Tài liệu Đề tài: ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG doc

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀINGUYÊN    MÔN: VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG GV: ThS NGUYỄN NGỌC TÂM HUYÊN NHÓM: LỚP DH10QM 1/ LÊ VĂN ĐỒNG (10149045) 2/ NGUYỄN VŨ LINH (10149099) 3/ HỒNG HẢI VINH (10149248) 4/ LÊ THỊ HỘI (10149070) 5/ BÙI KIM THÀNH (10149175) DH10QM Ứng dụng của vsv trong sản xuất rượu vang1 2 MỤC LỤC TRANG CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 3 I.1.Tình hình chung 3 I.2. Lịch sử hình thành và phát triển của rượu vang 3 I.3. Giới thiệu về công nghệ lên men 4 I.4. Mục tiêu 4 CHƯƠNG II ỨNG DỤNG VSV TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG 12 II.1. Sơ lược về quá trình lên men 5 II.2. Nguyên liệu 12 II.3. Vi Sinh Vật Trong Quá Trình Sản Xuất Rượu Vang 17 II.4. Môt số tiêu chuẩn chọn và theo dõi quá trình lên men 26 II.5. Một số yếu tố ảnh hưởng tới nấm men trong quá trình sản xuất rượu vang. 28 II.6. Phân loại rượu vang và tác dụng của rượu vang 29 II.7. Bảo quản rượu vang 34 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 DH10QM Ứng dụng của vsv trong sản xuất rượu vang2 3 CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ I.1.Tình hình chung Ngày nay, khi nền kinh tế ngày càng phát triển, mức sống con người được nâng cao thì nhu cầu ăn uống của con người ngày càng được quan tâm và đòi hỏi các mặt hàng không những phải đa dạng phong phú mà còn phải có tính dược phẩm, dinh dưỡng. Hiện nay, các thức uống chế biến từ các loại trái cây đang có xu hướng tiêu thụ ngày càng cao trên thế giới. Do nó có nhiều ưu điểm so với các loại nước uống khác: chứa nhiều vitamin, muối khoáng, các dạng đường đơn giản dễ tiêu hóa, có hương vị thơm ngon tự nhiên hấp dẫn; vừa có giá tri dinh dưỡng cao vừa có tác dụng chữa bệnh, có thể chống ngô độc, chống ung thư,… Thức uống trái cây có nhiều dạng khác nhau về tính chất sản phẩm và công nghệ chế biến như nước trái cây tự nhiên, necta quả, nước quả cô đặc, sirô quả, rượu vang,… Trong đó rượu vang nho là loại thứ uống rất được ưa chộng với hương vị thơm ngon và tính giải khát. Đây là nước uống lên men từ một phần dịch trái cây. Nó có độ cồn thấp, giàu chất dinh dưỡng. Việc chế biến rượu vang từ nho được thực hiện rất lâu đời ở nhiều nơi trên thế giới nhất là các nước Châu Âu đặc biệt là Pháp. Nhưng ở nước ta, sản phẩm rượu vang vẫn chưa được quan tâm nhiều, qui mô sản xuất chủ yếu dưới dạng thủ công, lên men tự nhiên chưa có cơ sở khoa học cũng như phương pháp hợp lí dẫn đến năng suất cũng như chất lượng sản phẩm chưa cao. I.2. Lịch sử hình thành và phát triển của rượu vang •Các nhà khảo cổ học cho rằng, rượu vang có xuất xứ từ khu vực Capcazơ và Trung Đông khoảng 8000 năm về trước. •Khoảng năm 2000 TCN, sản xuất rượu vang du nhập tới Hy Lạp và sau đó truyền bá khắp Địa Trung Hải bởi đế chế La Mã. •Đầu thế kỉ XVI, các nhà thám hiểm Châu Âu đã mang nho tới Châu Mỹ. • Năm 1530, những người Tây Ban Nha xâm chiếm Trung và Nam Mỹ bắt đầu trồng nho ở Mexico, Argentina, Peru và Chile. • Năm 1655, nho được người Hà Lan trồng trọt trên thuộc địa của mình tại Mũi Hảo Vọng (Nam Phi). DH10QM Ứng dụng của vsv trong sản xuất rượu vang3 4 • Việc trồng nho ở Úc và New Zealand được tiến hành vào năm 1813. Ngành sản xuất rượu vang được phát triển ở tất cả các nơi mà thực dân Châu Âu đặt chân tới. Danh từ rượu vang được dùng để chỉ loại rượu lên men từ dịch ép trái cây (nho, dâu, thơm, táo, lê,…) với một số chủng nấm men. Rượu vang thu được không qua chưng cất, có hương vị thơm ngon của trái cây tự nhiên, có độ cồn nhẹ (10-15%) là loại nước giải khát thơm ngon giàu chất bổ dưỡng. Rượu vang là loại rượu không chưng cất có truyền thống lâu đời được sản xuất nhờ sự lên men bởi chủng tự nhiên S.cerevisiae hay do các loại nấm men tự nhiên như Saccharomyces sp, Zygosaccharomyces sp,… Ngoài ra còn có các loại rượu khác như sake, rượu cần, rượu cognac, rượu đế,rượu nếp than … I.3. Giới thiệu về công nghệ lên men 1.3.1. Công nghệ lên men Việc nuôi cấy vi sinh vật với quy mô lớn (trong khoảng 10lít đến 1.000.000lít) thường được gọi là lên men công nghiệp (industrial fermentation). Công nghệ lên men công nghiệp được hình thành từ cuối thể kỉ XIX và phát triển mạnh trong nửa cuối thế kỉ XX với hàng loạt thương phẩm.  Các công đoạn chính của quá trình lên men: - Trước khi lên men: Xử lí, chế biến, phối trộn và khử trùng nguyên liệu ban đầu. - Lên men: trong bioreactor được thông khí tốt (cần phá bọt), trong dịch lên men diễn ra quá trình nguyên khối, truyền nhiệt, tăng sinh khối tế bào và điều chỉnh hoạt sinh học để tạo nhiều sản phẩm mục tiêu. - Sau lên men: Tách tế bào bằng ly tâm hay lọc, phải phá vỡ tế bào để giải phóng chất nội bào; tủa, tinh sạch các chất; thực hiện phản ứng bổ sung tạo đúng thương phẩm; tinh chế; sấy; thương phẩm ở dạng hoàn chỉnh được bảo quản; tận dụng phụ phế phẩm. I.3.2. Ứng dụng của quá trình lên men Công nghệ lên men có ứng dụng rất rộng rãi thể hiện ở việc có rất nhiều sản phẩm được tạo ra từ công nghệ lên men. Sau đây là một số sản phẩm từ công nghệ lên men. DH10QM Ứng dụng của vsv trong sản xuất rượu vang4 5 1/ Trong sản xuất sinh khối nhờ vi sinh vật 2/ Sản xuất men bánh mì 3/ Sản xuất phân vi sinh 4/Chế phẩm diệt côn trùng (Insecticides) 5/ Chế phẩm trợ sinh 6/Trong công nghiệp vaccine 7/ Công nghệ sản xuất nhiên liệu 8/ Sản xuất Metabolite sơ cấp 9/Sản xuất thuốc kháng sinh 10/Sản xuất các biopolymer và biosurfeactan 11/Công nghệ sinh học khai khoáng 12/Sản xuất các biopolymer và biosurfeactant 13/Công nghiệp rượu bia và cồn nhiên liệu Hình 1: Nhà máy sản xuất ethanol quy mô nhỏ. I.4. Mục tiêu Thông qua chuyên đề này, chúng ta sẽ tìm hiểu khái quát về công nghệ lên men, cơ chế của quá trình lên men, những ứng dụng trong thực tế đời sống,… Qua đó, hiểu rõ hơn về rượu vang, quá trình sản xuất cũng như thành phần và giá trị dinh dưỡng của rượu vang - một trong những ứng dụng của công nghệ lên men. DH10QM Ứng dụng của vsv trong sản xuất rượu vang5 6 CHƯƠNG II ỨNG DỤNG VSV TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG II.1. Sơ lược về quá trình lên men a/Khái niệm Lên men là một quá trình trao đổi chất dưới tác dụng của các enzyme tương ứng gọi là chất xúc tác sinh học. Tùy theo sản phẩm tích tụ sau quá trình lên men mà người ta chia làm nhiều kiểu lên men khác nhau. Tuy nhiên có hai hình thức lên men chính là lên men yếm khí và lên men hiếu khí. b/Quá trình lên men. Các giai đoạn chính trong quá trình lên men Một số khâu chính trong quy trình  Giống vi sinh vật Trong lên men công nghệ, bên cạnh có một quy trình hợp lý, thì vấn đề giống là khâu quan trọng, quyết định giá trị kinh tế của quy trình sản xuất. Người ta sử dụng rộng rãi một phổ rộng gồm nhiều loại vi sinh vật DH10QM Ứng dụng của vsv trong sản xuất rượu vang6 Nhân giống (cấp 1, 2, 3…) Lên men Kiểm tra sự tạo thành sản phẩm Thu hồi sản phẩm Khử trùng môi trường Chế tạo môi trường Giống vi sinh vật 7 thuộc nhóm Procaryote (vi khuẩn, xạ khuẩn,…) và Eucaryote (nấm men, tảo, …). - Tiêu chuẩn chọn giống + Năng suất sinh tổng hợp một chất nào đó hay tạo sinh khối với hiệu suất cao. + Có khả năng sử dụng được các nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm. + Trong quá trình lên men không tạo sản phẩm phụ không mong muốn. + Ít mẫn cảm đối với sự tập nhiễm do vi sinh vật khác và phage. + Có sản phẩm hay sinh khối có thể tách dễ dàng ra khỏi môi trường dinh dưỡng. - Các phương pháp giữ giống chính + Bảo quản trên môi trường thạch, định kỳ cấy chuyền. + Giữ giống trong cát hoặc đất sét vô trùng. + Giữ giống bằng phương pháp lạnh đông. + Giữ giống bằng phương pháp đông khô.  Nhân giống vi sinh vật - Giống là tế bào sinh dưỡng: sử dụng phương pháp nuôi cấy dịch thể (nuôi cấy chìm). - Giống là bào tử (đối với xạ khuẩn và nấm mốc): Thông thường người ta thực hiện nhân giống thu bào tử trên môi trường đặc (nuôi cấy bán rắn có cám, bột bắp, thóc, trấu,…).  Lên men Đây là khâu quyết định kết quả của một quá trình lên men. Để thực hiện lên men, người ta thường sử dụng hai phương pháp chủ yếu sau: lên men bề mặt và lên men chìm. - Lên men bề mặt: thực hiện nuôi cấy vi sinh vật trên bề mặt môi trường dịch thể hoặc môi trường bán rắn. + Nuôi cấy bề mặt sử dụng môi trường dịch thể (dùng cho vi sinh vật hiếu khí): Phương pháp lên men này yêu cầu thiết bị đơn giản, nhưng đòi hỏi diện tích sử dụng lớn, khó tự động hóa quy trình sản xuất nên ít được sử dụng. DH10QM Ứng dụng của vsv trong sản xuất rượu vang7 8 + Nuôi cấy bề mặt sử dụng môi trường bán rắn hay lên men bán rắn (có thề dùng cho vi sinh vật hiếu khí và kị khí). Phương pháp này được các nước đang phát triển sử dụng nhiều.  Nguyên liệu: các loại hạt, các loại phế liệu,…  Phương pháp này sử dụng để: sản xuất kháng sinh, sản xuất enzym từ nấm mốc, đường hóa tinh bột để sản xuất rượu ethanol từ nấm men. - Lên men chìm + Dùng cho cả vi sinh vật hiếu khí và kị khí. + Trong quá trình lên men, liên tục theo dõi và thực hiện một số công việc sau  Thực hiện quá trình khuấy đảo và sục khí.  Theo dõi sự tạo bọt trong lên men và có biện pháp phá bọt.  Điều chỉnh pH của môi trường lên men.  Theo dõi và điểu chỉnh nhiệt độ của môi trường lên men.  Tiếp thêm nguyên liệu và bổ sung các chất tiền thể.  Thu hồi sản phẩm Các sản phẩm của quá trình tổng hợp vi sinh vật thường được tích lũy hoặc bên trong tế bào hoặc ở trong pha lỏng của dịch nuôi cấy. Cũng có trường hợp sản phẩm vừa nằm trong tế bào, vừa nằm trong pha lõng của dịch nuôi cấy. Việc đầu tiên sau khi kết thúc lên men là tìm cách tách tế bào vi sinh vật ra khỏi pha lõng của dịch lên men. - Nếu là các vi sinh vật có cấu tạo sợi như nấm, tảo…dùng phương pháp lọc, vớt. - Nếu là các vi sinh vật đơn bào, có kích thước tế bào nhỏ như nấm men, vi khuẩn…dùng phương pháp li tâm thường hay li tâm tốc độ cao… Bản chất hóa học của sản phẩm quyết định phương pháp xử lý tiếp theo. Thông thường người ta sử dụng các phương pháp sau: chiết rút, hấp phụ, kết tủa, kết tinh, điện di,… c/ Quá trình lên men rượu Lên men rượu là quá trình lên men yếm khí với sự có mặt của nấm men, chúng sẽ chuyển hóa đường lên men thành ethanol và CO 2 . DH10QM Ứng dụng của vsv trong sản xuất rượu vang8 9 Quá trình lên men rượu chia làm 2 thời kỳ chính: - Thời kỳ phát triển sinh khối - Thời kỳ lên men chuyển đường thành rượu và CO 2 Glucose Hexokinaza Glucose – 6 – phosphat Photphoglucoza isomeraza Fructose – 6 – phosphat PhosphoFructokinaza Fructose – 1,6 – diphosphat Aldolaza Triophosphat izomeraza Glyceraldehyd – 3 – phosphat Dihydro aceton phosphat Glyceraldehyd phosphatdehydrogenaza Acid – 1,3 – diphosphoglyceric Phosphoglyceratkinaza Acid – 3 – phosphoglyceric Phosphoglycerat-mutaza Acid – 2 – phosphoglyceric Enoiaza Acid phosphoenolpyruvic Pyruvat kinaza Acid – enol – pyruvic Acid pyruvic Pyruvate – decarboxylaza Ethanal DH10QM Ứng dụng của vsv trong sản xuất rượu vang9 10 Aldodeshydrogenaza Ethanol Hình 2: Cơ chế phân hủy đường trong tế bào nấm men d/Quá trình sản xuất rượu vang Hình 3: Công nghệ lên men rượu vang DH10QM Ứng dụng của vsv trong sản xuất rượu vang10 [...]... chính trong lên men, K.apiculata nhạy cảm với SO2 Trong nghề làm rượu vang người ta không mong muốn loài men này phát triển, nếu có thì chỉ cần có trong giai đoạn đầu tạo được 3 – 40 cồn DH10QM Ứng dụng của vsv trong sản xuất rượu vang2 4 25 b .Vi sinh vật có hại Ngoài một số vi sinh vật giúp ích cho quá trình lên men rượu vang còn có nhiều vi sinh vật gây hỏng hoặc giảm chất lượng của của rượu vang Bảng:... Giai đoạn chết: tốc độ chết tăng nhanh, tốc độ sinh sản rất ít do đó số lượng tế bào nấm men giảm dần II.3 Vi Sinh Vật Trong Quá Trình Sản Xuất Rượu Vang II.3.1.Khái quát về vi sinh vật trong quá trình sản xuất rượi Vang Trong nước nho tươi có những nhóm vi sinh vật khác nhau từ môi trường xung quanh, có chủ yếu ở vỏ quả, thân, cuống và thiết bị Phần lớn trong phức hệ này là nấm mốc (76 – 90%), nấm men... men và vi khuẩn đều có thể đóng vai trò tích cực và tiêu cực trong sản xuất Mật độ tế bào vi sinh vật trên quả nho trung bình vào khoảng 10 3 – 105cfu/g Vi sinh vật liên quan tới rượu vang có thể được chia làm hai dạng: dạng nội sinh (từ quả nho, bề mặt thiết bị) và dạng đưa vào (các chủng giống khởi động phục vụ lên men) Trong lên men truyền thống, người ta chỉ sử dụng nhóm vi sinh vật nội sinh, tức... và tạo thành tới 180 cồn Các yếu tố sinh trưởng của loại này giống như Sacch.vini và có khả năng chịu được cồn cao Dùng các nòi thuần chủng của giống này lên men dịch quả có hàm lượng đường cao để chế vang khô cho kết quả tốt Hai giống sản xuất rượu vang này (S.vini và S.oviformis) có nhiều nòi được dùng trong sản xuất DH10QM Ứng dụng của vsv trong sản xuất rượu vang2 3 24 Saccharomyces uvarum Saccharomyces... riboxom,… c Sự sinh sản của nấm men Nấm men có một số hình thức sinh sản sau: - Sinh sản bằng cách nảy chồi - Sinh sản bằng cách phân đôi - Sinh sản bằng bào tử và sự hình thành bào tử + Tiếp hợp đẳng giao + Tiếp hợp dị giao + Sinh sản đơn tính d Phân loại nấm men Chủ yếu có hai lớp: nấm men thật (Ascomyces) và lợp nấm men giả (Fungi imporfecti) DH10QM Ứng dụng của vsv trong sản xuất rượu vang1 5 16 -... phát triển và sản phẩm trao đổi chất của một số vi sinh vật trong quá trình lên men, hoặc tàng trữ có thể làm hỏng, hoặc ảnh hưởng xấu tới chất lượng ruợu vang Đảm bảo vệ sinh trong quá trình sản xuất là một yếu tố quan trọng nhằm tránh vi sinh vật tạp nhiễm và kiểm soát chất lượng Để hạn chế tác động không tốt của vi sinh vật gây hỏng rượu vang người ta sử dụng các kỹ thuật loại trừ O 2 và bổ sung SO2... vang cao độ (Fortified wine) c/Phân loại theo hàm lượng CO2 Rượu vang không có gas (table wine) DH10QM Ứng dụng của vsv trong sản xuất rượu vang3 0 31 Rượu vang có gas (sparkling wine): 2 loại - Rượu vang có gas tự nhiên (do lên men tạo ra): Champagne - Rượu vang có gas nhân tạo: Carbonated wine d/Phân loại theo màu sắc * Rượu vang đỏ Là rượu được làm từ nhiều giống nho đỏ (hoặc đen) khác nhau Hầu... loại rượu vang đỏ chứa nhiều flavanoids nhất là ruợu Cabernet Sauvignon Loại rượu Petit Syrah và Pinot Noir cũng chứa cao flavanoid d/ Rượu vang phòng tránh lão hóa tim, xương, mắt và cơ nhờ Resveratrol DH10QM Ứng dụng của vsv trong sản xuất rượu vang3 3 34 Năm 2008 một nghiên cứu thuộc Vi n Lão Khoa Quốc Gia và Ðại Học Y Khoa Harvard đã phát hiện hợp chất resveratrol có trong rượu vang đỏ khi dùng trong. .. DH10QM Ứng dụng của vsv trong sản xuất rượu vang3 5 36 - Không được ướp quá lạnh chai rượu vang - Không được để rượu vang quá lâu trong tủ lạnh (một vài tháng) - Không được sử dụng ngăn làm đá để làm lạnh rượu - Không được cho đá vào rượu vang II.7.2 Bảo quản khi ra khỏi hầm Khi bảo quản rượu vang là tránh ánh sáng và nhiệt độ cũng như sự rung chuyển Ngoài ra đối với các loại rượu vang khác nhau thì cũng... dẫn đến làm mất những tác dụng tốt cho sức khỏe của rượu vang DH10QM Ứng dụng của vsv trong sản xuất rượu vang3 4 35  Ngoài ra, rượu vang được biết có tác dụng kích thích tiêu hoá, giúp ăn ngon miệng, làm cho tinh thần sảng khoái, tăng cường thêm năng lượng, chất dinh dưỡng cho cơ thể Nhiều nghiên cứu cho thấy thành phần hoạt chất polyphenol và anthoxian sẵn có trong rượu vang có khả năng giúp cơ thể . men. DH10QM Ứng dụng của vsv trong sản xuất rượu vang4 5 1/ Trong sản xuất sinh khối nhờ vi sinh vật 2/ Sản xuất men bánh mì 3/ Sản xuất phân vi sinh 4/Chế. Vật Trong Quá Trình Sản Xuất Rượu Vang II.3.1.Khái quát về vi sinh vật trong quá trình sản xuất rượi Vang Trong nước nho tươi có những nhóm vi sinh vật