoxal, 2,3-butanediol, caprylic
acid, và acid 2 – 5 hydroxycinnamic được hình thành tạo hương vị đặc trưng cho
rượu vang.
+ Trong quá trình lên men chính các mùi không mong muốn của thực vật, mùi
của cỏ, lá cây có thể tăng lên, lên men malolactic có thể làm giảm các mùi đó và
tăng cường hương thơm của rượu vang.
+ Các chủng vi khuẩn khác nhau khi lên men malolactic có thể làm tăng hoặc
giảm cường độ mùi ở một mức độ nhất định cũng như các thuộc tính hương vị của
rượu vang. Hương vị tạo ra bởi lên men malolactic có thể được mô tả như mùi bơ,

mùi quả hạch, mùi của men, oaky
+ Cơ chế lên men malolactic của vi khuẩn có thể ảnh hưởng đến hương vị của
rượu vang, quá trình này có thể loại bỏ các hợp chất hương vị hiện có trong rượu
vang qua quá trình trao đổi chất và hấp thụ vào thành tế bào vi khuẩn. Ngoài ra các
hợp chất hương mới được hình thành từ sự trao đổi chất của đường, axit amin và
nhiều chất khác điều chỉnh các ion dương của nho và các chất chuyển hóa thứ cấp
có nguồn gốc từ nấm men ít nhiều tác động đến tính chất cảm quan của sản phẩm
cuối cùng.
+ Tác động của lên men malolactic đến tính chất cảm quan của rượu phụ thuộc
vào các đặc tính dòng vi khuẩn, cường độ hương thơm của rượu vang.
+ Nho cũng như nấm men trong quá trình lên men sơ cấp, tạo ra nhiều hương vị
và hợp chất thơm. Các hợp chất này có các phân tử đường bao quanh, làm cho
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
5
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
chúng không có mùi và không đóng góp cho hương vị đặc trưng của rượu vang.
Nhờ quá trình lên men malolactic, vi khuẩn lactic sinh ra hệ enzym glycosidases
xúc tác phản ứng thủy phân giải phóng các phân tử đường ra khỏi các hợp chất
thơm làm tăng hương vị của rượu vang.
1.3.3. Làm ổn định về mặt vi sinh cho rượu thành phẩm.
Về mặt bảo quản, quá trình lên men malolactic góp phần tạo nên tính ổn định
về chất lượng cảm quan và vi sinh. Điều này có nghĩa là sự hiện diện của quá trình
lên men malolactic có khả năng ức chế sự sinh trưởng của các vi sinh vật khác. Sự
ức chế này được giải thích bởi các nguyên nhân sau:
+ Một số vi khuẩn không mong muốn có khả năng sử dụng axit malic làm
nguồn chất dinh dưỡng. Vì thế, việc giảm hàm lượng axit malic trong dịch lên men
sẽ mang lại kết quả tốt để giảm thiểu rủi ro về mặt vi sinh.
+ Vi khuẩn tham gia lên men malolactic sinh trưởng trước trong môi trường
ph thấp và chúng sử dụng các chất dinh dưỡng (axit amin, bazơ nitơ, vitamin) làm
cho môi trường ngày càng nghèo những chất này. Từ đó giới hạn được sự sinh

trưởng và phát triển của những vi khuẩn khác.
+ Một số vi khuẩn lên men malolactic có thể sản sinh ra độc tố (bacteriocin)
có thể ức chế sinh trưởng của những vi khuẩn có hại khác mà không ảnh hưởng gì
về mặt cảm quan và sức khỏe người sử dụng.
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
6
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
CHƯƠNG 2: VI SINH VẬT LÊN MEN MALOLACTIC
2.1. Phân loại [13]
Sản xuất rượu là một quá trình phức tạp liên quan đến nấm men và vi khuẩn.
Chúng có tự nhiên trên vỏ nho nhưng cũng được tìm thấy trong các thùng, bồn chứa
và thiết bị được sử dụng trong quá trình sản xuất rượu. Một số lượng lớn nghiên
cứu đã tập trung vào hình thái của vi khuẩn lactic (LAB- Lactobacilus acid
bacterial) trong rượu vang; sự tham gia và phân bố của chúng trong sản xuất rượu
vang, và trong quá trình lên men. Các LAB từ nho hoặc rượu thuộc về hai chủng đại
diện cho ba chi. Lactobacillaceae được đại diện bởi các chi Lactobacillus, và
Strepto-coccaceae được đại diện bởi Oenococcus và Pediococcus.
Bảng 2.1. Phân loại vi khuẩn tham gia lên men malolactic
Nhóm Lên men đường Loài
Lactobacilli
(tế bào hình que)
Dị hình tùy ý Lactobacillus casei
Lactobacillus plantarum
Dị hình nghiêm ngặt Lactobacillus brevis
Lactobacillus hilgardii
Cocci
(tế bào tròn)
Đồng hình Pediococcus damnosus
Pediococcus
pentosaceus

Dị hình
Leuconostoc oenos
(Oenococcus oeni)
Hình 2.1 Chu kỳ sinh trưởng của vi khuẩn acid lactic trong rượu vang trong quá
trình sản xuất rượu và lưu trữ
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
7
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
2.2. Đặc điểm sinh lý [1, 9]
2.2.1. Lactobacilli
- Vi khuẩn Gram dương.
- Thuộc loại vi khuẩn hiếu khí.
- Tế bào không di động.
- Có dạng hình que dài hoặc que ngắn.
- Xuất hiện như các tế bào độc lập trong từng cặp hoặc trong từng chuỗi của các
kích thước khác nhau.
- Vi khuẩn thuộc chi này là vi khuẩn kị khí tùy tiện và yêu cầu môi trường lên
men giàu đường.
Chúng được chia thành hai nhóm liên quan đến quá trình chuyển hóa hexose của
chúng:
+ Dị hình nghiêm ngặt: Lactobacillus brevis, Lactobacillus hilgardii.
+ Dị hình tùy ý: Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum.
Hình 2.2. Vi khuẩn Lactobacilli
2.2.2. Pediococcus.
- Là những cầu khuẩn gram dương.
- Tế bào không di động.
- Có dạng hình cầu.
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
8
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương

- Vi khuẩn yếm khí tùy tiện và yêu cầu môi trường dinh dưỡng giàu các yếu tố
tăng trưởng và lên men đường cho sự phát triển của chúng.
- Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của chúng là 25-30
0
C với giá trị pH=6.
- Chúng lên men đồng hình, có nghĩa là tất cả glucose sẽ chuyển hóa thành axit
lactic và chúng không lên men pentose.
Hình 2.3. Vi khuẩn Pediococcus
2.2.3. Oenococcus.
- Vi khuẩn gram dương.
- Không di động.
- Oenococcus là loài yếm khí tùy tiện, ưa chua.
- Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của chúng là giữa 18 và 30
0
C với giá trị
pH=4,8.
- Đòi hỏi môi trường giàu dinh dưỡng có bổ sung cà chua, nước trái cây hoặc
nước ép nho, và sự tăng trưởng của nó không bị ức chế khi có mặt ethanol ở nồng
độ 10%.
Lên men malolactic bởi Oenococcuc Oeni là quá trình decarboxyl hóa L-malat
thành L-lactat và CO
2
, làm giảm độ axit của vang. Quá trình lên men malolactic là
quá trình xảy ra sau giai đoạn lên men rượu, góp phần biến đổi và cải thiện các tính
chất cảm quan của rượu vang. Trong giai đoạn này, Oenococcuc Oeni tạo ra các
hợp chất thơm như diacetyl, acetoin, acetone, các este góp phần tạo hương cho sản
phẩm. Tác động của vi khuẩn Oenococcuc Oeni đến các hợp chất phenol còn cải
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
9
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương

thiện màu sắc và vị của rượu vang. Sự có mặt của quá trình lên men malolactic còn
hạn chế vi sinh vật tạp nhiễm bởi các chất kháng khuẩn của Oenococcuc Oeni.
Hình 2.4. Vi khuẩn Oenococcus
Hình 2.5. Kiểm soát quá trình lên men malolactic
2.3. Sự phát triển của vi khuẩn lactic trong sản xuất rượu vang [3, 9]
Sự phát triển của vi sinh vật trong rượu vang theo một thứ tự cụ thể.
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
10
Thu hoạch
Lên men
chính
Lên men
malolactic
Dự trữ
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
+ Trong thời gian thu hoạch, vi khuẩn và nấm men xâm chiếm nho. LAB có mặt
trên bề mặt quả nho và phải ở mức rất thấp, chúng được đại diện bởi L. plantarum,
L. casei, L. mesenteroides và O. oeni.
+ Trong những ngày đầu tiên của quá trình lên men chúng nhân lên nhưng số
lượng hạn chế, trong khoảng 10
4
tế bào/mL. Theo tiến trình lên men rượu, các giá
trị này giảm xuống 10
2
tế bào/mL: khả năg ức chế của ethanol và độ pH thấp có thể
giải thích sự sụt giảm số lượng tế bào. Trong giai đoạn MLF xảy ra chậm, các tế
bào còn sống sót bắt đầu nhân lên và có thể đạt được 10
6
-10
8

tế bào/mL. Điều này
hoàn thành khi vi khuẩn đạt đến một giai đoạn tĩnh. O.oeni là loài chính của LAB
có mặt trong rượu sau khi lên men chính và trong MLF. Sự phát triển của nó xuất
hiện tự nhiên nhưng nó có thể được tăng lên bằng cách tăng nhiệt độ rượu vang 20-
25
◦
C và trong điều kiện SO
2
thấp (ít hơn 15-20 mg / L). Sau khi kết thúc MLF, các
vi khuẩn khác chẳng hạn như Lactobacillus và Pediococcus có thể tiếp quản. Các
giai đoạn này chồng chéo lên nhau, tạo ra sự tương tác giữa loại khác nhau của các
vi khuẩn, cũng như giữa các vi khuẩn và nấm men. Trong điều kiện tiêu chuẩn,
LAB vẫn còn tồn tại trong rượu vang trong quá trình lưu trữ, không có xu hướng
phát triển thêm và suy giảm chậm trong một thời gian dài. Carre (1982) quan sát
thấy sự sụt giảm nhỏ 10
7
đến 10
5
tế bào/ml sau 6 tháng lưu trữ. Ngay cả khi những
tế bào này không nhân lên, chúng có thể chuyển hóa một số chất và sản xuất các
hợp chất không mong muốn mà có thể làm giảm chất lượng rượu vang, đặc biệt là
do tác động của các chủng Pediococcus và Lactobacillus.
Rượu vang là môi trường nghèo chất dinh dưỡng và những điều kiện bất lợi có
thể làm MLF gặp khó khăn. Nhiệt độ, độ pH, rượu, SO
2
và các chất dinh dưỡng sẵn
có tất cả các ảnh hưởng đến phát triển và hoạt động vi khuẩn. Nhiệt độ cao hay thấp
sẽ ức chế các vi khuẩn malolactic. Chậm MLF có thể là do những điều kiện bất lợi
trong rượu vang, hoặc bởi các vi khuẩn malolactic không thể nhân rộng và đạt được
số lượng tối thiểu cần thiết cho quá trình này. Trong một số trường hợp, vài tuần

hoặc vài tháng là cần thiết để có được số lượng tế bào thích hợp có khả năng làm
suy thoái axit malic có mặt trong rượu vang đỏ.
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
11
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
2.4. Sự tương tác giữa vi khuẩn và nấm men [5, 9, 11, 15]
Các mối quan hệ giữa LAB và nấm men đóng một vai trò quan trọng trong
quá trình lên men và sản phẩm cuối cùng. Trong hệ sinh thái phức tạp, các vi sinh
vật có thể cạnh tranh với các chất tương tự hoặc thúc đẩy tăng trưởng và rượu vang
là sản phẩm của những tương tác phức tạp giữa nấm men và vi khuẩn. Tuy nhiên,
kết quả đang gây tranh cãi. Một số tác giả cho rằng những tương tác này là ức chế,
trong khi những người khác xét chúng là kích thích.
Patynowski và cộng sự (2002) cho thấy nấm men tạo một yếu tố ức chế
không rõ (có thể là một chất chuyển hóa độc hại). Những kết quả này có thể giải
thích sự đối kháng giữa nấm men và vi khuẩn malolactic, nấm men được biết để sản
xuất các hợp chất trong quá trình lên men rượu như ethanol, SO
2
, axit béo chuỗi
trung bình và kháng khuẩn protein / peptide. Bản chất và số lượng các chuỗi axit
amin và các phân tử khác phát hành bởi nấm men là khác nhau tùy thuộc vào kỹ
thuật sản xuất rượu vang và chủng nấm men.
Ngược lại với sự ức chế, trong các nghiên cứu khác các mối quan hệ đã được
hiển thị là dương tính với vi khuẩn vì nấm men có thể thúc đẩy sự phát triển của
chúng và kích thích MLF. Challinor và Rose (1954) quan sát 13 mối tương quan
giữa nấm men và Lactobacillus spp. Và trong số đó nấm men xuất hiện để các vi
sinh vật hoạt động, tổng hợp các chất còn thiếu như vitamin, axit amin hoặc purine,
quan trọng cho sự tăng trưởng của Lactobacillus này. Kennes và cộng sự (1991)
cho thấy, khi Lactobacillus plantarum và Saccharomyces cerevisiae được phát triển
trong tế bào phối hợp trong một môi trường glucose-citrate trong điều kiện acid, S.
cerevisiae làm giảm axit lactic tạo bởi lactobacillus và do đó ổn định pH, khuyến

khích sự lên men của citrate bởi Lactobacillus.
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
12
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH LÊN MEN MALOLACTIC
3.1. Thành phần hóa học của dịch lên men sau quá trình lên men chính [9]
Quá trình lên men phụ hay lên men malolactic thường được thực hiện ở giai
đoạn tàng trữ trong sản xuất vang đỏ.
Bảng 3.1. Thành phần của dịch nho và rượu vang thông thường
Hợp chất % trong dịch nho % trong rượu
vang
Nước
Đường
(glucose, fructose và một ít
saccharose)
Alcohols
(ethanol, glycerols và rượu bậc
cao)
Acid hữu cơ
(tartaric, malic và một ít lactic,
succinic,
Khoáng
(potassium, calcium và một ít
sodium,
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 hương
(các ester như là ethyl caproate,
ethyl butyrate, )
TỔNG
75,0
22,0
0,1
0,9
0,5
0,3
0,2
-
100,0
86,0
0,3
11,2
0,6
0,5
0,5
0,3
0,1
-
100,0
Thành phần của dịch nho sau lên men chính bao gồm: một số hợp chất chiết có
nguồn gốc từ nho nguyên liệu như các loại đường pentose và hexose chưa lên men
hoàn toàn, các axit hữu cơ (axit tartaric, malic) và các hợp chất polyphenol
(anthocyanin và các axit phenolic) và các sản phẩm trao đổi chất của nấm men. Đây
là các hợp chất do nấm men tạo ra trong quá trình trao đổi chất và được chúng tiết
vào môi trường lên men. Nhiều sản phẩm trao đổi chất của nấm men góp phần tạo

ra hương và vị cho vang thành phẩm.
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
13
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
Trong lên men ethanol, có hai sản phẩm được nấm men tạo ra với hàm lượng
cao nhất là ethylic và CO
2
. Ngoài ra còn có các sản phẩm phụ và các sản phẩm
trung gian từ quá trình dị hóa gluxit, trao đổi protein và lipid. Các sản phẩm thường
gặp là các axit hữu cơ (axit cuccinic, axit pyruvic), các ancohol (ethanol, polyol và
rượ bậc cao), các hợp chất carbonyl (aldehyde, diacetyl, acetoin), các ester
(ethylacetate, isoamylacetatate ), các axit béo mạch trung bình (hexenoic,
decanoic, dodecanoic ).
3.1.1. Các axit hữu cơ
3.1.1.1. Các axit hữu cơ không bay hơi
* Axit tartaric
Có hai loại axit chính thường có mặt trong dịch nho là axit tartaric và axit
malic. Hàm lượng của chúng có thể lên đến 90% hàm lượng các axit có mặt trong
dịch nho và chúng tạo nên vị chua đặc trưng cho dịch nho. Tỉ lệ hàm lượng của hai
loại axit này còn phụ thuộc vào giống nho, điều kiện trồng trọt, khí hậu và thời
điểm thu hoach nho. Axit tartaric đóng vai trò quan trọng trong việc tạo môi trường
pH thấp cho dịch nho và vang. Hàm lượng của chúng hầu nhưu không thay đổi
trong suốt quá trình lên men do nấm men không sử dụng được axit tartaric. Do vậy,
axit này rất cần thiết cho vang để đảm bảo độ bền vi sinh và ổn định độ chua cho
sản phẩm.
* Axit malic
Cùng với axit tartaric, axit malic cũng góp phần làm giảm pH môi trường
nước nho và tạo nên vị chua gắt cho vang. Hàm lượng axit malic trong dịch nho
khoảng 3-4,5 g/L. Hầu như nấm men đều có thể sử dụng axit malic làm cơ chất.
mức độ chuyển hóa axit malic còn tùy thuộc vào từng loài. Ví dụ, Saccharomyces

cerevisiae có thể phân giải được 3-45% lượng axit malic có trong dịch nho trong
khi Shizosaccharomyces pombe và Shizosaccharomyces malidevorans có thể
chuyển hóa gần như hoàn toàn thành ethanol và CO
2
. Axit malic có vị chua gắt rất
khó chịu, do đó, để nâng cao giá trị cảm quan của rượu vang, người ta tiến hành loại
axit malic trong dịch lên men.
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
14
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
*Axit lactic
Axit lactic thường xuyên có mặt trong quá trình lên men rượu vang. Hàm
lượng của chúng có thể lên đến 2,5 g/l đối với vang trắng và 4,5 g/l đối với vang đỏ.
Axit lactic tồn tại trong rượu vang ở 2 dạng L(+) và D(-).
*Axit citric
Axit citric được tạo thành trong điều kiện lên men vang bình thường nhưng
với hàm lượng không lớn, nằm trong khoảng 0,3-0,8 g/L.
Bảng 3.2. Thành phần một số acid hữu cơ chính trong dịch nho đỏ và rượu
vang đỏ
Acid hữu cơ Dịch 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
0,006-3,13g/L
0,48-1,22g/L
0,07-4,89g/l
0,30-1,44g/L
3.1.1.2. Các axit hữu cơ bay hơi
Các axit bay hơi thường gặp ở vang là các axit hữu cơ mạch ngắn như: axit
acetic, propionic, isobutyric, butyric isovaleric, capronic, caprilic, valeric. Hàm
lượng các axit này khoảng 500-1000 mg/L (chiếm 10-15% hàm lượng axit tổng
trong vang). Trong đó chủ yếu là axit acetic, chiếm 90% hàm lượng các axit bay
hơi. Một số nấm men có thể sử dụng axit acetic làm cơ chất dinh dưỡng và như vậy
trong quá trình lên men, hàm lượng axit bay hơi này sẽ giảm dần.
3.1.2. Các alcohol và polyol
3.1.2.1. Ehanol
Ethanol là sản phẩm chính được tạo thành từ quá trình lên men kỵ khí của nấm
men trong môi trường dịch nước nho. Hàm lượng ethanol trong sản xuất rượu vang
có thể đạt được khoảng 15%. Hàm lượng ethanol cao hay thấp còn tùy thuộc vào
giống nấm men, tỷ lệ giống cấy, hàm lượng đường, điều kiện lên men (nhiệt độ, pH
mức độ yếm khí, mức độ sulfite hóa môi trường ).
3.1.2.2. Glycerol
Glycerol được tạo thành từ quá trình lên men ethanol. Glycerol hiện diện trong
vang khô và vang bán ngọt với hàm lượng khoảng 5-14 g/L, còn đối với vang nho
nhiễm nấm mốc Botrylic cinerea thì hàm lượng glycerol có thể lên đến 25 g/L.
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
15
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
Vang đỏ có hàm lượng glycerol cao hơn vang trắng. Sự khác nhau về hàm lượng

chất này trong vang còn phụ thuộc vào điều kiện công nghệ cụ thể ( nhiệt độ lên
men, mức độ sulfite hóa ) và đặc biệt là phụ thuộc vào từng chủng nấm men sử
dụng.
Ảnh hưởng quan trọng nhất của glycerol đối với sản xuất rượu vang là chất này
làm tăng khả năng chịu áp suất thẩm thấu của nấm men trong điều kiện lên men có
nồng độ đường cao. Ngoài ra ở hàm lượng cao, glycerol có thể làm tăng vị ngọt và
độ nhớt của vang.
3.1.2.3. Các rượu bậc cao
Các rượu bậc cao được tạo thành từ các phản ứng khử amin hoặc chuyển amin
của các axit amin, cũng có thể tạo thành từ phản ứng khử cacboxyl của các ketoacid
và khử các aldehyde trong quá trình lên men ethanol. Một số nghiên cứu cũng
chứng minh được rằng các rượu bậc cao còn được tổng hợp từ các phản ứng chuyển
hóa carbohydrate trong quá trình sinh trưởng của nấm men.
Các loại rượu bậc cao thường có mặt trong vang là n-propanol, isobutanol, n-
butanol, 2-methyl butanol, 3-methyl butanol, n-hexanol, rượu B-
phenylethylic hàm lượng các rượu này có trong vang phụ thuộc vào điều kiện lên
men dịch nho. Cụ thể:
+ Trong điều kiện lên men có O
2
sẽ tạo ra các rượu bậc cao có hàm lượng
lớn hơn ở điều kiện lên men kỵ khí hoặc lên men dưới áp lực CO
2
.
+ Lên men dưới áp suất CO
2
sẽ giảm được hàm lượng rượu bậc cao, đặc biệt
là 2 loại rượu isobutyric và amylic, nâng cao được hàm lượng của B-phenylethylic.
Điều này có tác dụng cải thiện chất lượng rượu vang, vì rượu isobutyric và amylic
ảnh hưởng xấu đến mùi vị của vang và cả 2 loại rượu này lại chiếm tới 90% khối
lượng tất cả rượu bậc cao có trong vang.

Việc bố sung các muối amoni vào môi trường nghèo nitơ có thể giảm hàm lượng
các rượu bậc cao đi 1,4-1,7 lần. Khi thêm α-alanine, acid α-amylobutyric, leucine,
isoleucine và valine vào môi trường thì sẽ thúc đẩy quá trình sinh tổng hợp các rượu
bậc cao có cấu trúc tương ứng với các axit amin đó, ngoài ra còn tạo ra hàng loạt
các rượu bậc cao khác.
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
16
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
3.1.3. Các hợp chất carbonyl
3.1.3.1. Các andehyde
Các andehyde hay gặp ở vang là aldehyde acetic, propionic, butyric, valeric, ở
nồng độ cao các andehyde có mùi rất gắt. khi pha loãng, trừ andehyde acetic, các
andehyde còn lại có mùi dễ chịu của các mùi hương trái cây tự nhiên.
Acetaldehyde là thành phần cacbonyl được tạo thành tương đối phổ biến được
tìm thấy trong rượu vang với hàm lượng khoảng 10-75 mg/L. Ngưỡng cảm nhận
của nó là 100 mg/L. Sự có mặt của acetaldehyde là yếu tố hoàn toàn không mong
muốn trong sản xuất rượu vang vì chất này tạo thành từ phản ứng oxi hóa ethanol,
do vậy chúng có thể làm tiêu hao một lượng ethanol sinh ra bởi nấm men trong điều
kiện thích hợp (khi có mặt của oxi không khí). Sự hiện diện của aldehyde còn giúp
nhà sản xuất đánh giá được mức độ oxi hóa của dịch lên men và đưa ra giải pháp
khắc phục khi cần thiết.
Mặt khác, do trong cấu trúc phân tử có nhóm C=O nên acetaldehyde có thể làm
giảm hàm lượng SO
2
tự do trong dịch lên men bằng cách tạo liên kết với chất này,
từ đó làm giảm tác dụng ức chế của chất này lên vi sinh vật. Bên cạnh đó,
acetaldehyde còn có khả năng chống lại tác động của SO
2
lên các chất màu nên tạo
điều kiện thuận lợi cho các phản ứng ngưng tụ polyphenol trong vang như tanin,

catechin, anthocyanin tạo thành các phức chất màu bền vững.
3.1.3.2. Acetoin và diacetyl
Các nghiên cứu cho thấy hai chất này điếu có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng
rượu vang mặc dù số lượng chúng tạo ra trong vang không lớn lắm: acetoin từ 2-84
mg/L và diacetyl từ 0,1-1,8 mg/L. Hàm lượng acetoin và diacetyl tạo thành còn phụ
thuộc vào nhiều yếu tố như nồng độ đường ban đầu và chủng nấm men sử dụng.
nếu nồng độ đường càng cao (2,5-10,0 /100 ml) thì diacetyl sẽ tích tụ càng nhiều.
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
17
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
Hình 3.1. Đường chuyển hóa acid citric thành diacetyl, acetoin và 2,3-
buthanediol
Sự có mặt của chúng trong vang có hai khả năng: ảnh hưởng lớn đến hương vị
vang và những biến đổi hóa sinh. Diacetyl ở nông độ thấp làm cho vang có mùi đặc
trưng, nhưng ở hàm lượng lớn hơn 1mg/l sẽ làm cho vang có mùi vị chua oxi hóa.
Sự tạo thành diacetyl và acetoin trong lên men còn có mối quan hệ tương tác với
hàm lượng sulfite hóa trong dịch quả. Nếu dịch quả không được sunfite hóa thì có
thể dẫn đến sự tạo thành acetoin có hàm lượng tối đa vượt quá 2 lần so với dịch quả
được sunfite hóa.
3.1.4. Các ester
Các ester được tạo thành trong quá trình lên men rượu vang với một lượng đáng
kể và được xem như là những hợp chất quan trọng trong việc hình thành hương vị
đặc trưng cho vang .
Trong số các ester được tạo thành từ nấm men, ethylcetate là chất có hàm lượng
cao và vượt trội hơn những ester còn lại cũng như những hợp chất hương khác.
Hàm lượng của ethylacetate có trong vang khoảng 22,5-63,5 mg/L. Nó góp phần
tạo nên hương vị trái cây tự nhiên cho vang. Hàm lượng của chúng còn tùy thuộc
vào giống nấm men, điều kiện lên men và mức độ oxi hóa của môi trường. Nếu môi
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
18

Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
trường có thế oxi hóa càng cao thì lượng acetic tạo thành càng nhiều. acid acetic sẽ
phản ứng với ethanol do nấm men tạo ra ethylacetate. Tuy nhiên mức độ oxi hóa
của môi trường quá cao thì cũng có thể làm giảm hiệu suất sinh tổng hợp ethanol
của nấm men. Vì vậy, ta cần đảm bảo điều kiện lên men được kiểm soát ở mức oxi
hóa vừa phải.
Trong lên men vang tích tụ cả các ester có độ sôi thấp lẫn ester có độ sôi cao
(ester ethyl của các acid caprotanic, caprilatic, caprinic, isoamulcaproic và các acid
béo linolevic, linolenovic ). số lượng các ester này phụ thuộc vào điều kiện lên
men hiếu khí hay kị khí và lên men dưới áp lực CO
2
. Vang non được lên men dưới
áp lực CO
2
sẽ làm cho hàm lượng các ester có độ sôi cao nhiều hơn.
3.1.5. Lipid
Lipid trong vang do có hai nguồn gốc: từ quả và từ sự trao đổi chất của nấm
men. Loại quả có chứa chất béo thì sau lên men chính, các chất béo này ít bị biến
đổi sẽ được chuyển vào trong vang non. Trên bề mặt quả nho thường có phủ một
lớp sáp này có thể rơi vào dịch quả. Thành phần chính của chất sáp này là ester giữa
axit linolevic và các rượu. Trong vang, người ta tìm thấy hàm lượng acid béo có
nhiều hơn trong dịch quả do kết quả của quá trình sinh tổng hợp chất béo của nấm
men. Thật vậy, trong dịch nước nho chưa lên men hàm lượng lipid tổng là 50mg/L
còn trong dịch lên men chính hàm lượng lipid tới 73-113 mg/L.
3.1.6. Các hợp chất chứa lưu huỳnh
3.1.6.1. Sulfuahydryl
Các hợp chất có mang nhóm –SH (sulfuahydryl) sinh ra trong quá trình trao đổi
chất của nấm men và được nấm men tiết vào môi trường trong quá trình lên men.
Các hợp chất này bao gồm các chất như glutation và cysteine được tiết vào môi
trường sẽ làm giảm thế oxi hóa – khử (chỉ số này rất quan trọng trong quá trình lên

men và tàng trữ rượu vang). Sự thay đổi thế oxi hóa – khử (Eh) trong quá trình lên
men phụ thuộc vào tốc độ sinh sản của nấm men và mức độ tăng sinh khối. Eh bắt
đầu giảm ở thời điểm nấm men sinh sản, khi nhu cầu oxi là tối đa. Người ta nhận
thấy rằng, trong dịch lên men được sulfite hóa thế oxi hóa – khử giảm khá mạnh.
Các hợp chất –SH thuộc loại các chất có tính khử cao. Sự có mặt của những chất
này góp phần vào việc bảo vệ, trước hết là các cấu tử hương khỏi bị tác dụng của
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
19
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
các tác nhân oxi hóa. Hàm lượng các chất khử này không giống nhau ở các loại quả
nguyên liệu và ở các loại vang lên men trong điều kiện thường cũng như vang lên
men trong điều kiện dưới áp lực CO
2
. vang non thu nhận bằng phương pháp lên
men dưới áp lực CO
2
thì hàm lượng các hợp chất sulfuahydryl tăng lên khoảng 245
mg/L, trong đó hàn lượng glutation khử là 98 mg/L. nhưng trong lên men bình
thường các hàm lượng của các hợp chất trên tương ứng chỉ đạt 113 và 6 mg/L.
3.1.6.2. Sulfuahydro (H
2
S)
Hợp chất này có khả năng tạo mùi khó chịu cho vang. Nếu hàm lượng của nó
vượt quá 0,005 mg/L thì có thể làm giảm chất lượng cảm quan của vang. Sự sinh
tổng hợp H
2
S bởi nấm men trong lên men ethanol tùy thuộc vào từng chủng nấm
men trong lên men ethanol tùy thuộc vào từng chủng nấm men sử dụng và nhiệt độ
môi trường.
Nấm men có thể chuyển hóa S và SO

2
thành H
2
S. Cysteine, acid aspartic,
glutamic, glycerin, histidine, omithine, serine, threonine kích thích tạo thành H
2
S.
các chất methionine, acid pantothenic, vitamin B6 lại kìm hãm sự tích tụ H
2
S. Sự
tạo thành H
2
S của mỗi chủng nấm men phụ thuộc vào đặc tính di truyền. có thể
dùng hỗn hợp các chủng nấm men có khả năng và không có khả năng khử sulfate
trong lên men sẽ làm giảm nồng độ H
2
S được tạo thành trong môi trường.
3.1.6.3. Sulfur dioxide (SO
2
)
Trong quá trình lên men sẽ sử dụng một lượng nhỏ sulfate trong môi trường và
khử chất này thành sulfite. Một số nấm men có khả năng sinh tổng hợp sulfur
dioxide từ α-cysteine hoặc glutation. Các chủng nấm men thuộc loài saccharomyces
bayanus có thể tạo ra sulfur dioxide nhiều hơn các chủng thuộc loài saccharomyces
cerevisiae. Hàm lượng sulfate trong dịch lên men càng cao thì sulfur dioxide tạo
thành cang nhiều.
3.1.7. Các hợp chất polyphenol
3.1.7.1. Các chất màu trong vang bao gồm 2 nhóm: anthocyane và flavones
*Anthocyane
Các hợp chất anthocyanes còn được gọi là các anthocyanosides vì là mono hay

diglucoside của gốc đường glucose, galactose kết hợp với anthocyanidin tạo màu
đỏ, xanh, tím và các màu trung gian. Màu của anthocyanin phụ thuộc vào pH của
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
20
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
môi trường. Ở pH axit, các anthocyane cho màu đỏ, pH axit yếu thì dạng không
màu chiếm ưu thế. Ở pH cao, anthocyane chuyển sang màu xanh da trời rồi xanh
lục. Có nhiều loại hợp chất anthocyane, thường gặp nhất là pelargonidol, cyanidol
và definidol.
Hình 3.2: Các loại anthocyanin (a) và anthocyanes (b)
* Flavones
Các flavones cũng xó bản chất là glucoside tạo màu cho dich nho và vang.
Thuộc nhóm này có kaempferol (monogluconosate), quercetine (monoglucoside,
Monnogluconoside) và myricetine (monoglucoside). Myricetine không có trong nho
xanh.
Hình 3.3: Công thức cấu tạo của các hợp chất Flavones
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
21
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
3.1.7.2. Tannin
Trong các thập kỷ qua, thành phần polyphenolic trong nho rất 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 xuất phát từ chữ “tanning” có nghĩa là
thuộc da vì tanin có khả năng phản ứng và kết tủa với các protein có trong da động
vật. Có 2 dạng tannin:
+ Tannin thủy phân: có nguồn gốc từ các axit phenolic như là các axit gallic và
acid allagic.
+ Tannin ngưng tụ: là polymer của flavan-3-ol ( epicatechin, catechin và
gallocatechin) và flavan-3,4-diol.

Tannin ở trong nho và rượu vang chủ yếu là các tannin ngưng tụ. Tannin có thể
được thêm vào rượu vang dưới dạng acid tannic (hình 3.4) để phản ứng và kết tủa
với protein và 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.
Hình 3.4: Cấu trúc phân tử của axit tannic
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
22
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
3.2. Các biến đổi trong quá trình lên men malolactic
3.2.1. Chuyển hóa carbohydrate [9]
Đường là nguồn năng lượng chính cho sự tăng trưởng của vi khuẩn, trong đó
ưu tiên sử dụng glucose và trehalose nhiều hơn những loại khác. Tuy nhiên, sự
chuyển hóa đường của các vi khuẩn lactic chưa được hoàn toàn làm sáng tỏ, đặc
biệt cho Oeni. Tùy thuộc vào loài của Lactobacilli và Cocci, hệ enzyme hoặc bởi
glycolysis (đồng hình) hoặc theo đường pentose (dị hình). Tuy nhiên, chỉ sau quá
trình tạo ra axit acetic làm tăng độ axit của rượu vang. Khi LAB nhân lên trong môi
trường, chỉ có các loại đường lên men bằng nấm men không ở lại môi trường. Nói
chung, điều này tương ứng với hàng trăm mg/L của glucose và fructose và đường
pentoza trong nho (xylose và arabinoza). Các đường còn sót lại đủ cung cấp năng
lượng cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩn và cho phép sự hình thành sinh khối
mà sau này sẽ thực hiện các MLF.
3.2.2. Chuyển hóa axit hữu cơ [9]
Sau quá trình lên men chính, các chủng vi khuẩn lactic phát triển và có khả
năng chuyển hóa axit malic và axit citric. Kết quả là các sản phẩm tạo thành mang
lại những tính chất đa dạng nề mặt cảm quan cho sản phẩm.
3.2.2.1. Biến đổi của axit malic [9]
Đây là mục đích chính của MLF. Về mặt hóa học, xảy ra phản ứng decarboxyl
axit L-malic trong rượu thành axit L-lactic. Hóa sinh, nó là kết quả của sự hoạt
động của các enzyme malolactic, là đặc tính của vi khuẩn lactic. Điều này có hiệu

ứng kép. Một mặt, nó làm tăng pH của sản phẩm. Mặt khác, nó cũng cung cấp cho
rượu một hương vị dễ chịu, thay thế vị chua gắt của các axit malic, bởi hương vị dễ
chịu của các axit lactic.
Đây là phản ứng chính mà MLF làm thay đổi các đặc tính cảm quan của rượu
vang. Nó còn là lý do tại sao quá trình lên men malolactic đặc biệt áp dụng cho hầu
hết các loại vang màu đỏ và nhiều loại rượu vang trắng. Thời gian chuyển đổi axit
malic phụ thuộc vào hàm lượng ban đầu của nó và số lượng các vi khuẩn có trong
rượu vang. Tuy nhiên, đối với cùng một lượng sinh khối được hình thành, quá trình
này có thể bị chậm lại do hậu quả của chất ức chế nhất định trong rượu vang.
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
23
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
Sau giai đoạn lên men malolactic, axit malic hầu như được chuyển hóa hoàn
toàn. Hàm lượng axit malic còn lại trong vang rất thấp, hàm lượng này thay đổi tùy
loại vang và yêu cầu công nghệ. Để đạt độ chua mong muốn cho vang người ta có
thể kiểm soát hàm lượng axit này và từ đó có thể xác định được thời điểm kết thúc
quá trình lên men malolactic.
3.2.2.2. Biến đổi hàm lượng acid lactic [9]
Sự biến đổi hàm lượng axit lactic theo quy luật ngược lại với sự biến đổi hàm
lượng axit malic. Axit lactic được sinh tổng hợp bởi vi khuẩn malolactic chủ yếu
bởi 2 con đường: lên men lactic dị hình (cơ chất là đường hexose hay pentose) và
sự chuyển hóa cơ chất L-axit malic bởi enzyme malate carboxylase. Như vậy, axit
lactic có thể tồn tại ở 2 dạng: L-và D-axit lactic, trong đó dạng L- được tổng hợp từ
con đường lên men malolactic. Hàm lượng axit lactic còn tùy thuộc vào hàm lượng
đường sót và axit malic có trong dịch lên men.
3.2.2.3. Phân hủy axit citric [7, 9, 10]
Trong khi rượu vang có chứa một vài g/L axit L-malic trước khi MLF, nó
thường chỉ chứa khoảng 200 mg/L và 300 mg/L axit citric. Mặc dù axit citric chỉ
xuất hiện ở nồng độ thấp nhưng nó có tầm quan trọng đáng kể. Một mặt, con đường
trao đổi chất của nó dẫn đến sản xuất axit acetic, nói cách khác, nó làm tăng tính

axit dễ bay hơi của rượu. Tuy nhiên, ý nghĩa quan trọng nhất gắn liền với quá trình
lên men của citric là diacetyl và sản xuất acetonic và các hợp chất khác, có ảnh
hưởng đến hương vị rượu vang.
Ở mức thấp (5 mg/L), diacetyl được xem là làm tăng hương thơm rượu vang
vì nó có đặc tính caramel, mặc dù ở các mức trên 5 mg/L nó có thể tạo ra cường độ
cao hoặc hương vị bơ, và được coi là hư hỏng. Nồng độ của diacetyl trong rượu
vang phụ thuộc vào nhiều yếu tố: chủng vi khuẩn, độ pH, hàm lượng SO
2
(Martineau và Henick-Kling 1995; Nielsen và Richelieu 1999). Ngưỡng cảm giác
cho hợp chất này có thể khác nhau tùy thuộc nhất định vào mức độ của các thành
phần rượu vang, chẳng hạn như SO
2
. Nó cũng có thể là sản phẩm của quá trình
chuyển hóa axit citric khi tất cả các axit malic đã được sử dụng hết. Tuy nhiên,
diacetyl hiếm khi làm hư hỏng rượu đến mức không sử dụng được.
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
24
Đồ án môn học GVHD: KS. Phạm Trần Thùy Hương
Hình 3.5 Trao đổi chất của vi khuẩn lactic lên men dị hình
3.2.3. Trao đổi chất của hợp chất phenolic [4, 9]
Đến nay, hầu hết các nghiên cứu về sự tương tác giữa các hợp chất phenolic và
LAB trong các loại rượu vang được giới thiệu. Các quá trình chuyển hóa của axit
hydroxycinnamic (axit ferulic và coumaric) bởi loài vi khuẩn khác nhau, dẫn đến sự
hình thành các hợp chất của phenol dễ bay hơi (4-ethylguaiacol và 4-ethylphenol).
Các dẫn xuất có thể có một ảnh hưởng đáng kể đến hương thơm rượu vang vì chúng
được xem là nguồn phenolic của rượu vang, do mùi thơm đặc trưng và ngưỡng phát
hiện của chúng thấp (Cavin và cộng sự, 1993). Trong các loại rượu vang, lượng các
hợp chất này nói chung là thấp và thường giới hạn bởi nồng độ các tiền chất của
chúng.
Hình 3.6 sơ đồ chuyển hóa p-coumaric acid thành 4-ethylphenol

3.2.4. Trao đổi chất của axit amin [9]
Cysteine và methionine được chuyển hóa bởi vi khuẩn từ các hợp chất sunfat
khác nhau, bao gồm sunfua hydro và methanethiol. Sự chuyển hóa của methionine
SVTH: Phạm Thị Minh Tâm Lớp: CNTP 41
25