Lên men Malolatic trong sản xuất rượu vang

Lên men Malolatic trong sản xuất rượu vang

CHƯƠNG 1: MƠÛ ĐẦU 1 Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang CHƯƠNG 1 MƠÛ ĐẦU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG Sự ra đời “Etude sur le vin” của L.Pasteur đã khiến hầu hết các nhà làm rượu vang vào cuối thế kỷ XIX đều tin rằng sự có mặt của vi khuẩn lactic trong rượu là một trong những nhân tố bất lợi cho quá trình sản xuất và ảnh hưởng không tốt đến chất lượng sản phẩm. Song, vào những năm 20 của thế kỷ XX, nghiên cứu của 2 tác giả Ferré và Ribéreau (1920) trên hai loại rượu vang đỏ Burgundy và Boudeaux đã chứng minh được rằng vai trò rất quan trọng của quá trình chuyển hóa acid malic trong sản xuất rượu vang. Nhờ đó mà quá trình lên men malolactic đã được con người chấp nhận và khuyến khích sử dụng như một quá trình lên men phụ xảy ra trong rượu vang nhằm mục đích chuyển hóa acid malic có trong vang nho, đặc biệt là đối với vang đỏ. Quá trình này góp phần làm giảm vò chua gắt của acid malic, giúp cải thiện hương và đảm bảo độ bền về mặt vi sinh cho sản phẩm rượu vang. Sau đó, một loạt các nổ lực tìm kiếm các tác nhân gây ra quá trình lên men malolactic được tiến hành. Người ta thấy rằng, dòch nho và vang là một môi trường mang tính chọn lọc đối với một vài loài vi khuẩn lactic. Những loài này hiện nay đã được biết đến tương đối chính xác (Lafon-Lafourcade and Joyeux, 1979). Trong một vài nghiên cứu trên dòch nước nho, các tác giả Fendant và Dôle; Maret và Sozzi (1977, 1979); Marel và cộng sự (1979) đã ghi nhận lại sự có mặt của các loài vi khuẩn lactic lên men đồng hình thuộc giống Lactobacillus (Lb. plantarum, Lb. casei) trong dòch nho. Trong suốt giai đoạn lên men ethanol, những loài này bò biến mất cùng với các loài lên men lactic dò hình (Lb. hilgardii, Lb. brevis). Các loài vi khuẩn lactic có trong canh trường lúc này hầu hết đều thuộc giống Pediococcus (P. cerevisiae, P. pentosaceus) và một loài trong giống Leuconostoc (Leuconostoc oenos). Như vậy, những vi khuẩn lactic đồng hình thuộc giống Lactobacillus có mặt chủ yếu trong dòch nho sẽ bò tiêu diệt rất nhanh sau khi bắt đầu quá trình lên men rượu và được thay thế bởi loài Leuconostoc oenos ở giai đoạn cuối CHƯƠNG 1: MƠÛ ĐẦU 2 Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang của quá trình này. Đối với vang Bordeaux và Charentes (Pháp), Leuconostoc oenos này được xem như là tác nhân chính gây lên men malolactic. Trong khi đối với rượu vang của Đức (Benda, 1982) và Australia (Pan và cộng sự, 1980) thì Pediococcus lại chiếm ưu thế hơn. Sự khác biệt này được tạo nên do nhiều nguyên nhân khác nhau, chủ yếu là do tính chất của mỗi loại vang như sự đa dạng về thành phần, pH; khí hậu; chế độ trồng và bảo quản nho nguyên liệu. Trong một khoảng thời gian dài sau đó, con người đã cố gắng thúc đẩy quá trình lên men malolactic bằng nhiều cách khác nhau, kể cả việc cấy giống vi khuẩn lactic thuần khiết vào dòch nho và vang. Nhưng cho đến 1983, một vấn đề cần giải quyết như lượng sinh khối cho vào canh trường đủ cho quá trình lên men và đạt được chất lượng mong muốn cũng như trạng thái sinh lý của vi khuẩn trong canh trường cũng vẫn chưa được biết đến một cách rõ ràng. Về sau, khi nghiên cứu thực hiện quá trình lên men malolatic trong phòng thí nghiệm bằng cách cấy giống vi khuẩn từ bên ngoài vào, đặc biệt gần đây các nhà sản xuất thường sử dụng các chế phẩm vi khuẩn Leuconostoc oenos đã qua sấy thăng hoa, người ta nhận thấy rằng loài này có khả năng chống chòu rất tốt trong môi trường có pH thấp (pH 3,2), nồng độ ethanol cao (12%) và hàm lượng SO 2 là 13 mg/L. Tuy nhiên, khi áp dụng trực tiếp vào thực tế sản xuất thì kết quả đạt được không tốt, khoảng 90% lượng giống cấy ban đầu bò chết khi cho vào vang đỏ và thậm chí nhiều hơn ở vang trắng. Do đó, người ta đã đưa ra giải pháp khắc phục như sau: trước khi sử dụng, cần tái hoạt hóa các tế bào (reactivate) bằng cách cho chúng vào một môi trường thuận lợi để có thể đạt được trạng thái sinh lý thích nghi cao hơn, tăng khả năng chống chòu hơn với môi trường nước nho sau quá trình lên men ethanol. Kết quả đạt được theo phương án này là rất tốt, khả năng sống sót của những chủng tái hoạt hóa này rất cao. Một khó khăn khác trong tiến trình nghiên cứu và vẫn đang là vấn đề gây tranh cãi là việc xác đònh thời điểm tiến hành cấy giống vào canh trường. Nhiều tác giả như Kunkee và cộng sự (1967) đã đề nghò cấy giống trong giai đoạn lên men rượu. Một số khác lại cho rằng thời điểm thích hợp hơn để cấy giống là trước hoặc sau khi lên men rượu (Gallander, 1979). Ribéreau- Gayon và cộng sự (1975) lại đề nghò không nên đưa giống cấy vào thời điểm trước khi lượng đường hoàn toàn cạn kiệt. Từ những thành quả đạt được, 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: CHƯƠNG 1: MƠÛ ĐẦU 3 Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang  Việc nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn lactic cố đònh để chuyển hóa acid malic thành acid lactic trong các môi trường nuôi cấy tónh (Spettoli và cộng sự, 1982), nuôi cấy liên tục (Cuenat và Villettaz, 1984), kể cả việc việc so sánh năng lực chuyển hóa acid malic của các chủng nuôi cấy khác nhau (Naouri và cộng sự, 1991).  Vấn đề chuyển hóa acid malic bởi enzyme malolactic cố đònh (EC 1.1.1.38) cũng được đề cập đến rất nhiều nhưng kết quả nghiên cứu khi sử dụng enzyme cố đònh trên gel hầu như không thành công (S. Gestrelius, 1982). Nói tóm lại, lên men malolactic là một quá trình đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất rượu vang, 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 hoá học, góp phần cải thiện chất lượng về mặt giá trò cảm quan của sản phẩm, mang lại cho rượu vang những hương vò đặc trưng. Việc tìm kiếm những những giải pháp kỹ thuật ứng dụng cho quá trình này đã được con người nghiên cứu từ rất lâu và vẫn đang được tiếp tục. Nhưng đến nay, những kết quả đạt được cũng chỉ mang ý nghóa về mặt học thuật và chưa được áp dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất. 1.2 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ QUÁ TRÌNH LÊN MEN MALOLACTIC 1.2.1 Đònh nghóa Lên men malolactic (ML) là một quá trình chuyển hoá L-malic acid (chứa 2 nhóm carboxyl trong phân tử) thành L- hoặc D-acid lactic (chỉ chứa một nhóm carboxyl) và carbon dioxide được thực hiện bởi các giống vi khuẩn lactic bao gồm Lactobacillus, Oenococcus, Leuconostoc, Pediococcus. Đây thực chất là một quá trình dò hoá acid malic, khi đó L-malic được decarboxyl hoá thành L-lactic acid bởi xúc tác là enzyme malate carboxylase (EC1.1.1.38). Quá trình này xảy ra bên trong tế bào theo phản ứng sau: Một số tác giả (Margalit, 1997) cho rằng đây thực chất chỉ là một phản ứng hoá sinh vì quá trình này đơn giản chỉ có sự tham gia của một enzyme - xúc tác cho phản ứng tách nhóm CO 2 của cơ chất là acid malic thành acid lactic. Kết quả của phản ứng này là với mỗi 1 gam acid CHƯƠNG 1: MƠÛ ĐẦU 4 Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang malic sẽ tạo thành được 0,67 gam acid lactic và 0,33 gam CO 2 nhưng lại không sinh ra năng lượng dưới dạng ATP mà tế bào có thể sử dụng được. Tuy nhiên, nếu xét về ý nghóa của biến đổi trên đối với sự trao đổi chất của vi khuẩn lactic thì chúng ta có thể xem đây là một quá trình lên men bởi vì nguyên nhân sau: cũng giống như những quá trình lên men thông thường, mục đích của vi sinh vật thực hiện các chuyển hoá cơ chất cũng chỉ phục vụ cho nhu cầu về mặt năng lượng để chúng có thể sinh trưởng và phát triển (xem chi tiết ở phần 2.1.2.2). Quá trình lên men malolactic xảy ra bên trong tế bào cũng có ý nghóa tương tự. Khi thực hiện phản ứng trên, chất cho điện tử chính là acid malic còn chất nhận điện tử cũng chính là NAD + để chuyển thành NADH+H + và chất này sẽ tham gia vào các chu trình sinh hoá trong cơ thể sinh vật để sản sinh ra năng lượng cung cấp cho tế bào. Ngoài ra, cũng theo tác giả Margalit (1997), trong quá trình lên men malolactic, vi khuẩn lactic có thể sử dụng 3 con đường khác nhau để chuyển hoá acid malic:  Con đường chuyển hóa trực tiếp L-acid malic thành L-acid lactic và carbon dioxide nhờ enzyme malate carboxylase. Cơ chế này có mặt ở hầu hết vi khuẩn malolactic.  Con đường thứ hai liên quan đến việc phân giải acid malic nhờ xúc tác của hệ “enzyme malic” thành oxaloacetate và tiếp tục thành acid pyruvic và CO 2 . L-lactate dehydrogenase, sau đó, sẽ xúc tác cho phản ứng khử acid pyruvic thành L-acid lactic. Cơ chế này được tìm thấy ở Lactobacillus casei và Lactobacillus faecalis.  Con đường thứ ba là được tìm thấy ở Lactobacillus fermentum. Vi khuẩn này có khả năng chuyển hóa L-acid malic thành acid lactic ở cả hai dạng đồng phân L- và D-. Ngoài ra, còn có một số sản phẩm trao đổi chất trung gian như acetate, succinate và carbon dioxide. 1.2.2 Vò trí của lên men malolactic trong quy trình sản xuất rượu vang Trong công nghiệp sản xuất rượu vang, quá trình lên men malolactic được tiến hành sau khi lên men chính, dòch lên men thu được gọi là “vang non” được tiến hành lắng gạn cặn và CHƯƠNG 1: MƠÛ ĐẦU 5 Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang 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 acid malic thành acid lactic làm cho vang được chuyển từ vò chua gắt sang vò chua nhẹ dễ chòu, CO 2 còn được tiếp tục giải phóng nhưng có xu hướng giảm dần, hương vò rượu vang cũng được hoàn thiện. Dung dòch lên men ở trạng thái tónh lặng, xác nấm men lắng xuống đáy bồn hay nồi lên men. Tiếp theo, dòch vang được tiến hành lắng gạn tiếp vài lần, mỗi lần từ 20 đến 30 ngày để ổn đònh thành phần của rượu vang rồi tiếp tục đến quá trình ủ chín. 1.3 MỤC ĐÍCH VÀ ỨNG DỤNG 1.3.1 Mục đích Lên men malolactic là một quá trình rất quan trọng trong sản xuất các loại vang đỏ hoặc các loại rượu vang có độ chua cao được sản xuất từ những giống nho trồng ở các vùng khí hậu lạnh. Quá trình này hoàn toàn không gây nguy hiểm đối với chất lượng vang vì trong quá trình lên men vi khuẩn lactic chỉ sử dụng acid malic là chính mà không tác động gì tới các cấu tử và thành phần khác có trong vang. E. Peymand đã xếp mức độ nguy hiểm cho chất lượng rượu vang do tác động của vi khuẩn lactic theo chiều tăng dần lên như sau:  Lên men đường arabinose, acid citric và đường xylose tạo thành một lượng không lớn lắm các acid bay hơi và làm giảm chất lượng vang không đáng kể.  Lên men acid tartaric, glycerin, glucose, fructose làm thay đổi khá rõ các hợp phần có trong vang và làm giảm chất lượng của vang. Mức độ gây xấu hay ảnh hưởng không tốt chất lượng rượu vang phụ thuộc vào đặc tính của chủng vi khuẩn lactic và đặc điểm của vang. Quá trình lên men malolactic có ba ý nghóa quan trọng trong sản xuất rượu vang: 1- Làm giảm độ acid của dòch vang sau lên men Trước hết, về mặt hoá học, quá trình lên men ML làm cho pH của môi trường lên men tăng lên khoảng 0,1 đến 0,3 đơn vò và làm giảm độ acid tổng (titratable acidity) xuống khoảng 0,01 đến 0,03 g/L (tính theo acid tartaric) bởi quá trình decarboxyl hoá một gốc acid và chuyển acid malic thành acid lactic có độ acid yếu hơn. Tuy nhiên, không phải tất cả acid malic đều được chuyển hoá hoàn toàn thành acid lactic mà chỉ khoảng 2/3 hàm lượng của chúng được chuyển CHƯƠNG 1: MƠÛ ĐẦU 6 Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang hoá thành acid lactic. Phần còn lại có thể bò phân giải hoặc oxi hoá thành CO 2 và thoát khỏi dòch lên men. 2- Điều chỉnh hương vò đặc trưng cho vang Sự chuyển hoá acid malic thường đi kèm với quá trình lên men các loại đường còn lại để tạo ra rất nhiều sản phẩm là những hợp chất dễ bay hơi như alcetaldehyde, diacetyl, acetoin, acetic acid, 2,3-butadiol, ethyl lactate và các rượu bậc cao . Tất cả các hợp chất này tạo nên một tổ hợp các hương vò đặc trưng góp phần làm tăng phẩm chất của rượu vang thành phẩm. 3- Làm ổn đònh về mặt vi sinh cho rượu vang thành phẩm Cuối cùng, về mặt bảo quản, quá trình lên men malolactic góp phần tạo nên tính ổn đònh về chất lượng cảm quan và vi sinh. Điều này có nghóa 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 3 nguyên nhân:  Một số vi khuẩn không mong muốn có khả năng sử dụng acid malic làm nguồn chất dinh dưỡng. Vì thế, việc giảm hàm lượng acid malic trong dòch lên men sẽ mang lại kết quả tốt để giảm thiểu rủi ro về mặt vi sinh.  Vi khuẩn malolactic sinh trưởng trước trong môi trường pH thấp và chúng sử dụng các chất dinh dưỡng như (amino acid, các base nitơ, vitamin) làm cho môi trường ngày càng nghèo nàn những chất này. Từ đó giới hạn được sự sinh trưởng và phát triển của những vi khuẩn khác.  Một số vi khuẩn malolactic có thể sản sinh ra độc tố (bacteriocins) có thể ức chế sinh trưởng của những vi sinh vật khác mà không gây ảnh hưởng gì về mặt cảm quan và sức khỏe con người. Người ta nhận thấy rằng ở những loại rượu vang không có quá trình lên men malolactic hay quá trình này không được kiểm soát chặt chẽ thì sau một thời gian đóng chai và bảo quản thường xảy ra hiện tượng bò đục dòch vang hay đôi khi hình thành nên cặn lắng hay sủi bọt nhẹ có khi kèm theo mùi lạ gần giống với mùi của món dưa cải bắp truyền thống của Đức (sauerkraut). Dù ít hay nhiều thì điều này cũng làm ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng của rượu vang thành phẩm. Vì vậy, nếu quá trình lên men malolactic được thực hiện một cách có kiểm soát thì những rủi ro này có thể được loại trừ. CHƯƠNG 1: MƠÛ ĐẦU 7 Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang 1.3.2 Phạm vi ứng dụng Hiện nay, quá trình lên men malolactic được xem như là một giải pháp công nghệ quan trọng nhằm cải thiện chất lượng của rượu vang đỏ và một số rượu rượu vang trắng (ở một số vùng như Switzerland, Burgundy). Người ta nhận thấy rằng hầu hết các loại vang đỏ và khoảng 20% rượu vang trắng trên thế giới đều phải trải qua quá trình lên men này. Đứng trên phương diện thành phần hoá học, lên men malolactic chỉ thích hợp cho sản xuất các loại rượu vang có độ pH thấp, tức là có hàm lượng acid cao. Hầu hết các rượu vang đỏ (red wine) trên thế giới đều được sản xuất thông qua quá trình lên men malolactic. Ví dụ như các loại rượu vang đỏ: Pinot Noir, Merlot và Cabernet đều được tiến hành lên men malolactic gần như hoàn toàn. Quá trình lên men malolactic xảy ra hầu hết ở vang đỏ bởi vì ở các vang này có hàm lượng acid malic khá cao. Acid malic có thể bò phân giải bởi vi khuẩn lactic thành acid lactic làm giảm vò chua gắt khó chòu cho vang. Hàm lượng acid malic trong nho còn tuỳ thuộc vào giống nho, điều kiện trồng trọt và thời tiết. Đối với những loại rượu vang được sản xuất ở vùng có khí hậu lạnh, đặc biệt là Đức, Pháp và miền đông nước Mỹ, thường có hàm lượng acid malic khá cao nên cần thực hiện quá trình lên men malolactic. ƠÛ vùng có khí hậu ấm áp hơn thì ngược lại. Hầu như hàm lượng acid malic của nho sẽ giảm cùng với quá trình chín, do đó nếu sử dụng loại nho này để lên men malolactic thì không thích hợp do hiệu quả của quá trình làm giảm độ chua không đáng kểù mà thêm vào đó những chỉ tiêu về cảm quan mong muốn cũng khó có thể đạt được (Davis và cộng sự 1985; Henick-Kling, 1993). Đối với vang trắng, trừ trường hợp ngoại lệ là vang đi từ giống nho Pinot Chardonnay và vang sản xuất tại Champagne, các nhà sản xuất rượu vang đều cho rằng các loại vang này đều không thích hợp để lên men malolactic (theo Ribéreau-Gayon và công sự, 1975). Vấn đề quan trọng đầu tiên là do hàm lượng acid tartaric có trong nho nguyên liệu thường cao hơn rất nhiều so với hàm lượng acid malic và do đó, có thể dẫn đến pH thấp nhưng không thể kích thích vi khuẩn lactic lên men. Để ngăn chặn và ức chế quá trình lên men malolactic xảy ra, người ta thường sulfite hoá hoặc làm lạnh dòch lên men sau giai đoạn lên men chính. Ngoài ra, một số loại rượu vang được sản xuất từ các loại trái cây khác ngoài nho như quả mâm xôi (blackberry) hay quả anh đào (cherry) thì không cần thiết thực hiện quá trình lên men malolactic. Người ta cho rằng, điều quan trọng nhất trong việc sản xuất các loại rượu vang này ở chỗ hương vò trái cây (fruitiness) rất đặc trưng của chúng. Quá trình lên men malolactic có thể làm giảm đi những hương vò đặc trưng này. Vì vậy, khi sản xuất các loại rượu vang dạng này cần nên tránh quá trình lên men malolactic. CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 8 Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang CHƯƠNG 2 TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 2.1. VI KHUẨN LÊN MEN MALOLACTIC 2.1.1 Phân loại và hình thái vi khuẩn malolactic Thuật ngữ “vi khuẩn malolactic” (malolactic bacteria) được dùng để chỉ những giống vi khuẩn có khả năng lên men được acid malic trong rượu vang thành acid lactic. Có 4 giống vi khuẩn lactic rất quan trọng trong sản xuất rượu vang: Lactobacillus, Oenococcus, Pediococcus, Leuconostoc. Oenococcus Pediococcus Lactobacillus Hình 2.1 Các giống vi khuẩn lên men malolactic 1- Lactobaccilus. Các trực khuẩn thuộc giống Lactobacillus đều là vi khuẩn gram dương. Chúng thường có dạng hình que dài hoặc cũng có thể là ngắn gần như hình cầu. Đường kính khoảng 0,5 ÷0,7 µm và chiều dài có thể lên đến 8µm. Chúng đứng riêng lẻ, kết đôi hoặc kết thành chuỗi. Có nhiều loài trong Lactobacillus được tìm thấy trong vang, được chia thành 2 nhóm: lên men lactic đồng hình và dò hình tuỳ thuộc vào khả năng lên men đường hexose và pentose. Các CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 9 Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang loài lên men lactic đồng hình được liệt kê trong bảng 2.1 chỉ tạo ra được acid lactic từ đường. Những loài vi khuẩn lactic dò hình được liệt kê trong bảng đều là những loài dò hình bắt buộc, nghóa là lên men đường tạo sản phẩm là acid lactic, chúng còn có khả năng tạo ra nhiều sản phẩm như acid acetic, acid succinic, ethanol, carbon dioxide . pH hoạt động tối thích cho các trực khuẩn Lactobacillus là 5,5 ÷5,8. Chúng không thể sinh trưởng được trong môi trường có pH thấp hơn 3,5. Bảng 2.1 Vi khuẩn Lactobacillus lên men đồng hình và dò hình thường gặp trong rượu vang Lên men đồng hình đường hexose Lên men dò hình đường hexose L. bavaricus L. casei L. homohoichii L. curvatus L. saki L. plantarum L. fermentum L. brevis L. buchneri L. fructovorans L. hilgardii 2- Pediococcus Thuộc giống này là các vi khuẩn hình cầu, gram dương, không sinh bào tử, không chuyển động, đứng riêng lẻ hoặc kết đôi, kết ba, kết bốn hoặc kết thành chùm, đôi khi thành chuỗi. Chúng có thể là thể kò khí hoặc vi hiếu khí. Tất cả các loài vi khuẩn lactic thuộc giống này đều lên men lactic đồng hình, nghóa là chúng chỉ có thể lên men đường thành acid lactic. Khác với các vi khuẩn gram dương điển hình, chúng không chứa acid teichoic trong thành tế bào. Có 4 loài Pediococcus có khả năng phát triển ở pH 4,2 hoặc thấp hơn thường gặp trong rượu vang là: P. damnosus, P. parvulus, P. pentosaceus, P. acidilactici. 3- Leuconostoc và Oenococcus Tất cả các vi khuẩn Leuconostoc đều lên men dò hình, các tế bào thuộc các giống này có hình cầu hay hình trứng dài, đứng riêng lẻ, kết đôi hoặc tạo thành chuỗi ngắn, có khả năng tạo NH 3 từ asparagin và không có enzyme catalase. Việc nghiên cứu nuôi cấy giống vi khuẩn này rất khó khăn vì chúng đòi hỏi môi trường nuôi cấy cần vài chất dinh dưỡng đặc biệt như β-D- glucopyranosyl-D-pantothenic, nguồn acid béo sử dụng là Tween 80 và chất ức chế nấm men cycloheximide. Người ta có thể nuôi cấy chúng trong dòch ép cà chua, táo hoặc nho. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu cho thấy rằng chỉ có một loài của Leuconostoc được tìm thấy và phân lập từ CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 10 Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang vang nho, đó là Leuconostoc oenos. Loài này có đặc điểm hoàn toàn khác với những loài vi khuẩn khác thuộc nhóm này là chúng có thể phát triển ở nồng độ ethanol cao (>10%) và pH thấp (<4,2). Do đó, vào năm 1995 một số nhà phân loại vi sinh vật học đã đề xuất và đặt với tên mới là Oenoccocus oeni. Cho đến nay, cách phân loại này được nhiều nhà khoa học chấp nhận và Oenoccocus oeni đã trở thành cái tên chính thức cho loài vi khuẩn này. Trong số các giống vi khuẩn kể trên, qua rất nhiều nghiên cứu người ta thấy rằng vi khuẩn Oenococcus oeni là loài có khả năng sinh trưởng mạnh mẽ nhất (chòu đựng và thích nghi tốt nhất trong môi trường rượu vang). Đồng thời chúng còn có khả năng cải thiện hương và vò làm tăng chất lượng cho sản phẩm. Các chủng vi khuẩn còn lại tuy vẫn có khả năng chuyển hóa acid malic là giảm vò chua cho rượu vang nhưng chúng không có khả năng điều chỉnh hương vò (off-flavour), thậm chí có thể là nguyên nhân gây ra các biến đổi không mong muốn trong giai đoạn tàng trữ và bảo quản sản phẩm. Vì thế, trong công nghiệp sản xuất rượu vang Oenococcus oeni là loài mang lại nhiều đặc tính mong muốn nhất cho chất lượng rượu vang và được nhiều nhà sản xuất ưu tiên lựa chọn. 2.1.2 Đặc điểm sinh lý của Oenococcus oeni 2.1.2.1 Nhu cầu về chất dinh dưỡng 1- Nguồn carbon Carbohydrate  Monosaccharide: pentose và hexose Con đường trao đổi các loại đường của vi khuẩn malolactic chưa được giải thích một cách đầy đủ, đặc biệt là đối với chủng oenococci (Gravie 1986). Tuy nhiên, người ta có thể dự đoán rằng vi khuẩn malolactic có thể chuyển hóa đường theo các con đường tương tự như những vi khuẩn lên men dò hình khác. Hình 2.2 Vi khuẩn Oenococcus oeni [...]... được 36% số chủng lên men acid malic và có 7% số chủng lên men đường; ở pH 3,2 chỉ có 31% số chủng lên men acid malic và 12% số chủng lên men đường Ở Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 31 pH cao hơn số chủng lên men đường nhiều hơn và lên men acid malic ít hơn Điều này chứng tỏ rằng, các cầu khuẩn lên men lactic dò hình sinh trưởng được trong môi trường... có SO2 Trong giai đoạn lên Cuối giai đoạn lên men Sau giai đoạn lên men men ethanol ethanol ethanol (vang còn đục) Nhiệt độ Vang trắng Vang đỏ Thời điểm cấy giống Ghi chú: các điều kiện nêu trên thường được nhà sản xuất giống ghi chi tiết trên trên bao bì Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 35 Ngày nay, các chế phẩm canh trường giống vi khuẩn lên men malolactic... sau quá trình lên men ethanol 2.1.3.2 Vi khuẩn lên men malolactic trong công nghiệp 1- Các dạng chế phẩm vi khuẩn malolactic trong công nghiệp Trong sản xuất, người ta thấy rằng có vài loài vi khuẩn thuộc giống Pediococcus và Lactobacillus hiện diện trong dòch vang, duy chỉ có một loài vi khuẩn thuộc giống Oenococcus, Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC... proton (PMF) vào bên trong tế bào mà nhờ đó năng lượng được tổng hợp dưới dạng ATP Hình 2.11 Con đường ADI chuyển hóa arginine và sinh tổng hợp năng lượng Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 30 2.1.3 Một số giống vi khuẩn lên men malolactic 2.1.3.1 Vi khuẩn lên men malolactic trong tự nhiên Trong nghề làm rượu vang truyền thống, quá trình lên men malolactic xảy... chuyển và phân phối trong điều kiện không cần lạnh Hình 2.12 Sơ đồ khối quy trình sản xuất canh trường giống sấy phun 3- Sử dụng chế phẩm Việc đưa giống vi khuẩn thuần chủng vào dòch lên men để tiến hành lên men malolactic là tương đối khó khăn bởi vì trong dòch lên men, các thành phần dinh dưỡng cho vi khuẩn phát Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang 34 CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC triển... thì fructose đóng vai trò là chất nhận điện tử cuối cùng và bò khử thành mannitol (xem hình 2.6) Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC Hình 2.5 Con đường EMP chuyển hóa glucose thành acid pyruvic Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang 13 CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC Bảng 2.2 Các enzyme tham gia vào quá trình trao đổi đường ở Leuconostoc oenos (Veiga-Da-Cunha... tính lên men malolactic cao, chống chòu tốt với môi trường pH thấp và nồng độ ethanol cao Tuy nhiên, việc lựa chọn một chế phẩm canh trường phù hợp cho quy trình sản xuất rượu vang cũng hết sức quan trọng Do đó nhà sản xuất cần nghiên cứu kỹ về thành phần dòch lên men (ethanol, SO2, pH) và điều kiện lên men trước khi chọn chế phẩm (xem bảng 2.7) 2.2 YÊU CẦU TUYỂN CHỌN VI KHUẨN MALOLACTIC TRONG SẢN XUẤT... monosacchride trong suốt quá trình lên men malolactic bên cạnh những lý do đã được đặt ra trước đó như sự thủy phân saccharose, Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 16 trehalose, phenolic glucoside với xúc tác acid (Costello và cộng sự 1985; Davis và cộng sự 1986a, b) Acid hữu cơ: malate, citrate, pyruvate Hình 2.8 Sơ đồ chuyển hóa một số acid hữu cơ trong vang bởi... trình lên men ethanol liên quan tới sự thay đổi hàm lượng các CoA-SH và acetyl-CoA Hai chất này là các cosubstrates (dạng coenzyme liên kết Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 26 với cơ chất) của các enzyme phosphotransacetylase và acetaldehyde dehydrogenase trong chuỗi tổng hợp ethanol của vi khuẩn lactic Trong trường hợp nuôi cấy các tế bào O oeni trong. .. acid dễ bay hơi Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC Không tạo thành acid acetic Lên men giới hạn các acid hữu cơ có trong vang (ví dụ succinate, citrate) Không phân giải glycerol Điều chỉnh các chỉ tiêu về cảm quan (hương và vò) cho vang Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang 36 . 1.2.2 Vò trí của lên men malolactic trong quy trình sản xuất rượu vang Trong công nghiệp sản xuất rượu vang, quá trình lên men malolactic được. TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 8 Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang CHƯƠNG 2 TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 2.1. VI KHUẨN LÊN MEN MALOLACTIC