Ảnh hưởng của điều kiện môi trường tới quá trình lên men rượu vang sim

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
----------

PHẠM THỊ HUYỀN

ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN MÔI
TRƯỜNG TỚI QUÁ TRÌNH LÊN MEN
RƯỢU VANG TỪ SIM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: VI SINH VẬT HỌC
Người hướng dẫn khoa học

TS. NGUYỄN QUANG THẢO

HÀ NỘI, 2016


LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy giáo, TS.
Nguyễn Quang Thảo, vụ Khoa học và Công nghệ, Bộ Công Thương và cô
giáo, PGS. TS. Đinh Thị Kim Nhung, Giảng viên chính, tổ Thực vật – Vi
sinh, Trường Đại hoc Sư phạm Hà Nội 2, người đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ
em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài này.
Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong tổ bộ

môn Thực vật – Vi sinh, Khoa Sinh – KTNN, trường Đại học sư phạm Hà
Nội đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt kinh nghiệm trong suốt thời gian
thực hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu nhà trường, Ban Chủ nhiệm
khoa Sinh – KTNN, Trung tâm thông tin thư viện, Phòng thí nghiệm Vi sinh
vật trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn
thành khóa luận này.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân,
những người đã luôn quan tâm, động viên, khích lệ, giúp đỡ em trong suốt
quá trình học tập, lựa chọn, tiến hành và hoàn thiện đề tài.
Mặc dù đã cố gắng nhưng đề tài của em không tránh khỏi còn nhiều
thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy

cô, các bạn sinh viên để đề tài được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 28 tháng 4 năm 2016
Sinh viên
Phạm Thị Huyền


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những gì viết trong khóa luận này đều là sự thật. Đây
là kết quả của riêng tôi. Tất cả các số liệu trong bảng biểu và hình ảnh đều
được thu thập từ thực nghiệm, qua xử lý thống kê, không có số liệu sao chép
hay bịa đặt, không trùng với kết quả của bất kỳ tác giả nào đã công bố.

Trong đề tài, tôi có sử dụng một số dẫn liệu của một số tác giả khác, tôi
xin phép các tác giả được trích dẫn để bổ sung cho luận văn của mình.
Nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Xin trân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 28 tháng 04 năm 2016
Sinh viên

Phạm Thị Huyền


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1

1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................. 2
3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................... 2
5. Điểm mới của đề tài ................................................................................... 3
NỘI DUNG ....................................................................................................... 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................... 4
1.1. Tổng quan về đối tượng .......................................................................... 4
1.1.1. Sơ lược về cây sim .......................................................................... 4
1.1.2. Thành phần, cấu tạo và công dụng của quả sim ............................. 4
1.2. Khái quát chung về lên men rượu vang .................................................. 5
1.2.1. Khái niệm rượu vang ...................................................................... 5

1.2.2. Thành phần và giá trị dinh dưỡng của rượu vang ........................... 5
1.2.3. Nguyên liệu sản xuất rượu vang ..................................................... 6
1.2.4. Phân loại vang ................................................................................. 6
1.3. Hệ vi sinh vật tham gia vào quá trình lên men ...................................... 7
1.3.1. Nấm men ........................................................................................ 7
1.3.2. Vi khuẩn .......................................................................................... 9
1.3.3. Nấm mốc ....................................................................................... 10
1.3.4. Các vi sinh vật làm hỏng vang ..................................................... 10
1.3.5. Bệnh vang ..................................................................................... 10
1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của tế bào nấm
men ........................................................................................................ 11
1.4.1 Nguồn cacbon ................................................................................ 11

1.4.2. Nguồn nitơ vô cơ........................................................................... 11


1.4.3. Nguồn photpho vô cơ .................................................................... 11
1.4.4. Nguồn oxi ...................................................................................... 11
1.4.5 Các nguyên tố khoáng .................................................................... 12
1.5. Yêu cầu của việc lựa chọn chủng nấm men lên men vang ................... 12
1.6. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men......................................... 12
1.6.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ ................................................................ 12
1.6.2. Ảnh hưởng của nồng độ cồn ......................................................... 13
1.6.3. Ảnh hưởng của pH ........................................................................ 13
1.6.4. Ảnh hưởng của hàm lượng đường và men giống ......................... 13

1.6.5. Ảnh hưởng của thời gian lên men ................................................ 14
1.6.6. Những biến đổi sinh lý, sinh hóa, vi sinh trong quá trình lên
men rượu vang .............................................................................. 14
1.7. Tổng quan tình hình sản xuất trong nước và ngoài nước ..................... 15
1.7.1. Tình hình sản xuất rượu vang trên thế giới ................................... 15
1.7.2. Tình hình sản xuất rượu vang trong nước..................................... 16
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............. 18
2.1. Đối tượng ngiên cứu ............................................................................. 18
2.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị ................................................................ 18
2.2.1. Hóa chất ........................................................................................ 18
2.2.2. Dụng cụ thiết bị ............................................................................. 18
2.3. Môi trường ............................................................................................ 19

2.3.1. Môi trường Hansen (môi trường phân lập, MT1) ......................... 19
2.3.2. Môi trường nhân giống (môi trường 2, MT2) .............................. 19
2.3.3. Môi trường lên men (Môi trường 3, MT3) ................................... 19
2.4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 19
2.4.1. Các phương pháp vi sinh............................................................... 19
2.4.2. Phương pháp hóa học .................................................................... 22
2.4.3. Phương pháp xử lý kết quả thu được bằng thống kê toán học...... 23


2.5. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 24
2.6. Địa điểm nghiên cứu ............................................................................. 24
2.7. Thời gian nghiên cứu ............................................................................ 24

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 25
3.1. Phân lập, tuyển chọn chủng nấm men có khả năng lên men vang
sim ......................................................................................................... 25
3.1.1. Phân lập chủng nấm men S.cerevisiae từ dịch siro sim ................ 25
3.1.2. Tuyển chọn chủng nấm men có khả năng lên men vang sim ....... 29
3.1.3. Xác định tên khoa học của chủng nấm men M2 ........................... 35
3.2. Nghiên cứu động thái phát triển của chủng nấm men S. cerevisiae
M2 trong môi trường nhân giống .......................................................... 36
3.3. Nghiên cứu động thái lên men vang sim của chủng nấm men S.
cerevisiae M2 ........................................................................................ 39
3.4. Ảnh hường của điều kiện môi trường tới quá trình lên men vang
sim ......................................................................................................... 41

3.4.1. Nhiệt độ ......................................................................................... 41
3.4.2. pH .................................................................................................. 43
3.4.3. Tỷ lệ men giống ............................................................................ 45
3.5. Lên men với quy mô phòng thí nghiệm và xây dựng quy trình sản
xuất rượu vang sim................................................................................ 47
3.5.1. Lên men với quy mô phòng thí nghiệm ........................................ 47
3.5.2. Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất rượu vang sim .......... 48
3.5.3. Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất rượu vang sim ............... 49
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................. 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 52

BẢNG CHỮ CÁI VIẾT TẮT TRONG KHÓA LUẬN

1. SLTB

: Số lượng tế bào

2. Nxb

: Nhà xuất bản

3. TĐC

: Trao đổi chất

4. S.cerevisiae

: Saccharomyces cerevisiae

5. h

: Giờ

6. HL

: Hàm lượng

7. TB/ml

: Tế bào/ml

8. ĐHSP

: Đại học sư phạm

9. tr

: trang

10. CNS

: Chất nguyên sinh

11. MT

: Môi trường

12. STT

: Số thứ tự

13. KHV

: Kính hiển vi

14 VSV

: Vi sinh vật


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Sản lượng vang tại một số quốc gia trên thế giới(1990 - 2000)
(triệu hectolit).................................................................................. 16
Bảng 3.1. Kết quả phân lập các chủng nấm men ............................................ 27
Bảng 3.2. Đặc điểm hình thái tế bào học của 3 chủng nấm men M1, M2,
M3 ................................................................................................... 28
Bảng 3.3. Nghiên cứu khả năng sinh trưởng của 3 chủng M1, M2, M3 ........ 29
Bảng 3.4. Thử hoạt lực lên men của 3 chủng nấm men M1, M2, M3 ............ 30
Bảng 3.5. Khả năng lên men của 3 chủng nấm men M1, M2, M3 ................. 31
Bảng 3.6. Khả năng lên men các loại đường khác nhau của 3 chủng nấm
men .................................................................................................. 32
Bảng 3.7. Khả năng lên men ở các độ pH khác nhau của 3 chủng nấm
men M1, M2, M3 ............................................................................ 33

Bảng 3.8. Khả năng tạo hương thơm và độ trong của 3 chủng nấm men ....... 34
Bảng 3.9. Tổng hợp kết quả tuyển chọn chủng nấm men ............................... 34
Bảng 3.10. Động thái phát triển của chủng nấm men S. cerevisiae M2
trong môi trường nhân giống .......................................................... 37
Bảng 3.11. Sự biến đổi hàm lượng đường và hàm lượng cồn trong quá
trình lên men vang sim .................................................................... 39
Bảng 3.12. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình lên men vang sim. ............ 41
Bảng 3.13. Ảnh hưởng của pH tới quá trình lên men vang sim ..................... 43
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của tỷ lệ men giống đến sự biến động số lượng tế
bào trong thời gian 72 giờ của chủng S.cerevisiae M2 ................... 45
Bảng 3.15. Ảnh hưởng của tỷ lệ men giống tới quá trình lên men vang
sim ................................................................................................... 46

Bảng 3.16. Kết quả phân tích rượu thành phẩm ............................................. 47


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cây sim vào vụ thu hoạch ................................................................. 4
Hình 1.2. Sản phẩm rượu vang sim................................................................. 17
Hình 1.3. Một số sản phẩm rượu vang sim trong nước .................................. 17
Hình 3.1. Quả sim thu mẫu ............................................................................. 25
Hình 3.2. Các chủng nấm men phân lập được trên môi trường thạch đĩa ...... 26
Hình 3.3. Chủng nấm men M1, M2, M3 trên môi trường thạch nghiêng....... 28
Hình 3.4. Hình thái tế bào học của 3 chủng nấm men M1, M2, M3. ............. 28
Hình 3.5. Biểu đồ biểu diễn chiều cao cột kết lắng của 3 chủng nấm men

M1, M2, M3....................................................................................... 32
Hình 3.6. Chủng M2 trên kính hiển vi quang học độ phóng đại 1000 lần ..... 35
Hình 3.7. Chủng nấm men M2 trên môi trường thạch nghiêng ...................... 35
Hình 3.8. Biểu đồ biểu diễn động thái phát triển của chủng nấm men
S.cerevisiae M2 trong môi trường nhân giống ................................. 37
Hình 3.9. Biểu đồ biểu diễn sự biến đổi hàm lượng chất khô và hàm
lượng cồn trong quá trình lên men vang sim .................................... 40
Hình 3.10. Biểu đồ biểu diễn động thái lên men vang sim của chủng S.
cerevisiae M2 .................................................................................... 40
Hình 3.10. Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình lên
men vang sim sau 7 ngày .................................................................. 42
Hình 3.11. Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình lên

men vang sim sau 14 ngày ................................................................ 42
Hình 3.12. Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của pH tới quá trình lên men
vang sim sau 7 ngày .......................................................................... 44
Hình 3.13. Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của pH tới quá trình lên men
vang sim sau 14 ngày ........................................................................ 44


Hình 3.14. Động thái sinh trưởng của chủng nấm men S.cerevisiae M2 ở
các tỷ lệ men giống khác nhau .......................................................... 46
Hình 3.15. Quy trình công nghệ sản xuất rượu vang sim. .............................. 49

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Từ xa xưa, con người đã biết cách tạo ra rượu và sử dụng rượu mặc dù
chưa hiểu biết rõ bản chất và quá trình tạo ra rượu. Rượu đã trở thành một thứ
đồ uống phổ biến và ưa chuộng trên toàn thế giới. Con người đã uống và
thưởng thức rượu vang cách đây gần 5000 năm. Lịch sử của rượu vang và
cách làm rượu vang là một nền văn minh có từ lâu đời. Việc khám phá ra
rượu vang đầu tiên cũng là một cách tình cờ khi người ta nếm thử quả nho
chín lên men mà lúc đầu thường mang đổ bỏ. Rượu vang ban đầu là phương
pháp chiết xuất rượu từ cây nho.
Hằng năm trên thế giới xuất khoảng 29 tỷ lít rượu vang. Trong đó các
nước sản xuất nhiều nhất là: Pháp, Ý, Angiêri. Do nguồn gốc hình thành và

nguồn nguyên liệu của đa số các loại rượu vang trên thế giới đều sản xuất từ
quả nho nên trong tiềm thức của người dân khái niệm rượu vang đồng nghĩa
với vang nho. Ở các nước nhiệt đới nóng ẩm như nước ta thì do điều kiện diện
tích trồng nho còn hạn hẹp, chất lượng quả nho thấp mà các loại hoa quả nhiệt
đới có chứa hàm lượng đường, axit amin, vitamin, khoáng chất… lại vô cùng
phong phú. Vì vậy, người ta nghĩ đến việc sản xuất rượu vang từ các loại quả
nhiệt đới khác nhau: mơ, táo, dứa, xoài, chanh leo, sim, hibiscus… có chất
lượng cao và mang hương vị đặc trưng. Những sản phẩm hoa quả được ủ sau
khi thành phẩm có độ cồn từ 8,5 độ trở lên được xem là vang.
Ở Việt Nam, ngành sản xuất rượu vang mới thực sự bắt đầu từ những
năm 80 của thế kỷ XX và được đánh dấu bằng sự ra đời của nhà máy vang
Thăng Long, sau đó là một số nhà máy khác: vang Gia Lâm, vang Đà Lạt…

Giá thành của rượu vang sản xuất trong nước sẽ thấp hơn so với vang nhập từ
nước ngoài và vì vậy càng tăng tính cạnh tranh và thúc đẩy sự phát triển của
ngành công nghiệp rượu vang trong nước.

1


Sim là một loại quả rất phổ biến ở khu vực trung du và miền núi phía
bắc, đây là loại nguyên liệu rẻ tiền, có hàm lượng dinh dưỡng cao. Rượu vang
sim là một thức uống có nồng độ cồn thấp, mang hương vị thơm ngon đặc
trưng và có nhiều tác dụng bổ ích cho cơ thể. Sản xuất rượu vang từ quả sim
sẽ làm phong phú thêm chủng loại rượu vang của Việt Nam, rượu sim có hàm

lượng dinh dưỡng cao, bồi bổ sức khỏe và tăng thêm thu nhập cho nông dân.
Để tạo ra rượu vang sim có chất lượng tốt phụ thuộc rất nhiều vào chủng nấm
men lên men rượu vang sim và điều kiện môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến
quá trình lên men. Xuất phát từ thực tiễn với những quan điểm trên tôi quyết
định chọn và tiến hành nghiên cứu đề tài ‘‘Ảnh hưởng của điều kiện môi
trường tới quá trình lên men rượu vang sim’’.
2. Mục đích nghiên cứu
Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện môi trường tới quá trình lên men rượu
vang sim từ đó làm cơ sở xây dựng quy trình công nghệ sản xuất rượu vang
sim.
3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Phân lập, tuyển chọn chủng nấm men có khả năng lên men vang

sim.
3.2. Nghiên cứu động thái phát triển của chủng nấm men S. cerevisiae đã
tuyển chọn trong môi trường nhân giống và động thái lên men của chủng này.
3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình lên men
vang sim: Nhiệt độ, pH, tỷ lệ men giống.
3.4. Ứng dụng lên men vang sim và xây dựng quy trình sản xuất vang
sim ở quy mô phòng thí nghiệm.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học: Tìm được điều kiện môi trường lên men vang sim,
phù hợp với công nghệ và chất lượng sản phẩm.

2

- Ý nghĩa thực tiễn: Tận dụng nguồn nguyên liệu có sẵn của địa
phương, tạo ra một sản phẩm rượu vang có hương vị thơm ngon phù hợp với
thị hiếu của người tiêu dùng, góp phần làm phong phú thị trường rượu vang
trong nước và nâng cao thu nhập cho đồng bào dân tộc vùng cao.
5. Điểm mới của đề tài
Đề tài đã phân lập, tuyển chọn được chủng nấm men S. cerevisiae M2 có
khả năng lên men vang sim. Đã xác định được nhiệt độ: 28-300C, pH: 4-4.5,
tỷ lệ giống bổ sung ban đầu: 10% thích hợp cho quá trình sinh trưởng và phát
triển của chủng nấm men S. cerevisiae M2 lên men vang sim. Xây dựng quy
trình lên men rượu vang sim ở quy mô phòng thí nghiệm.

3


NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về đối tượng
1.1.1. Sơ lược về cây sim
Cây sim tên khoa học là
Rhodomyrtus
Hassk.

tomentosa

Ngành

Ngọc

(Ait.)
Lan

(Magnoliophyta) » Lớp Ngọc Lan
(Magnoliopsida) » Phân Lớp Hoa
Hồng

(Rosidae)

»

Bộ

Sim

(Myrtales) » Họ Sim (Myrtaceae) »
Chi Rhodomyrtus cùng họ với ổi,

Hình 1.1. Cây sim vào vụ thu hoạch

mận trám. Ngoài ra, còn có tên gọi khác là là hồng sim, đào kim nang, mác
nim, piểu ním…
1.1.2. Thành phần, cấu tạo và công dụng của quả sim
Cấu tạo: Qủa mọng, lạc, mềm và thơm. Màu tím đỏ thẫm, hạt xếp thành
hai dãy trong mỗi ô.
Thành phần hóa học: Qủa sim có chứa các flavon-glucosid, malvidin- 3
glucosid, các hợp chất phenol, các axit amin, đường và axit hữu cơ.
Công dụng: Cây Sim mọc nhiều ở đồi núi hoặc được trồng làm cảnh. Đã
từ rất lâu sim được ghi nhận như là một biểu tượng của tình yêu và sự tin cậy,
gắn liền với tình cảm của con người. Qủa sim có chứa anthocyanin, tannin và

đường. Theo Đông y, tất cả các bộ phận của cây đều có thể dùng làm thuốc.
Trong đó, quả sim vị ngọt chát, tính bình. Qủa tươi hoặc khi ủ thành rượu sim
có thể xem như vị thuốc chữa bệnh suy nhược thần kinh, có tác dụng dưỡng
huyết, chỉ huyết (cầm máu), cố tinh, dùng chữa các chứng huyết hư, thổ
huyết, mũi chảy máu, tiểu tiện ra máu, kiết lỵ, di tinh, băng huyết…

4


Màu tím của trái sim còn tốt cho những bệnh nhân bị các chứng nổi tĩnh
mạch xanh dưới da. Nhiều tài liệu cho thấy các loại quả có màu tím, xanh,
trắng chứa nhiều chất flavonoid, đặc biệt các loại quả chứa nhiều sắc tố như

proanthocyanidin và anthocyanidin mang lại màu xanh tím đặc trưng trong
trái sim là những chất có hoạt tính cao và tăng cường tính bền chắc cho hệ
thống mạch máu. Sử dụng các loại quả này còn giảm được nguy cơ nhiễm
trùng đường tiết niệu và cải thiện độ chắc của răng. Các chất có màu tím (có
trong nhóm phytochemical) còn làm giảm cholesterol, triglyceride và
thromboxane (là những thành phần tham gia vào sự phát triển tim mạch) trong
máu, ngăn ngừa các bệnh tim mạch, đột quỵ và còn có khả năng chống sự lão
hóa, già nua của tế bào (Nguyễn Minh Thủy, 2009).
1.2. Khái quát chung về lên men rượu vang
1.2.1. Khái niệm rượu vang
Rượu vang (còn gọi là rượu chát, tiếng anh là wine) là một loại đồ uống
có cồn được lên men từ nước nho hoặc các loại quả khác. Nấm men chuyển

hóa đường trong quả thành rượu và carbon dioxide. Các giống quả khác nhau
và chủng nấm men khác nhau tạo thành các dạng khác nhau của rượu vang.
Các dạng rượu vang nổi tiếng là kết quả của sự tương tác rất phức tạp giữa
phát triển sinh hóa của quả, các phản ứng liên quan đến quá trình lên men,
cùng với sự can thiệp của con người trong quá trình tổng thể.
1.2.2. Thành phần và giá trị dinh dưỡng của rượu vang
Ethanol: Là thành phần chính của rượu vang. Độ cồn trong rượu vang từ
10-15%V, tùy theo công nghệ và độ đường trong quả nho.
Đường: Đường trong rượu vang từ 6,2 g/l – 13,2 g/l, chủ yếu là đường
fructozo, glucozo và một ít galactozơ.
Khoáng: Chứa một lượng phong phú các loại muối với hàm lượng thấp,
giữ vai trò làm tăng hương vị và giá trị dinh dưỡng của rượu vang.

5


Vitamin: Vitamin có trong nước quả ít bị quá trình lên men phân hủy.
Axitamin: Có vai trò quan trọng đối với sự sinh sản và phát triển của nấm
men. Ngoài lượng axitamin có sẵn trong dịch quả, quá trình lên men vang
cũng tạo thêm một số axitamin đã làm cho vang thành phẩm có hương vị đặc
trưng. Các axitamin như: lizin, treonin, valin,… [17].
1.2.3. Nguyên liệu sản xuất rượu vang
Có rất nhiều nguồn nguyên liệu để sản xuất rượu vang. Trên thị trường
quốc tế có thể nói nho là nguyên liệu phổ biến cho sản xuất rượu vang nho

nhưng hiện nay rượu vang lên men từ các loại quả nhiệt đới khác cũng đang
phát triển mạnh.
Nho: chất lượng tốt, hương vị đậm đà, vị ngọt, nóng của cồn cân đối với
vị chua chát của axit. Thành phần hóa học của nho có (%): 10-26 đường
(glucozơ, fructozơ, saccarozơ); 0,5-0,7 axit hữu cơ (axit tactaric, axit malic);
0,1-0,9 các chất protein; 0,1-0,5 chất khoáng; có các vitamin C, B1, B2, cùng
các chất thơm.
Ngoài nho các loại quả khác như: dâu, dứa, mơ, mận, táo, sim cũng là
nguyên liệu để sản xuất rượu vang [24].
Thành phần hóa học của quả, điều kiện chăm sóc, khí hậu có ảnh hưởng
lớn đến chất lượng rượu vang.
1.2.4. Phân loại vang

Có nhiều cách phân loại rượu vang khác nhau dựa vào màu sắc, đặc
điểm chủng trái cây, nhà sản xuất, công nghệ sản xuất.
Theo màu sắc:
- Vang trắng ( Aliwen trắng): Vang chiết xuất từ trái nho trắng.
- Vang đỏ (Aliwen đỏ): Vang chiết xuất từ trái nho đỏ
- Vang hồng (Aliwen hồng): Vang pha trộn chiết xuất từ nho đỏ và nho trắng.
Theo hàm lượng đường trong rượu:

6


- Vang khô: Trong rượu vang hầu như không có đường.

- Vang ngọt: Hàm lượng đường trong vang khoảng 14-20% g/l, dùng để
khai vị.
- Vang bán khô: Hàm lượng đường trong vang từ 9-12%, thấp hơn vang
ngọt.
Theo xu hướng chung vang được chia thành hai nhóm chính:
- Vang không có gas: tức là trong vang thành phần không có CO2.
- Vang có gas: trong vang thành phẩm có CO2: vang bọt, sâm banh[24].
1.3. Hệ vi sinh vật tham gia vào quá trình lên men
1.3.1. Nấm men
1.3.1.1. Sơ lược về nấm men
Nấm men là tên chung chỉ nhóm nấm men có cấu tạo và sinh sản bằng
cách nảy chồi, cũng có khi theo hình thức phân cắt tế bào. Chúng phân bố

rộng rãi khắp nơi: trong đất trồng cây, nơi trồng hoa quả, nơi sản xuất rượu
vang, nhất là trong môi trường chứa đường và pH thấp [6].
1.3.1.2. Hình thái và cấu trúc của tế bào nấm men S.cereciviae
- Hình thái: Tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae (S.cerevisiae) có
dạng hình trứng, hình ovan. Kích thước nấm men 2-8µm x 4-10µm. Nấm
men có hình tròn, màu trắng đục hoặc vàng nhạt, bề mặt lồi và căng. Hình
dạng có thể thay đổi theo điều kiện nuôi cấy và tuổi tế bào. Mặc dù cấu tạo
đơn bào nhưng nấm men mang đầy đủ tính chất của một cơ thể sống.
- Cấu tạo: Nấm men có cấu tạo tế bào khá phức tạp, gần giống như tế
bào thực vật. Có đầy đủ các cấu tạo thành tế bào, màng tế bào chất, ty thể,
riboxom, nhân, không bào và các hạt dự trữ.
+ Thành tế bào: Thành tế bào nấm men được cấu tạo bởi hai lớp phân tử

bao gồm 90% là hợp chất glucan và mannan, phần còn lại là protein, lipit và
glucozamin. Glucan là hợp chất cao phân tử của D – Glucoza, mannan là hợp

7


chất cao phân tử của D – Manoza. Trên thành tế bào có nhiều lỗ, qua đó chất
dinh dưỡng được hấp thu và các sản phẩm của quá trình trao đổi chất được
thải ra.
+ Màng nguyên sinh chất: Màng nguyên sinh chất của tế bào nấm men
dày khoảng 8nm có cấu tạo tương tự như màng nguyên sinh chất của vi
khuẩn.

+ Tế bào chất: Nấm men cũng như tế bào chất của vi khuẩn, độ nhớt
của tế bào chất cao hơn của nước 800 lần.
+ Nhân tế bào: Nhân tế bào nấm men là điển hình, có dịch nhân bên
trong là chất dịch nhân. Cũng như nhân của tế bào sinh vật bậc cao, nhân của
tế bào nấm men ngoài ADN còn có protein và nhiều loại men. Hạch nhân của
tế bào nấm men không chỉ có một phân tử ADN như ở vi khuẩn mà có cấu tạo
nhiễm sắc thể điển hình và có quá trình phân bào nguyên nhiễm gọi là gián
phân.
+ Ty thể: Khác với vi khuẩn, nấm men đã có ty thể giống như ở tế bào
bậc cao, đó là cơ quan sinh năng lượng của tế bào. Ty thể của nấm men có
hình bầu dục, được bao bọc bởi hai lớp màng, màng trong gấp khúc thành
nhiều tấm răng lược hoặc nhiều ống nhỏ làm cho diện tích bề mặt của màng

trong tăng lên.
+ Riboxom: có hai loại: loại 80S gồm 2 tiểu thể 60S và 40S nằm trong tế
bào chất, một số khác gắn với màng tế bào chất. Một số nghiên cứu chứng
minh rằng: Các riboxom gắn với màng tế bào chất có hoạt tính tổng hợp
protein cao hơn. Loại 70S là loại riboxom có trong ti thể. Ngoài các cơ quan
trên, nấm men còn có không bào và hạt dự trữ volutin.
+ Bào tử: Nhiều nấm men có khả năng hình thành bào tử, đó là một hình
thức sinh sản của nấm men. Có hai loại bào tử : bào tử bắn và bào tử túi [7], [9].
1.3.1.3. Sinh sản của tế bào nấm men

8

Nấm men sinh sản dưới hai hình thức: vô tính và hữu tính
Sinh sản vô tính: Các tế bào nấm men nói chung và nấm men thuộc chi
S. cerevisiae nói riêng sinh sản chủ yếu theo lối nảy chồi. Khi tế bào phát
triển đến một mức độ nhất định thì trên cơ thể nó xuất hiện mầm hay chồi.
Khi một chồi xuất hiện thì enzim thủy phân phân giải một phần polysacarit
của thành tế bào làm cho chồi chui ra khỏi tế bào mẹ. Ở mỗi chồi nhận được
phần CNS và chất nhân của tế bào mẹ. sau đó nó tách ra khỏi tế bào mẹ sống
độc lập không tách khỏi mà tạo thành những chồi nhỏ liên kết với nhau tạo
thành một chuỗi khuẩn ty giả. Trong điều kiện thuận lợi một chồi nấm men
trở thành một tế bào con và tách khỏi tế bào mẹ khoảng 20-30 phút [8].
Nấm men cũng có hình thức sinh sản bằng bào tử. Bào tử túi được hình

thành trong túi bào tử nhỏ gọi là nang, trong nang có từ 1-8 bào tử đôi khi có
đến 12 bào tử. Đó là quá trình tạo bào tử riêng rẽ không qua quá trình tiếp
hợp. Bào tử sau khi ra khỏi túi gặp điều kiện thuận lợi sẽ phát triển thành tế
bào nấm men mới. Tiếp theo là quá trình nảy chồi [9].
1.3.1.4. Vai trò của chủng nấm men S.cereviae tới quá trình lên men rượu vang
Nấm men có thể sử dụng đường glucose và fructose trong dịch quả và
chuyển hóa chúng theo con đường đường phân pyruvat. Qúa trình này cung
cấp năng lượng và chất khử để phục vụ sinh tổng hợp cho tế bào. Trong điều
kiện kỵ khí, nấm men loại CO2 khỏi pyruvat trong phản ứng xúc tác bởi
enzym pyruvat decarboxylase tạo ra axetanlđehyt và CO2.
Tiếp theo, acetalđehyt khử thành ethanol dưới tác động của enzyme
alcohol dehydrogenase và NADH.

1.3.2. Vi khuẩn
Trong dịch nho cũng như trong rượu vang có rất nhiều vi khuẩn. Những
loại này có thể làm cho rượu vang ngon hơn hoặc cũng có thể làm xấu đi
hương vị hoặc làm hỏng rượu vang. Do đó chúng ta phải tạo điều kiện cho các

9


loài vi khuẩn có lợi phát triển, hạn chế các loài có hại phát triển.
1.3.3. Nấm mốc
Nấm mốc phát triển ở vỏ quả, bã của quá trình sản xuất, thùng chứa hoặc
đến từ không khí.

1.3.4. Các vi sinh vật làm hỏng vang
Một số vi sinh vật tồn tại khá nhiều trong rượu vang gây hỏng rượu
vang, vang bị đục, có vị chua gắt, mùi khó chịu như: Bacterium gracile,
Acetobacter xylium, Acetobacter aceti [7].
1.3.5. Bệnh vang
Hiện tượng bệnh vang của lên men rượu vang được Pasteur nghiên cứu
và khám phá. Đó là hiện tượng rượu bị chua đi và chất lượng rượu bị giảm rất
nhanh. Nguyên nhân là do rượu vang tiếp xúc với không khí và do vi khuẩn
axetic phát triển đã biến cồn thành axetic. Ngoài ra bệnh vang cũng có thể do
các vsv lên men kỵ khí gây ra.
 Bệnh vang dính
Đặc điểm: Vang không chảy đều, lỏng như nước mà dính lại. Bệnh này

thường kéo theo bệnh chua và đắng.
Nguyên nhân: do bị nhiễm vi khuẩn lactic, vi khuẩn này đã tiết ra một
loại đường riêng là dextran.
 Bệnh vang đắng
Đặc điểm: rượu bị chua và có vị đắng
Nguyên nhân: do vi khuẩn lactic phá hủy glixerin tạo thành các acrolin.
 Vang chua lactic
Đặc điểm: rượu có vị chua khó chịu.
Nguyên nhân: khi quả quá ngọt hoặc cho thêm quá nhiều đường, kỹ
thuật lên men thấp, làm cho nấm men ngừng hoạt động, hoặc do cấy men
chưa đủ, nhiệt độ cao, thiếu oxy,... vi khuẩn lactic sẽ chuyển hóa đường khử

10


thành đường manit và axit bay hơi.
 Vang bị đục
Đặc điểm: vang có bị đục, không trong.
Nguyên nhân: Do vang bị kết tủa trong rượu hoặc do sự oxy hóa của thành
phần polyphenol có trong nguyên liệu làm rượu, hoặc do sự tạo thành kết tủa
bông protein của thành phần tanin trong rượu và một số dạng kết tủa khác [18].
1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của tế bào nấm men
1.4.1 Nguồn cacbon
Hợp chất cacbon chiếm vị trí hàng đầu cho sự sống của nấm men.

Cacbon có trong tế bào chất, thành tế bào, trong tất cả các phản ứng enzim và
sản phẩm trao đổi chất.
Nguồn cacbon cung cấp chủ yếu cho nấm men Saccharomyces cerevisiae
được lấy chủ yếu từ các nguồn đường: glucose, saccharose, fructose.
1.4.2. Nguồn nitơ vô cơ
Nitơ là thành phần cấu tạo nên tế bào. Nguồn nitơ dược nấm men lấy từ
các hợp chất vô cơ và hợp chất hữu cơ. Do vậy, khi nhân giống nấm men
người ta thường bổ sung thêm lyzin, arginin hoặc (NH4)2SO4 để tăng cường
khả năng sinh sản cho nấm men [16].
1.4.3. Nguồn photpho vô cơ
Có vai trò quan trọng đối với tế bào nấm men, là nguyên liệu tổng hợp
axit nucleic, các enzim, các hợp chất cao năng ATP.

1.4.4. Nguồn oxi
Hầu hết các chủng nấm men trong lên men rượu vang thuộc chủng giống
Saccharomyces. Chúng là nhóm vsv kỵ khí tùy tiện. Khi trong môi trường đủ
lượng oxi, nấm men sử dụng đường làm nguồn năng lượng để sinh sản và
tăng sinh khối.

11


1.4.5 Các nguyên tố khoáng
Trong môi trường dinh dưỡng cần có một lượng khoáng để đảm bảo cho
sự phát triển của tế bào nấm men. Lưu huỳnh tham gia vào thành phần của

một số acid amin, albumin, vitamin, và enzim. Magie tham gia vào nhiều
phản ứng trung gian của sự lên men, sắt tham gia vào thành phần của enzim,
sự hô hấp và quá trình khác. Kali chứa nhiều trong nấm men, thúc đẩy sự phát
triển của nấm men, tham gia vào quá trình lên men rượu và góp phần phục hồi
photphorin hóa của axitpyruvic….
1.5. Yêu cầu của việc lựa chọn chủng nấm men lên men vang
Có hiệu suất lên men cao, tốc độ lên men lớn.
Chịu cồn cao, có pH thấp.
Có hương thơm, mùi vị đặc trưng.
Dễ lắng trong và dễ lọc.
1.6. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men
1.6.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ có tác dụng rõ rệt, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình lên men và
chất lượng rượu vang (độ rượu, đường sót, chất thơm) thông qua các phản
ứng sinh hóa trong tế bào nấm men.
Nếu nhiệt độ < 200C: sự lên men diễn ra chậm chạp, độ rượu được tạo
thành thấp.
Nhiệt độ < 100C: hầu như không diễn ra quá trình lên men.
Nhiệt độ ở 350C: quá trình lên men sẽ tạo nhiều hợp chất bất lợi và gây
độc cho nấm men.
Nhiệt độ > 350C: quá trình lên men dừng lại, lượng đường còn sót cao, vi
khuẩn dễ hoạt động, đặc biệt là nhiều vi khuẩn chuyển hóa đường thành axit
acetic gây chua, làm giảm chất lượng vang.
Nhiệt độ thích hợp nhất cho nấm men phát triển là 26-280C [22].

12


Ở nhiệt độ cao nấm men phát triển càng nhanh thì sự chuyển hóa đường
thành rượu càng kém, đồng thời nấm sẽ tiết nhiều chất phụ. Nên giữ nhiệt độ
ổn định trong suốt quá trình lên men do nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình lên
men và các chất hình thành.
1.6.2. Ảnh hưởng của nồng độ cồn
Nấm men có thể phát triển ở nồng độ cồn là 9 – 14%V. Trong quá trình
lên men nồng độ rượu tăng dần sẽ gây ức chế hoạt động sống của nấm men và
kìm hãm hoạt động của nhiều loại enzim nên quá trình lên men tạo rượu bị

giảm hoặc dừng.
1.6.3. Ảnh hưởng của pH
pH có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của nấm men. Đối với dịch quả
thường có độ pH từ 2,8 - 3,8 khoảng pH này nấm men vẫn thường hoạt động
tốt. vùng pH tối thích của nấm men là 4 - 6.
Trong sản xuất rượu vang người ta thường sử dụng môi trường dịch quả
có pH 3,5 - 5,0.
1.6.4. Ảnh hưởng của hàm lượng đường và men giống
Hàm lượng đường thích hợp cho lên men vang là 12-20%V và trên
25%V sẽ ức chế mạnh mẽ quá trình lên men. Tỷ lệ các loại đường có trong
dịch lên men cũng ảnh hưởng lớn tới tốc độ và hiệu suất lên men, glucose là
loại đường phù hợp nhất cho sự sinh sản và phát triển của nấm men cũng như

quá trình lên men rượu vang, tiếp đó là đường fructose và saccharose... Vì vậy
quả có chứa hàm lượng đường khử càng cao thì càng có lợi cho quá trình lên
men cũng như đến chất lượng vang thành phẩm [16].
Tỷ lệ giống cũng có ảnh hưởng rất quan trọng đến quá trình sinh trưởng
của nấm men cũng như lên men rượu vang. Hàm lượng tế bào nấm men có
trong dịch lên men càng thấp thì quá trình lên men càng kéo dài hơn, dễ bị
nhiễm vi khuẩn. ngược lại hàm lượng men giống trong dịch lên men càng cao

13


thì thời gian lên men ngắn hơn. Nhưng hàm lượng men giống quá cao sẽ làm

thay đổi thành phần môi trường lên men, sẽ không có lợi cho quá trình lên
men, ảnh hưởng đến chất lượng rượu. Nhìn chung hàm lượng men giống thích
hợp cho quá trình lên men khoảng 6:10 triệu tb/ml dịch lên men.
1.6.5. Ảnh hưởng của thời gian lên men
Thời gian lên men là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản
phẩm vang. Trong thời gian lên men chính, nếu thời gian lên men quá ngắn,
có thể lượng cồn tạo ra quá ít. Trong thời gian lên men phụ, nếu thời gian lên
men không đủ để hương hình thành, mùi vang sẽ không đặc trưng. Đối với đa
số nấm men, thời gian lên men chính tốt nhất là 7 - 12 ngày.Thời gian lên
men phụ và tàng trữ của các loại rượu vang ít nhất phải vài tháng trở lên [1].
1.6.6. Những biến đổi sinh lý, sinh hóa, vi sinh trong quá trình lên men
rượu vang

Nấm men S.cerevisiae được sử dụng rộng rãi nhất trong sản xuất. Chủng
nấm men này có khả năng lên men này có khả năng lên men dịch có HL
đường cao và tạo được 12% - 15% V cồn. Qúa trình lên men rượu được biểu
diễn bằng phương trình tổng quát:
C6H12O6 + 2ADP + 2H3PO4 → 2 C2H5OH + 2ATP + H2O
Quá trình lên men đường thành rượu là một dãy oxy hóa khử nhờ hệ
thống enzim trong tế bào nấm men. Tốc độ lên men còn phụ thuộc tùy từng
loại nấm men thuộc chủng nấm men Saccharomyces, tùy thuộc từng loại
đường. Quá trình lên men đường thành rượu trải qua một chuỗi phản ứng hóa
học, chia 5 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Biến đổi glucozơ thành fructozơ – 1,6 điphotphat dưới tác
dụng của enzim hexokinaza và isomeraza.

Giai đoạn 2: Từ fructozơ – 1,6 diphotphat biến đổi thành 3 –
photphoglixeraldehit và photphodiosiaxeton dưới tác dụng của enzim andolaza.

14


Giai đoạn 3: Trước hết là 3 – photphoglyxerat nhờ xúc tác của của các
enzim photphoglyxeratmutaza. Sản phẩm cuối cùng của giai đoạn này là sự
biến đổi 2 – photphoglyxerat thành axit piruvic dưới tác dụng của enzim
aldolaza và kinaza.
Giai đoạn 4: Axit pyruvic phân cách thành axetaldehit đồng thời giải
phóng CO2 dưới tác dụng enzim decacboxylaza.

Giai đoạn 5: Tạo etanol từ axetandehit nhờ tác dụng của enzim
alcoldehidrogennaza [2].
Trong giai đoạn cuối cùng của sự lên men vì lượng đường còn lại ít
trong môi trường lên men, nấm men đã sử dụng glycogen đã được tích lũy
trong đó, do đó HL glycogen trong tế bào giảm dần.
Tốc độ lên men của các chủng Saccharomyces là khác nhau đối với mỗi
loại đường. Tốc độ lên men với đường glucozơ và fructozơ nhanh hơn đường
saccarozơ. Tốc độ lên men với được xác định bằng lượng CO2 bay ra từ thể
tích môi trường nhất định.
Kết quả của quá trình lên men rượu là một sản phẩm có thành phần phức
tạp, những vật chất cơ bản của dịch quả khi lên men đã chịu những biến đổi lớn,
ngoài sự biến đổi của đường, đạm cũng chịu nhiều biến đổi hóa học, từ axit amin

tương ứng tạo ra các rượu bậc cao như: amylic, propyonic, izobutylic.
1.7. Tổng quan tình hình sản xuất trong nước và ngoài nước
1.7.1. Tình hình sản xuất rượu vang trên thế giới
Trải qua hơn 5000 năm lịch sử ra đời và phát triển. Ngày nay, nền công
nghiệp sản xuất rượu vang đã trở thành một ngành thương mại phát triển, đem
lại hiệu quả kinh tế cao. Rượu vang là sản phẩm cực kỳ được ưa chuộng trên
thế giới, là một trong những đồ uống không thể thiếu trong tất cả các buổi tiệc
gia đình hay lễ hội. Nó trở thành thức uống đặc trưng của người Âu – Mĩ.
Trong đó Châu Âu đứng đầu thế giới về sản xuất rượu vang với 80%, tổng sản
lượng rượu vang thế giới, Châu Mĩ 14%, Châu Phi 5%, Châu Á – Úc 0.5%

15