Nghiên cứu sản xuất rượu vang từ dịch nho cô đặc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

À TU N N

NG

N C U S N U T RƯ U V NG
T

C

N OC

Chuyên ngành: C NG NG

LUẬN VĂN T ẠC S

Đ C

SN

T UẬT S N

ỌC

ỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1.TS. TRƯƠNG

. PGS.TS. P Ạ

Hà Nội – 2015

ƯƠNG L N
T UT


LỜ C

ĐO N

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công
trình nào khác.

Tác giả

H T


LỜ C

ƠN

Trong th i gian h c tập nghiên cứu và hoàn thành luận văn
sự gi p đ

ch

ảo đ ng g p

kiến hết sức qu

m đ luôn nhận được

u từ c c th y cô c c anh ch c c

n đ ng nghiệp và gia đình
V i sự k nh tr ng và iết n sâu s c

m xin trân tr ng cảm n TS Trư ng Hư ng

Lan Viện

PGS TS Ph m Thu Thủy Trư ng

ông nghiệp Thực ph m

ch khoa Hà N i đ tận tình gi p đ

i h c

m trong suốt qu trình h c tập nghiên cứu

và hoàn thiện luận văn tốt nghiệp.
Em xin được ày t sự iết n đến c c th y cô và c n
h c và ông nghệ Thực ph m Trư ng
đ ng nghiệp thu c

ih c

môn Thực ph m và

của Viện ông nghệ Sinh

ch khoa Hà N i c c anh ch và

inh ư ng Viện

ông nghiệp Thực

ph m đ t o đi u kiện tốt nhất để m nghiên cứu và thực nghiệm khoa h c
Xin được cảm n gia đình

n

những ngư i đ k p th i đ ng viên kh ch lệ và t o

m i đi u kiện thuận lợi nhất để m c được kết quả hôm nay.
Em xin chân thành cảm n
N
H c viên

T


N
ảng

ỤC C C

. Ngư ng cảm nhận c c hợp chất

NG

ay h i của g s i trong rượu vang

đ ............................................................................................................... 8
ảng

. Thành ph n h a l của

ch nho Cabernet Sauvignon cô đ c ................. 20

ảng

h tiêu đ nh gi chất lượng rượu vang .................................................. 25

ảng

iểm đ nh gi chất lượng sản ph m ........................................................ 26

Bảng 3.1. Kết quả lên m n t o rượu của
ảng

chủng nấm m n ..................................... 28

. nh hư ng của n ng đ chất khô h a tan đến qu trình lên m n rượu
vang của nấm m n S. cerevisiae SH09 ................................................... 30

ảng

nh hư ng của t lệ tiếp giống nấm m n đến qu trình lên m n rượu
vang ......................................................................................................... 31

ảng

nh hư ng của nhiệt đ đến qu trình lên m n rượu vang ...................... 32

ảng

c iến số c n tối ưu và hàm m c tiêu c n đ t ...................................... 34

Bảng 3.6.

c gi tr thống kê hàm m c tiêu

ng N mro w .................................. 34

Bảng 3.7. Ma trận o hl r và c c kết quả th nghiệm và t nh to n ......................... 35
ảng
ảng

c hệ số của mô hình .............................................................................. 36
.

c hệ số h i quy của hàm m c tiêu Y Y Y ...................................... 38

ảng

Kết quả kiểm tra c c đi u kiện tối ưu của qu trình lên m n rượu ........ 45

ảng

Thành ph n rượu vang non sau khi lên m n rượu.................................. 46

ảng

nh hư ng của t lệ Ess ntial O nos EO

sung t i quá trình lên

men malolactic ........................................................................................ 47
ảng

nh hư ng của th i điểm cấy giống O.oeni V đến qu trình phân
giải axit malic trong qu trình lên m n malolactic ............................... 48


Bảng 3.14. nh hư ng của th i điểm cấy giống đến sự t o thành axit ax tic và
diaxetyl .................................................................................................. 49
Bảng 3.15. nh hư ng của nhiệt đ t i khả năng phân giải axit malic thành axit
lactic trong quá trình lên men malolactic .............................................. 50
Bảng 3.16. Hàm lượng axit axetic và diaxetyl của rượu vang khi lên men
malolactic
ảng

Thành ph n c

c c đi u kiện nhiệt đ khác nhau ..................................... 51
ản rượu vang sau lên men malolactic .......................... 53

Bảng 3.18. Thành ph n h a l của rượu vang đ ..................................................... 55
Bảng 3.19. iểm cảm quan của c c m u rượu vang đ đ nh gi t i h i đ ng
chuyên gia th o thang điểm T VN

– 1979 .................................... 56


N
T
ATP
CFU

ỤC C C

U C CC

V

TT T

T
Adenosine - 5 - triphotphate
n v khu n l c

C. stellata

Candida stellata

C. perfringens

Clostridium perfringens

DAP

Diamonium photphate

E. coli

Escherichia coli

EO

Essential oenos

MLF

Lên men malolactic

O. oeni

Oenococcus oeni

QCVN

Quy chu n Việt Nam

S. aureus

Staphylococcus aureus

S. cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae

S. chevalieri

Saccharomyces chevalieri

S. ellipsoideus

Saccharomyces ellipsoideus

S. ludwigii

Saccharomycodes ludwigii

S. uvarum

Saccharomyces uvarum

S. vini

Saccharomyces vini

TCVN

Tiêu chu n Việt Nam

Z. fermentati

Zygosaccharomyces fermentati


N

ỤC

N

N

Hình

. nh nho abernet Sauvignon ..................................................................... 4

Hình

nh ch p h m rượu vang tàng trữ trong c c th ng g s i ......................... 7

Hình

. Hình

ng của tế ào nấm m n S. cerevisiae SH09 ................................. 29

Hình 3.2. B m t đ p ứng của hàm m c tiêu Y1 ...................................................... 42
Hình 3.3. B m t đ p ứng của hàm m c tiêu Y2 ...................................................... 43

Hình 3.4. B m t đ p ứng của hàm m c tiêu Y3 ...................................................... 44


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................................ 1
C ƯƠNG 1. T NG QU N TÀ L
1.1. T

U.................................................................. 3

................................................................................... 3

1.1.1. Khái niệm .......................................................................................................... 3
1.1.2. Phân lo i rượu vang. ......................................................................................... 3
1. . N

. ...................................................................... 4
Quả nho ............................................................................................................. 4
Vi sinh vật để sản xuất vang ............................................................................. 5
G s i ................................................................................................................ 7

1. . C

......................................................................... 9

1.3.1. Qu trình lên m n t o rượu ............................................................................... 9
c yếu tố ảnh hư ng đến qu trình lên m n rượu vang ................................ 10

1.3.2

Qu trình lên m n malolactic .......................................................................... 12
1.3.4. nh hư ng của qu trình lên m n malolactic đến thành ph n và chất
lượng rượu vang ............................................................................................. 14
c giải ph p k thuật lên m n malolactic ..................................................... 15
1.4. Q

........................................................................ 17

1.5. T

V

C ƯƠNG . NGU
.1. N

NL

U VÀ P ƯƠNG P

N
P NG

......... 17
N C U .............. 20

.................................................................... 20
Nguyên liệu ..................................................................................................... 20

2.1
2.2. P

H a chất và thiết

......................................................................................... 20
................................................................................ 21


Phư ng ph p vi sinh ....................................................................................... 21
c phư ng ph p phân t ch h a l ................................................................. 22
2.2.

Phư ng ph p to n h c .................................................................................... 25
Phư ng ph p đ nh gi cảm quan .................................................................... 25

2.2.5. Phư ng ph p thực nghiệm .............................................................................. 26
C ƯƠNG .

T QU VÀ T

O LUẬN ......................................................... 28

3.1. Nghiên c
Cabernet Sauvignon
3.2. Nghiên c u công ngh s n xu

............................... 28

u vang ................................................... 30

Nghiên cứu ảnh hư ng của m t số thông số công nghệ đến qu trình lên

m n rượu vang ............................................................................................... 30
Nghiên cứu tối ưu h a c c đi u kiện lên m n rượu vang .............................. 33
. .N
C
3.3

Nghiên cứu

S

......................................... 46

sung chất inh ư ng th ch hợp cho qu trình lên m n

malolactic ....................................................................................................... 46
3.3.2. Nghiên cứu th i điểm cấy giống vi khu n malolactic th ch hợp .................... 48
Nghiên cứu x c đ nh nhiệt đ lên m n malolactic th ch hợp ......................... 50
. .N

Cabernet Sauvignon
................................................................................................... 54

. .T

.................................... 54

3.6. Q

................ 58

S đ quy trình công nghệ sản xuất rượu vang từ

ch p nho cô đ c ........... 58

3.6.2. Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất rượu vang .................................. 59


C ƯƠNG .
TÀ L

UT

T LUẬN VÀ

N NG

........................................................ 61

O ...................................................................................... 62

PHỤ LỤC................................................................................................................. 70


Luận văn th c sĩ

Hà Tuấn Anh

LỜI MỞ ĐẦU
Vang là lo i đ uống c đ c n nh được lên m n trực tiếp từ

ch tr i cây

không qua qu trình chưng cất, l i được ủ trong thùng g s i trong th i gian dài
đi u kiện nhiệt đ thấp nên vang c hư ng v đ c trưng. Rượu vang được đ nh gi là
lo i đ uống b

ư ng vì trong thành ph n của rượu vang c đ y đủ các lo i axit

amin, nhi u lo i vitamin và đ c biệt là các chất chống oxy hóa có tác d ng rất tốt cho
sức kh e, vì vậy, rượu vang đ được con ngư i sử d ng từ c ch đây hàng ngàn năm
ho đến nay, nguyên liệu ch nh để sản xuất rượu vang được h u hết các quốc
gia công nhận v n là trái nho, sự kết hợp giữa d ch nho được lên men b i nấm men và
vi khu n lactic v i các chất chiết từ g s i đ làm nên hư ng v quyến rũ của rượu
vang Th o thống kê của Hiệp h i rượu vang quốc tế IOV Từ năm
2014, t ng sản lượng rượu vang sản xuất trên thế gi i khoảng
hL/năm T ng sản lượng rượu vang tiêu th cũng tăng
hL) đến năm

n từ năm

đến năm
đến

triệu

0 (225 triệu

triệu hL). Thống kê trên cho thấy, nhu c u tiêu th rượu vang

ngày càng cao, do vậy việc phát triển ngành sản xuất rượu vang là nhu c u c n thiết.

Việt Nam đ và đang nhập kh u rất nhi u rượu vang năm
ng ch nhập kh u rượu vang của Việt Nam đ t
v i năm

triệu US

t ng kim

tăng gấp

l n so

đi u đ cho thấy nhu c u sản xuất và tiêu th rượu vang nhất là c c

lo i rượu vang c chất lượng cao làm từ nho của Việt Nam là rất l n và ngày càng
tăng Kh khăn l n nhất đối v i ngành sản xuất rượu vang của Việt Nam hiện nay và
lâu ài là thiếu nguyên liệu c chất lượng tốt ph hợp để sản xuất c c lo i vang
ngon. Vì vậy, giải ph p nhập kh u

ch nho Cabernet Sauvignon cô đ c làm nguyên

liệu thay thế tr i nho tư i để sản xuất rượu vang c chất lượng tốt t i Việt Nam có
thể coi là giải ph p hữu hiệu và ph hợp
tài: “Nghiên cứu

ô đặ ” hy v ng sẽ t o

được sản ph m rượu vang m i từ chính d ch ép nho Cabernet Sauvignon – lo i
nguyên liệu đ được đ nh gi c chất lượng phù hợp để sản xuất ra các lo i rượu
vang có chất lượng tốt t i Việt Nam.

Công nghệ Sinh h c

1

2013 - 2015


Luận văn th c sĩ

Hà Tuấn Anh
ủ đề tài:

Xây ựng quy trình công nghệ và sản xuất được m t lo i rượu vang m i có
chất lượng cao từ

ch nho Cabernet Sauvignon nhập kh u từ

phù hợp v i đi u

kiện của Việt Nam.
Nội dung nghiên cứu củ đề tài:
- Tuyển ch n chủng nấm men và vi khu n lactic phù hợp để lên m n rượu
vang từ d ch nho Cabernet Sauvignon cô đ c.
- Tối ưu h a c c đi u kiện của qu trình lên m n rượu
- X c đ nh c c đi u kiện công nghệ phù hợp của qu trình lên men malolactic
- Thử nghiệm sản xuất rượu vang

quy mô

l t/mẻ; phân tích và đ nh gi

chất lượng rượu vang thành ph m

Công nghệ Sinh h c

2

2013 - 2015


Luận văn th c sĩ

Hà Tuấn Anh

C ƯƠNG 1. T NG QU N TÀ L

U

1.1. T
1.1. 1. Khái niệm
ho đến nay đ c nhi u khái niệm v rượu vang, tuy nhiên v c

ản đ u

thống nhất: Rượu vang là đ uống c c n thấp được lên men trực tiếp từ trái nho tư i
ho c từ

ch p trái nho, không qua chưng cất và được tàng trữ v i g s i. Ngoài

thành ph n ch nh là c n v i n ng đ vừa phải trong vang c n c h u hết c c axit
amin không thay thế như: tr onin isol usin valin histi in
PP

c c chất vi lượng như Na

a Mg

Mn

c c vitamin như: B2

c c axit như: malic lactic citric

c c polyph nol c c chất màu tự nhiên đ c biệt là r sv ratrol chất chống l o h a c
nhi u trong v quả nho, nhất là nho ch n đ ). Nghiên cứu ch ra r ng resveratrol tìm
thấy trong giống nho Cabernet Sauvignon có thể làm giảm khả năng tấn công của ßamyloid vào các tế bào não gây ệnh lzh im r

ngư i [32], [50]. Th o khuyến c o

uống vang đ đi u đ v i li u lượng khoảng 100 – 200 ml/ngày sẽ mang l i nhi u lợi
ích cho sức khoẻ.
1.1.2. Phân loạ

u vang

nhi u c ch để phân lo i rượu vang kh c nhau căn cứ vào màu s c của sản
ph m mà phân lo i Vang đ
lượng axit c

h ng tr ng ho c th o đ rượu hàm lượng đư ng hàm

trong vang mà phân thành c c lo i vang khô vang

u vang

ng t,… ho c phân lo i theo chất lượng của nho và rượu, xuất xứ để đ t tên cho lo i
rượu vang Ở C ng hòa Ph p rượu vang được chia thành ốn cấp đ như sau
-

Vin

ta l

rượu vang thông thư ng không ch đ nh xuất xứ

-

Vin

Pays rượu vang đ a phư ng được ph p ch đ nh xuất xứ.

-

Vin

slimit

Qualit

Qualit Superieure (rượu vang được x c

đ nh chất lượng cao thư ng viết t t là V QS
- pp llation
viết t t là

O

Origin

ontrôl

nh n hiệu xuất xứ được kiểm so t thư ng

Rượu vang được sản xuất và kiểm đ nh th o những tiêu chu n kh t

kh nhất

Công nghệ Sinh h c

3

2013 - 2015


Luận văn th c sĩ

Hà Tuấn Anh

T nh trung ình lo i “Vin de table” chiếm

trong khi đ lo i “Vin de Pays” chiếm

sản lượng rượu vang Ph p

lo i “VDQS” chiếm

và lo i “AOC”

chiếm t lệ cao nhất
1. . N

vang

1.2.1. Qu nho
Cây nho thu c h cây leo (Ampelidace), tất cả các giống nho tr ng để ăn ho c
làm rượu đ u thu c h nho Vitis là giống nho qu để làm rượu vang và được tr ng
kh p n i trên thế gi i M t số giống nho như Carbernet Sauvignon, Merlot, Pinot
noir, Syrah... thu c Vitis vinifera đ được sử d ng rất nhi u để sản xuất ra các lo i
vang đ n i tiếng trên thế gi i [74].
Cabernet Sauvignon là giống nho được mệnh anh là nho Vua để sản xuất
rượu vang đ

Giống nho này quả nh

màu xanh đ n v

ày lượng tannin phù hợp

v i chất lượng sản ph m màu s c đ p và rất th m c thể lên m n

nhiệt đ

0

C

[57]. Rượu vang có màu đ đậm th m m i cà phê sô cô la đ n thuốc l ph c

n tử

đ n mảnh g t

năm

t chì Th o Hiệp h i Thư ng m i Rượu

2014, trên thế gi i tr ng h n
ha M

000 ha

c

000 ha trong đ
ha Nam Phi

or aux

Ph p

ha

IV
hil

000

000 ha, Argentina: 16,000 ha.

1.1. nh nho Cabernet Sauvignon
D ch nho Cabernet Sauvignon cô đ c là giải pháp hữu hiệu để m r ng sản
xuất lo i rượu vang có chất lượng tốt từ giống nho này. D ch nho sau khi thu h i từ
tr i nho được cô đ c đến khi t lệ đư ng trong d ch đ t trên 60%.

Công nghệ Sinh h c

4

2013 - 2015


Luận văn th c sĩ

Hà Tuấn Anh
đ

1.2.2
1.2.2

Nấm m n

Nấm m n đ ng vai tr quan tr ng trong qúa trình lên men rượu vang nấm m n
là t c nhân chuyển h a đư ng glucos và m t số đư ng kh c thành rượu và c c sản
ph m ph như rượu ậc cao c c st c c axit hữu c …, g p ph n t o nên hư ng v
của vang [78]. Nấm men sản xuất rượu vang phải đ p ứng các yêu c u sau: Có khả
năng năng lên men t o được đ c n cao, hiệu suất lên men cao; kết l ng nhanh sau
khi kết thúc lên men; ch u được SO2

hàm lượng cao, sinh trư ng nhanh t o được

sản ph m đ c trưng c giá tr cảm quan tốt, đ c trưng axit ay h i và đ c tố
(axetaldehyt) ít [59]. Trong các lo i nấm men thì các chủng thu c Saccharomyces
cerevisiae chủ yếu được sử d ng cho lên m n rượu vang
M t số nấm men sử d ng để sản xuất rượu vang, g m:
- Hansen hay S. vini Mayer là những tế ào hình ôvan k ch thư c trung bình:
(3 – 8) x (5 – 12)µm, sinh sản chủ yếu b ng hình thức nảy ch i, có khả năng t o bào
tử. Trong d ch p nư c quả S. vini chứa t i h n

t ng số Saccharomyces, chúng

có khả năng sinh ra enzyme invectase ngo i ào để chuyển hóa saccharose thành
fructose và glucose. Vì vậy có thể sử d ng S. vini để lên m n rượu từ d ch có b sung
thêm saccharose

hàm lượng khá cao. S. vini có thể t o c n được 18 – 19%v/v, có

khả năng kết l ng khá nhanh sau khi kết thúc lên men [2]. Ngu n inh ư ng: đư ng,
rượu, axit hữu c và c c chất k ch th ch sinh trư ng: vitamin B1, B3, B6, B7, H.
- Saccharomyces cerevisiae var ellipsoideus c hình lip k ch thư c tư ng tự
như S. vini. Nhi u công trình nghiên cứu cho thấy, S. cerevisiae có khả năng lên m n

d ch c hàm lượng đư ng cao, có thể t o c n được 18 – 20%v/v, khả năng kết l ng,
t o hư ng v đ c trưng cho vang Vì vậy, sản xuất vang có c n cao thư ng sử d ng
nấm m n này để lên m n Loài này c đ c điểm lên m n đư ng từ tinh b t sâu xa h n
so v i các loài khác, chúng có thể lên m n được những

xtrin đ n giản [3].

- Saccharomyces oviformis: Nấm men này có khả năng ch u được đ đư ng
cao, c n cao, lên men kiệt đư ng và có khả năng t o c n t i 18%v/v. Hình thái của
nấm men này giống S. vini
Công nghệ Sinh h c

c điểm quan tr ng của nấm men này là có khả năng lên
5

2013 - 2015


Luận văn th c sĩ

Hà Tuấn Anh

m n được rất nhi u lo i đư ng kh c nhau như glucose, mannose, saccharose,
maltose và 1/3 rafinos nhưng không c khả năng lên m n đư ng galactos [6].
Ngoài ra, còn m t số loài kh c được sử d ng trong sản xuất vang như
S.uvarum, S. chevalieri,... tuy nhiên theo nhi u tác giả thì các nấm m n để lên men
rượu n i chung và rượu vang đ u là Saccharomyces cerevisiae.
1.2.2.2. Vi khu n lactic
ược sử d ng để thực hiện qu trình lên men malolactic (chuyển hóa axit
malic có v chua rất g t trong rượu vang non thành axit lactic có v chua d ch u h n

rượu vang thành ph m) nh đ mà rượu vang có chất lượng và cảm quan tốt h n
Chủng vi khu n Leuconostoc oenos thư ng được sử d ng nhi u để thực hiện qu
trình lên men malolactic.
Oenococcus oeni viết t t là O. oeni) là vi khu n lactic hiếu kh t y tiện và c
thể sinh trư ng trên môi trư ng c pH thấp [39]. O. oeni là vi khu n gram ư ng,
sinh axit lactic, c k ch thư c nh nhất trong các loài vi khu n lactic có trong vang, tế
bào có hình c u đư ng k nh ≤

µm sinh trư ng tư ng đối chậm, mất từ 5 – 7 ngày

để hình thành các khu n l c, có thể quan s t được t i nhiệt đ từ 20 – 300C [75]. Vi
khu n này ch u được đ c n và axit tư ng đối cao đ ng th i chúng còn có khả năng
cải thiện hư ng v làm tăng chất lượng cho sản ph m. Vì thế, vi khu n O. oeni được
đ nh gi là ph hợp để lên m n malolactic
Do nhu c u sản xuất vang càng tăng nên c c nhà công nghệ đ t o ra chế ph m
vi khu n lactic thư ng m i để tiện lợi h n khi sử d ng trong sản xuất rượu vang. Chế
ph m này được b sung trực tiếp vào cuối giai đo n lên men t o rượu và trư c khi
chuyển sang giai đo n tàng trữ và t o hư ng
môi trư ng rượu vang pH

c nghiên cứu đ chứng minh trong

nhiệt đ thấp ho c n ng đ etanol >15%v/v thì vi

khu n lên men malolactic thư ng được cấy vào môi trư ng rượu vang trư c khi cấy
giống [25]

ể t n t i được trong môi trư ng vang c chứa nhi u chất gây ức chế vi

khu n ph t triển mà không làm giảm số lượng tế ào sống và mất ho t t nh lên m n

thì giống được ho t h a trong môi trư ng rượu vang v i c c chất inh ư ng vitamin
và muối kho ng được
Công nghệ Sinh h c

sung đi u này gi p cho c c vi khu n sẽ th ch nghi được v i
6

2013 - 2015


Luận văn th c sĩ

Hà Tuấn Anh

môi trư ng [17] Số lượng tế ào vi khu n ph hợp cho lên m n malolactic thư ng là
106 CFU/ml để đảm ảo đủ tế ào vi khu n phân giải axit malic
1.2.3
G s i đ ng m t vai tr quan tr ng trong qu trình t o hư ng cho sản ph m
Rượu vang tàng trữ trong thùng g s i sẽ kết hợp v i các chất chiết từ g s i và t o ra
các hư ng v rất đ c trưng cho từng lo i sản ph m.

c hợp chất quan tr ng nhất

được chiết xuất từ g s i là các lactone (cis và trans – β – methyl – γ – octalacton
và m t số hợp chất kh c như guaiacol và

1. .

ch p h

– methylguaiacol (có mùi khói) [77].

u vang tàng tr trong các

Tùy theo nguyên liệu sản xuất và chất lượng của từng

ng rượu vang mà các

chuyên gia công nghệ sẽ quyết đ nh ch n lo i g s i cho phù hợp. G s i được ph i
n ng trong th i gian dài và thư ng xuyên được phun m để lo i b t các chất gây bất
lợi có trong g s i trư c khi được sử d ng để đ ng th ng ho c sử d ng để ủ rượu
vang non Trư c đây, ngư i ta phải sản xuất và tàng trữ vang trong các thùng g s i
thư ng có thể t ch từ 200 –

l t/thùng), ngày nay, trong công nghệ sản xuất vang

quy mô công nghiệp các thùng g s i đ được thay thế b ng c c tank inox nhưng
ên trong được lát toàn b b ng g s i. Ở các quốc gia không có g s i, trong công
nghệ ngư i ta thư ng sử d ng g s i

d ng mảnh ho c phôi ho c d ng b t … để

ngâm trong rượu vang non để chiết xuất các chất có trong g s i, do vậy đ t o được
rượu vang có chất lượng tư ng đối tốt tuy nhiên th o c c chuyên gia thì đây v n ch
được coi là giải pháp kh c ph c do thiếu g s i. Thùng g s i trư c khi được sử d ng
Công nghệ Sinh h c

7

2013 - 2015

Luận văn th c sĩ

Hà Tuấn Anh

còn phải trải qua qu trình “nư ng” đến khi b m t g bén cháy v i m c đ ch đốt
cháy các chất bất lợi cho chất lượng vang trong quá trình ủ để đảm bảo rượu vang sau
th i gian ủ có chất lượng tốt nhất và không c hư ng v t p.
Rượu vang ngâm trong thùng g s i sẽ kết hợp v i các chất chiết từ g s i và
t o ra c c hư ng v rất đ c trưng cho từng lo i sản ph m. Thành ph n của c c hợp
chất c khả năng chiết xuất được từ g s i ph thu c vào ngu n gốc và đ a l của g
s i [26], [34], [52], [22] Ngoài ra phải kể đến qu trình chế iến và mức đ “nư ng”
g s i [27], [68] Phân t ch ngư ng cảm nhận c c hợp chất
trong vang đ [77]. Kết quả được trình ày

ảng

ay h i của g s i

.

1.1. N

T

N

Furfural
5 – Methylfurfural

5 – Hydroxymethyfurfural

20,000
45,000
–

Quả h nh
Quả h nh nghi n
–

Vanillin
Syringaldehyde
Eugenol
Guaiacol
4 – Methylguaiacol
β–methyl – γ – octalactones
ng phân ng cis
ng phân ng Trans
Các Ethylphenol
4 – Ethylphenol

320
50,000
500
75
65

Vanilla
–
al

Khói
G ch y tro

4 – Ethylguaiacol

ừa g s i
ừa g s i

46
460

hu ng ngựa thuốc
Kh i gia v th t lợn muối xông
khói

620
140

c hợp chất quan tr ng nhất được chiết xuất từ g s i là các lactone (cis và
trans – β – m thyl – γ – octalacton

và m t số hợp chất kh c như guaiacol và

–

methylguaiacol (có mùi khói) là sản ph m phân hủy lignin trong qu trình nư ng g ,
vanillin là hợp chất thư ng có trong g tư i nhưng hàm lượng của ch ng tăng lên
Công nghệ Sinh h c

8

2013 - 2015


Luận văn th c sĩ

Hà Tuấn Anh

trong qu trình ph i và nư ng g [77]. Các hợp chất furfuryl là sản ph m của quá
trình phân hủy h mix nluloza trong qu trình nư ng, hợp chất này c ngư ng cảm
nhận khác nhau ph thu c vào hàm lượng của ch ng trong rượu vang và mức đ nh y
cảm của từng ngư i đối v i m i hợp chất. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hàm lượng
c n càng cao thì t lệ chiết của các hợp chất ay h i từ g s i càng nhi u, pH ảnh
hư ng đến quá trình chiết t h n so v i hàm lượng etanol [33].
1.3. C

.

1.3.1.

tạo

Lên m n là qu trình chuyển h a c c chất để thu năng lượng trong đ hy ro
t ch ra được chuyển đến c c chất nhận hữu c

Trong qu trình lên m n, nh x c t c

của hàng lo t c c nzym tham gia vào qu trình chuyển h a đư ng thành rượu
và c c sản ph m ph

O2

đ ng th i giải ph ng năng lượng [5] Qu trình lên m n rượu

được thể hiện t ng qu t qua phư ng trình [76].

C6H12O6

2C2H5OH + 2CO2

Quá trình lên m n được thực hiện trong đi u kiện k kh t o ra lượng rượu tối
đa

chế h a h c qu trình lên m n rượu ao g m giai đo n
- Giai đo n

photphoril h a

iến đ i glucos

thành ructos

– 6 –

diphotphat.
- Giai đo n
photphat và

Phân c t m ch cac on của ructos

v tr đối xứng thành

- Giai đo n

oxi h a

– 6 – diphotphat chứa

gốc

– photphoglyceraldehyt).

chuyển h a

– photphoglyceraldehyt thành axit

pyruvic;
- Giai đo n : Axit pyruvic chuyển h a thành ac tal hyt và giải ph ng O2
- Giai đo n : Acetaldehyt chuyển h a thành etanol (nh x c t c của nzym
alcoholdehydrogenaza).
Qu trình lên m n rượu vang đ t o ra este (chủ yếu là ethyl acetate) và m t
số rượu bậc cao (isoamyl, 1– propanol, isobutanol),… Ngoài sản ph m ch nh là rượu
còn nhi u hợp chất khác t o chất th m cho rượu vang như c c st c c lo i rượu ậc
cao.
Công nghệ Sinh h c

9

2013 - 2015

Luận văn th c sĩ

Hà Tuấn Anh

Este: là hợp chất quan tr ng hình thành hư ng v của vang chủ yếu là thyl
acetate – c m i quả tự nhiên). Ethyl ac tat

được sản sinh trong rượu vang từ 60 –

120 mg/l. Hàm lượng thyl ac tat càng cao thì gi tr cảm quan của rượu vang càng
l n nhưng nếu cao qu ngư ng sẽ làm giảm gi tr cảm quan của rượu [46] Hàm
lượng không chấp nhận được của thyl ac tat trong rượu vang là
Rượu ậc cao được hình thành từ m t số lo i axit amin
khử cac oxyl M c

mg/l [43].

ng c ch khử amin và

hàm lượng rượu ậc cao không đ ng kể nhưng l i c vai tr rất

quan tr ng trong việc t o hư ng th m đ c trưng cho sản ph m
ch nh trong vang như: isoamyl alcohol chiếm

c rượu ậc cao

– propanol iso utanol …[19].

Nhi u nghiên cứu cho thấy hàm lượng rượu ậc cao t ng số

300 mg/l rượu ậc

cao c ng v i st t o cho rượu hư ng v nhu n nhuy n nhưng

n ng đ cao h n

m i hư ng của n lấn t m i v tinh tế của rượu vang [43].
ở

1.3.2. Các yếu tố

đế

u vang

1.3.2.1. nh hư ng của hàm lượng đư ng
Trong lên m n rượu đư ng là c chất để nấm m n sử
thành rượu tylic

O2 và m t số sản ph m ph

ng và chuyển ho

Hàm lượng etanol được t o thành c

liên quan đến hàm lượng đư ng an đ u trong

ch lên m n

ư ng cung cấp năng

lượng và cac on cho nấm m n Glucos là lo i đư ng ph hợp nhất cho sự sinh sản
và ph t triển của nấm m n cũng như qu trình lên m n rượu tiếp đ là đư ng
fructose, saccharose....[2].

ối v i nư c quả hàm lượng đư ng thấp, ngư i ta thư ng

sung đư ng saccharos vào và n nhanh ch ng

nzyme invectase của nấm m n

chuyển thành đư ng khử Hàm lượng đư ng cao qu sẽ ức chế ho t đ ng của nấm
men, o vậy sẽ làm ảnh hư ng đến quá trình lên men.
1.3.2.2. nh hư ng của đ pH
pH không ch ảnh hư ng trực tiếp đến sinh sản và ph t triển của nấm m n
và vi khu n lactic mà c n ảnh hư ng quyết đ nh đến khả năng ho t h a của liên kết
c c nzym tham gia trực tiếp vào qu trình lên m n vang Th o Davis, C. R và c ng
sự (1986), đ pH của

ch lên m n

rượu của nấm m n và pH
Công nghệ Sinh h c

–

–

là ph hợp cho qu trình lên m n t o

ph hợp cho sự lên m n malolactic của vi khu n
10

2013 - 2015


Luận văn th c sĩ
lactic [29]

Hà Tuấn Anh

ể đi u ch nh gi tr pH của

ch lên m n thư ng

sung a O3 ho c

NaHCO3 [2].
1.3.2.3. nh hư ng của t lệ men giống
Số lượng tế ào nấm m n c trong
giống và lên m n vang sẽ

ch lên m n càng thấp thì th i gian nhân

k o ài h n

nhi m khu n nhưng nếu số lượng tế

ào càng cao thì th i gian lên m n ng n h n chế được khả năng nhi m khu n o sự

p đảo của nấm m n tuy nhiên môi trư ng lên m n sẽ

thay đ i và sẽ không c lợi

cho qu trình lên m n cũng như chất lượng sản ph m Số lượng m n giống trong

ch

lên m n ph hợp là 106 CFU/ml. Tùy thu c vào yêu c u sản ph m, nguyên liệu và
năng lực của nấm m n đ để b sung nấm men hợp l thư ng

– 10%.

1.3.2.4. nh hư ng của nit
Nit c vai tr quan tr ng đối v i sự sinh trư ng và ho t đ ng trao đ i chất
của nấm m n

n đến ảnh hư ng lên đ ng h c của qu trình lên m n và chất lượng

vang thành ph m [16] Tế ào nấm m n sử
v

như c c nzym sử

ng nit cho qu trình t ng hợp prot in

ng cho qu trình glycolytic cũng như c c nzym

p rm as ch u tr ch nhiệm cho sự chuyển vận c c axit amin và đư ng vào tế ào
[44]. Trong

ch p nho cô đ c thư ng không đủ lượng nit c n thiết nên c c nhà sản

xuất rượu vang khuyến c o phải
P t i th i điểm
đến tình tr ng nit

sung vào

ch quả hợp chất iamonium photphat

t đ u lên m n [21]. Tuy nhiên

sung nit qu mức sẽ

n

ư thừa không được đ ng h a gây mất n đ nh v m t vi sinh và

sự t ch lũy thyl car onat trong rượu vang
1.3.2.5. nh hư ng của nhiệt đ
Nhiệt đ là yếu tố quan tr ng đối v i sinh trư ng của nấm m n và qu trình
lên m n rượu vang Nhiệt đ cao trên

0

sẽ làm giảm c c hợp chất th m và rượu

tiêu hao o ốc h i m nh c ng v i O2 tế ào nấm m n tự phân hu thành c c
axit amin và chất ay h i làm cho rượu vang

v n đ c rượu vang

nhi m

khu n Nhìn chung nhiệt đ ph hợp nhất đối v i sinh trư ng của nấm m n là
300C [3].

Công nghệ Sinh h c

11

2013 - 2015

–


Luận văn th c sĩ

Hà Tuấn Anh

1.3.2.6. nh hư ng của vitamin và chất kho ng.
Vitamin c

vai tr

quan tr ng trong qu trình lên m n rượu vang

c

vitamin như: biotin (H), pantothenate (B5) đ c iệt là thiamin (B1) là c c vitamin
quan tr ng nhất trong qu trình lên m n rượu. Th o Lour ns và R i (

c c

vitamin c trong rượu vang đ ng vai tr là c c co – actor trong c c phản ứng chuyển
h a nzyme [49]. Nếu nấm m n ph t triển k m thì b sung thêm h n hợp vitamin
B2 Sự thiếu h t vitamin c thể o qu trình sul it h a

1,

ch nho thanh tr ng ho c trao

đ i ion
c chất khoáng rất c n thiết cho nấm m n nhất là trong giai đo n tăng sinh
khối nên ngư i ta thư ng

sung c c chất kho ng từ bên ngoài vào trong lên m n

rượu vang như KH2PO4, MgSO4, (NH4)2HPO4,..., nhưng v i m t hàm lượng được
t nh to n đủ cho nhu c u ho t đ ng của nấm m n Th o Rosslyn và Walk (2000)
thiếu kẽm Zn) và Magiê (Mg) c thể ảnh hư ng trực tiếp đến qu trình chuyển h a
đư ng trong đ Magiê đ ng m t vai tr quan tr ng trong việc làm

n vững axit

nucleic, protein, polysaccharide, lipid [67].
1.3.3. Quá trình lên men malolactic
1.3.3.1. Sự chuyển h a axit malic thành axit lactic
Trong sản xuất rượu vang, d ch nho thư ng chứa hàm lượng axit malic khá

cao, sự t n t i của axit malic trong rượu vang sẽ làm cho v chua của sản ph m
thư ng rất g t, khó uống, do vậy để làm giảm đ chua của sản ph m, trong công nghệ
sản xuất vang nho c n phải tiến hành quá trình chuyển hóa axit malic thành axit lactic
nh sự lên men của vi khu n lactic [55], [41]. Quá trình lên men chuyển hóa axit
malic thành axit lactic nh sự lên men của vi khu n lactic g i là lên men malolactic.
Hiện nay, chủng vi khu n lactic Oenococcus oeni đ được sử d ng nhi u trong sản
xuất rượu vang.
Theo Henick – Kling

và Liu

qu trình lên m n malolactic

không ch đ n thu n là qu trình chuyển h a axit malic thành axit lactic ảnh hư ng
l n đến chất lượng cảm quan rượu vang

Công nghệ Sinh h c

hất lượng cảm quan của rượu vang ph

12

2013 - 2015


Luận văn th c sĩ

Hà Tuấn Anh

thu c nhi u vào qu trình lên m n malolactic như nhiệt đ , đ pH, t lệ và hàm

lượng các chất inh ư ng trong vang non, chủng vi khu n lactic …[38], [47].
1.3.3.2. Các yếu tố ảnh hư ng đến qu trình lên m n malolactic
a)
Etanol c t c đ ng m nh t i sự ph t triển và ho t đ ng trao đ i chất của vi
khu n lactic Hàm lượng etanol cao làm giảm sự ph t triển tối ưu của vi khu n lactic
[40]. Khi n ng đ etanol

v/v thì qu trình lên m n malolactic

ức chế m nh

mẽ tuy nhiên đối v i Leuconostoc oenos và Pediococus thì có khả năng ch u được
n ng đ etanol 12 – 14%v/v, do vậy vi khu n Leuconostoc oenos v n thực hiện quá
trình lên men malolactic [23], [38].
b)

2

Trong công nghệ, các nhà sản xuất thư ng dùng SO2 để ức chế m t số lo i
enzyme của phản ứng oxy hóa – khử, ức chế sự ph t triển của m t số vi khu n lactic
hay vi khu n axetic bất lợi. Tuy nhiên, các nghiên cứu cho thấy r ng SO2 c khả năng
h n chế

ho t đ ng đ c hiệu của nzym H+ –

TPas làm giảm khả năng sống

của tế ào [24] và ho t t nh lên m n malolactic giảm
ức chế hoàn toàn

n ng đ SO2

mg/l

SO2 hàm lượng 110 mg/l.

c) Nhiệ đ
Thư ng quá trình lên men malolactic di n ra tốt
đ etanol từ
etanol Thực tế

nhiệt đ 20 – 250 khi n ng

– 14%v/v [18] Nhiệt đ và cao sẽ ức chế vi khu n lactic đối v i
n ng đ etanol cao nhiệt đ

0

c thể ức chế hoàn toàn sự

ph t triển của vi khu n M t số rất ít chủng lên men malolactic

nhiệt đ 150

ư i

150C lên men malolactic rất khó xảy ra.
d) Đ pH
pH đ ng vai tr quan tr ng không ch đối v i sự sinh trư ng mà còn quyết
đ nh đến hiệu suất chuyển hóa axit malic thành axit lactic của vi khu n lactic b i hệ

enzyme có trong vi khu n laclic

ối v i vi khu n Oenococcus oeni thì pH < 3,5 là

phù hợp [40].

Công nghệ Sinh h c

13

2013 - 2015


Luận văn th c sĩ

Hà Tuấn Anh

e) Các chấ

và chất khoáng

Trong qu trình lên m n rượu, nấm m n đ sử
o vậy việc

ng h u hết ngu n inh ư ng

sung inh ư ng cho vi khu n lactic sinh trư ng và thực hiện quá

trình lên men malolactic là c n thiết. Nancy (2010 đ chứng minh

sung chế ph m

inh ư ng riêng cho vi khu n malolactic v i thành ph n g m axit amin p ptit
vitamin chất kho ng vào vang non làm cho vi khu n O. oeni th ch nghi nhanh v i
môi trư ng và k ch th ch sự ph t triển và lên m n malolactic [54].
f) Đ ều kiệ

ẩn lactic

Do nhu c u sản xuất vang càng tăng nên c c nhà công nghệ đ t o ra chế ph m
vi khu n lactic và đ thư ng m i hóa chế ph m này để tiện lợi h n khi sử d ng trong
sản xuất rượu vang. Chế ph m này được b sung trực tiếp trong quá trình lên men
rượu vang để chuyển h a axit malic thành axit lactic
trong môi trư ng rượu vang pH

c nghiên cứu đ chứng minh

nhiệt đ thấp ho c n ng đ

tanol

v/v thì

vi khu n lên m n malolactic thư ng được nhân giống trư c khi cấy vào môi trư ng
rượu vang tiến hành lên men malolactic [25]

ể t n t i được trong môi trư ng vang

non c chứa nhi u chất gây ức chế vi khu n ph t triển mà không làm giảm số lượng
tế ào sống và mất ho t t nh lên m n thì giống được ho t h a trong môi trư ng rượu

vang v i c c chất inh ư ng vitamin và muối kho ng được

sung đi u này gi p

cho c c vi khu n sẽ th ch nghi được v i môi trư ng [17] Số lượng tế ào vi khu n
ph hợp cho lên m n malolactic thư ng là

6

CFU/ml để đảm ảo đủ tế ào vi khu n

phân giải axit malic [69], [40].
ở

1.3.

ủ

đế

Quá trình lên men malolactic làm cho pH của môi trư ng lên m n tăng lên
khoảng 0,1 –

đ n v , do đ đ giảm đ axit t ng số xuống khoảng 0,01 – 0,03 g/l

(tính theo axit tartaric) b i quá trình decacboxyl hoá m t gốc axit và chuyển axit
malic thành axit lactic c đ axit yếu h n, do đ vang thay vì v chua g t của axit
malic sẽ tr nên d u h n và v hài hoà h n [60], [63].

Công nghệ Sinh h c

14

2013 - 2015


Luận văn th c sĩ

Hà Tuấn Anh

Quá trình lên men malolactic đ tăng khả năng ức chế sự sinh trư ng của các
vi sinh vật gây h i khác, do vậy sẽ

n đ nh được các lo i vi sinh có lợi cho vang

thành ph m.
Ngoài ra, sự chuyển ho axit malic thư ng đi k m v i quá trình lên men các
lo i đư ng còn l i để t o ra rất nhi u sản ph m là những hợp chất d

ay h i như

diaxetyl, axeton và 2,3 – butanediol t o ra từ quá trình chuyển hoá axit citric b i vi
khu n. Chủng vi khu n lên m n malolactic c khả năng t o ra iax tyl từ
t o ra hư ng

– 4 mg/l

đ c trưng cho rượu vang nhưng hàm lượng iax tyl từ 5 – 7 mg/l sẽ

ảnh hư ng ất lợi t i chất lượng rượu vang và gây h ng rượu [30], [62]. Những thành

ph n khác của hư ng v cũng tăng kh như axit ay h i
st

i thyl succinat

m t số

ay h i thyl acetate, ... Tất cả các hợp chất này t o nên m t t hợp c c hư ng

v đ c trưng g p ph n làm tăng ph m chất của rượu vang thành ph m [41].
1.3.5. Các gi i pháp kỹ thu t lên men malolactic
1.3.5.1. Lên men tự nhiên
Trong sản xuất vang truy n thống, lên men malolactic di n ra m t cách tự
nhiên trong suốt quá trình lên men ph , th i gian lên m n malolactic thư ng từ vài
th ng đến 1 ho c nhi u năm

i các vi khu n lactic có ngu n gốc từ v quả nho ho c

từ thùng g . Trong quá trình lên men malolactic ngoài O. oeni còn có rất nhi u vi
khu n lactic khác cùng phát triển v i các mức đ khác nhau, vì thế luôn luôn kèm
theo những rủi ro do việc trao đ i chất không hoàn toàn axit malic ho c decacboxyl
h a c c axit amin Khi vang c đ pH cao thì Pediococus sinh trư ng m nh mẽ t o ra
nhi u histamine làm cho chất lượng vang b giảm rất nhi u.
1.3.5.2. Lên m n

giai đo n (lên men h n hợp)

Nấm men và vi khu n được đưa vào đ ng th i trong qu trình lên m n rượu.
Phư ng ph p này c ưu điểm là vi khu n sẽ c đi u kiện sinh trư ng tốt h n vì l c
này n ng đ etanol còn thấp và khi hàm lượng etanol tăng

n lên trong quá trình lên

m n rượu thì vi khu n sẽ d thích nghi chứ không b sốc như khi đ t ng t g p môi
trư ng có n ng đ c n cao. M t điểm nữa là môi trư ng còn rất nhi u chất dinh
ư ng nên thuận lợi cho sự sinh trư ng và phát triển của vi khu n. Nuôi cấy h n hợp
t o đi u kiện cho sự lên men malolactic xảy ra đ ng th i v i lên m n rượu.
Công nghệ Sinh h c

15

2013 - 2015