Nghiên cứu đề xuất quy trình sản xuất rượu vang từ thanh trà

Rượu vang là một sản phẩm thực sự, có thành phần cân đối, vì nói cho cùng rượu vang là nước quả với một số biến đổi do men gây ra, so với nước quả thì kém đi vị ngọt của đường, mùi thơm

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, trước hết cho em gửi tới Ban giám hiệu Trường Đại học NhaTrang, Phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, khoa Chế biến

sự kính trọng, niềm tự hào được học tập tại trường trong những năm qua

Xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS.Mai Thị Tuyết Nga đã tận tình giúp đỡ và trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành tốt đề tài

Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô giáo trong khoa Chế biến, quý thầy cô phòng thí nghiệm Công nghệ Thực phẩm, phòng thí nghiệm Hóa sinh-Vi sinh cùng gia đình và bạn bè đã giúp đỡ tạo mọi điều kiện cho em hoàn thành đề tài này

Do kiến thức bản thân còn hạn chế, bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu cộng với thời gian nghiên cứu có hạn nên bài báo cáo không tránh khỏi những hạn chế Em rất mong nhận được các ý kiến của quý thầy cô để bài báo cáo được hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn

Nha Trang, tháng 6 năm 2011

Sinh viên

Nguyễn Thị Hương

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vi

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ RƯỢU VANG 3

1.1.1 Lịch sử rượu vang [2] 3

1.1.2 Giới thiệu rượu vang [2] 3

1.1.3 Các thành phần chính của rượu vang [1,2] 5

1.1.3.1 Cồn 6

1.1.3.2 Đường 6

1.1.3.3 Acid 7

1.1.3.4 Tro và các chất muối 7

1.1.3.5 Chất gây mùi thơm 8

1.1.3.6 Vitamin 8

1.1.3.7 Polyphenol 9

1.1.4 Nguyên liệu sản xuất rượu vang 10

1.1.4.1 Yêu cầu của nguyên liệu [2] 10

1.1.4.2 Các biện pháp nâng cao chất lượng của rượu vang [3] 10

1.1.5 Các yếu tố gây hư hỏng rượu vang trong quá trình bảo quản [3] 14

1.1.5.1 Các nguyên nhân gây hư hỏng của rượu 14

1.1.5.2 Một số dạng hư hỏng và biện pháp khắc phục 14

1.1.6 Vi sinh vật dùng trong chế biến rượu vang [4] 15

1.1.6.1 Men tự nhiên 16

1.1.6.2 Men nhân tạo 17

1.1.6.4 Điều kiện hoạt động của men [3] 18

1.1.7 Bản chất và cơ chế của quá trình lên men [1] 22

1.1.7.1 Bản chất của quá trình lên men 22

1.1.7.2 Cơ chế của quá trình lên men rượu 23

1.2 TỔNG QUAN VỀ THANH TRÀ 28

1.2.1 Giới thiệu về thanh trà [9, 10] 28

1.2.2 Các sản phẩm từ thanh trà [7, 8, 9] 30

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT RƯỢU VANG TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC [5, 6, 7, 12] 31

1.3.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất rượu vang trên thế giới 31

1.3.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất rượu vang trong nước 32

CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.1 Vật liệu nghiên cứu 34

2.1.1 Nguyên liệu chính 34

2.1.2 Nguyên liệu phụ và hóa chất 34

2.1.2.1 Đường saccharose 34

2.1.2.2 Acid citric 34

2.1.2.3 Soda Na2CO3 35

2.1.2.4 Vi sinh vật dùng trong chế biến rượu vang 35

2.1.2.5 Enzyme pectinase 36

2.1.2.6 Các dụng cụ và thiết bị dùng trong nghiên cứu 36

2.2 Phương pháp nghiên cứu 36

2.2.1 Phương pháp phân tích hóa học 37

2.2.2 Kiểm nghiệm cảm quan mẫu rượu vang 37

2.2.3 Các phương pháp vi sinh vật 41

2.2.4 Phương pháp gây men giống phục vụ lên men 42

2.3Quy trình dự kiến 43

2.4 Bố trí thí nghiệm 44

2.5 Phương pháp xử lý số liệu 53

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 54

3.1 Kết quả xác định thành phần nguyên liệu 54

3.1.1 Xác định tỷ lệ ăn được và không ăn được 54

3.1.2 Kết quả xác định thành phần hóa học của quả thanh trà 54

3.2 Kết quả xác định điều kiện thích hợp cho quá trình lên men 55

3.2.1 Xác định tỷ lệ enzyme thích hợp 55

3.2.2 Kết quả xác định lượng lượng đường thích hợp cho quá trình lên men 57

3.2.2.1 Kết quả nghiên cứu xác định hàm lượng đường thích hợp của dịch quả bằng chỉ tiêu hóa học 57

3.2.2.2 Kết quả nghiên cứu xác định hàm lượng đường thích hợp của dịch quả bằng chỉ tiêu cảm quan 58

3.2.3 Kết quả xác định xác định lượng nấm men thích hợp cho lên men 59

3.2.3.1 Kết quả nghiên cứu xác định tỷ lệ nấm men thích hợp bằng chỉ tiêu cảm quan 60

3.2.3.2 Kết quả nghiên cứu xác định tỷ lệ nấm men thích hợp bằng chỉ tiêu hóa học 61

3.2.4 Kết quả xác định pH thích hợp cho lên men 62

3.2.4.1 Kết quả nghiên cứu xác định pH thích hợp cho lên men bằng chỉ tiêu cảm quan 62

3.2.4.2 Kết quả nghiên cứu xác định pH thích hợp cho lên men bằng chỉ tiêu hóa học 63

3.2.5 Kết quả xác định thời điểm kết thúc quá trình lên men 64

3.2.5.1 Kết quả xác định thời điểm kết thúc quá trình lên men bằng chỉ tiêu cảm quan 64

3.2.5.2 Kết quả đánh giá cảm quan độ trong và màu sắc của vang thanh trà 66

3.2.5.3 Kết quả nghiên cứu xác định thời gian lên men thích hợp bằng chỉ tiêu hóa học 66

3.3 Đề xuất quy trình sản xuất rượu vang từ quả thanh trà 68

3.4 Kết quả sản xuất thử nghiệm 71

3.4.1 Đề xuất tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm 72

3.4.1.1 Tiêu chuẩn chất lượng cảm quan 72

3.4.1.2 Tiêu chuẩn về vi sinh vật 72

3.5 Sơ bộ tính toán giá thành sản phẩm 73

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 74

1 Kết luận 74

2.Đề xuất ý kiến 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

PHỤ LỤC 76

DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần của rượu vang 6

Bảng 1.2 Thành phần vitamin của nước nho tươi và rượu nho [3] 9

Bảng 1.3 Các chất khoáng chính của men rượu 21

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của trái thanh trà 34

Bảng 2.2 Bảng cho điểm chỉ tiêu vị của rượu vang 38

Bảng 2.3 Bảng cho điểm chỉ tiêu mùi 39

Bảng 2.4 Bảng cho điểm màu sắc, độ trong và trạng thái khi rót của rượu vang 40

Bảng 2.5 Bảng phân cấp chất lượng sản phẩm rượu vang theo TCVN 3215-79 41

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của trái thanh trà 54

Bảng 3.2 Điểm cảm quan của sản phẩm rượu vang thanh trà 71

Bảng 3.3 Tiêu chuẩn chất lượng cảm quan 72

Bảng 3.4 Bảng tiêu chuẩn vi sinh 73

Bảng 3.5 Chi phí nguyên vật liệu để sản xuất 1 lít rượu vang thanh trà 73

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.2 Hình ảnh quả thanh trà 28

Hình 1.3 Quả thanh trà 29

Hình 2.1 Nấm men Saccharomyes cerevisiae 35

Hình 2.4 Sơ đồ chuẩn bị nấm men từ men giống cho lên men rượu vang [2] 42

Hình 2.5 Bộ sục khí 42

Hình 2.6 Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất rượu vang từ thanh trà 43

Hình2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzym pectinase thích hợp cần bổ sung 44

Hình 2.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định lượng đường thích hợp cho quá trình lên men 46 Hình 2.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định lượng nấm men thích hợp cho quá trình lên men 48

Hình 2.15 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định pH thích hợp cho lên men 50

Hình 2.16: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian lên men 52

Hình 3.1 Hiệu suất thu hồi dịch ép phụ thuộc tỷ lệ enzyme bổ sung 55

Hình 3.2 Hàm lượng đường khử xác định được khi bổ sung enzyme 56

Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng đường đến độ cồn của vang thanh trà 57

Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng đường đến mùi của vang thanh trà 58

Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng đường đến vị của vang thanh trà 59

Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ nước cái men đến mùi của vang thanh trà 60 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ nước cái men đến vị của vang thanh trà 60

Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ nước cái men đến độ cồn của vang thanh trà 61

Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của độ pH đến mùi của vang thanh trà 62

Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của độ pH đến vị của vang thanh trà 63

Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn độ cồn theo pH của dịch quả đem lên men 64

Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian lên men đến mùi của vang thanh trà 65 Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian lên men đến vị của vang thanh trà 65

Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian lên men đến độ trong và màu sắc của vang thanh trà 66

Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian lên men đến độ cồn của vang thanh trà 67 Hình 3.16 sơ đồ quy trình sản xuất rượu vang thanh trà 68

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của thế giới, sự giao lưu kinh tế các quốc gia, nền kinh tế các nước nói chung, Việt Nam nói riêng, đang dần dần phát triển Cuộc sống ngày càng được cải thiện, thị trường càng được mở rộng, hàng hóa đa dạng hơn về chủng loại, chất lượng, hình thức cuộc sống ngày càng thay đổi và nâng cao, con người không chỉ dừng lại ở ăn no mặc ấm mà ngày càng tiến lên ăn ngon mặc đẹp Việc uống một ly rượu trước khi vào bữa ăn hoặc dùng để chiêu đãi đã trở thành bình thường đối với nhiều người Việt Nam Có thể nói rượu là đồ uống truyền thống của dân tộc ta không chỉ trong các dịp lễ, tết, hội hè và ngày nay phải kể đến rượu vang Khác với rượu trắng và các loại rượu pha chế, rượu vang là loại đồ uống lên men trực tiếp từ nước quả Vì thế rượu vang có giá trị dinh dưỡng cao, có mùi vị đặc trưng khác với các loại rượu khác, độ cồn chỉ do lên men tự nhiên mà có từ 7-

13 độ, ngoài ra có đường, acid, các chất khoáng như: P, S, Ca, Na , các vitamin, chất thơm Do đó, rượu vang phù hợp với nhiều lứa tuổi, kể cả phụ nữ và người già

Trên thế giới hiện nay ngành sản xuất rượu vang đã phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là ở Pháp và cho ra nhiều loại rượu vang ngon Ở Việt Nam, gần đây nhu cầu

về rượu vang đang ngày một tăng cao nhưng nhìn chung việc chế rượu vang vẫn còn chưa phổ biến, các sản phẩm rượu vang còn chưa nhiều và cũng chưa có rượu vang ngon

Là nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa nên nước ta trồng được rất nhiều loại cây ăn quả Do quả có mùa, dễ hư hỏng, dập nát nên gây tổn thât lớn cho nhà vườn, làm giảm giá trị kinh tế của quả Do đó, sản xuất rượu vang là một trong những phương pháp tốt để bảo quản quả được lâu, tiêu thụ nguồn quả dư thừa, đồng thời góp phần đa dạng hóa sản phẩm trên thị trường nước ta

Thanh trà là một loại quả không mới ở Việt Nam nhưng chưa được phổ biến

Nó được trồng nhiều ở Vĩnh Long – Kiên Giang Vào mùa thanh trà chín rất nhiều nên không thể tránh khỏi hiện tượng hư hỏng nhiều Trước thực trạng trên, em đã

quyết định làm đề tài: “Nghiên cứu quy trình sản xuất thử nghiệm rượu vang từ quả thanh trà” với sự hướng dẫn của TS Mai Thị Tuyết Nga

Mục đích của đề tài:

Nhằm xây dựng quy trình chế biến rượu vang từ trái thanh trà, một loại quả

có nhiều ở miền Nam nước ta, nhất là Vĩnh Long để chế biến thành một loại rượu thơm ngon, có lợi cho sức khỏe con người

Nội dung nghiên cứu của đề tài:

1 Xác định tỷ lệ enzyme pectinase (có hoạt độ xác định) thích hợp cần bổ sung cho quá trình ép

2 Xác định hàm lượng đường thích hợp cho quá trình lên men

3 Xác định tỷ lệ nấm men thích hợp cần bổ sung cho quá trình lên men

4 Xác định pH thích hợp cho quá trình lên men

5 Xác định thời gian lên men thích hợp

6 Đề xuất quy trình sản xuất và sản xuất thử nghiệm sản phẩm

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tế:

Đề tài nghiên cứu xác định điều kiện thích hợp cho quá trình lên men tự nhiên dịch ép từ quả thanh trà, điều này làm cơ sở nghiên cứu các sản phẩm đồ uống tương tự

Thành công của đề tài có thể áp dụng vào các nhà máy chế biến nước quả, góp phần làm đa dạng hóa sản phẩm đồ uống, nâng cao giá trị thương phẩm từ nguyên liệu thanh trà

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ RƯỢU VANG

1.1.1 Lịch sử rượu vang [2]

Rượu vang không phải là sản phẩm sáng tạo của con người Rất tình cờ khi lưu trữ nho sau khi thu hoạch trong thùng để hứng dịch quả chảy ra, sau một thời gian thu được một loại dịch có cồn, khi uống có vị ngọt, cay tạo cảm giác hưng phấn Cho đến tận bây giờ người ta vẫn chưa xác định được sản phẩm có cồn đầu tiên được sản xuất bởi con người là bia hay rượu Tuy nhiên theo một số nghiên cứu người ta đã chứng minh được việc trồng nho ở diện rộng đã có mặt trên trái đất cách đây khoảng 7000 ÷ 5000 năm trước công nguyên Như vậy rượu nho cũng có thể ra đời trong khoảng thời gian đó Ước tính bia cũng có mặt vào khoảng 5000 năm trước công nguyên

Nguồn gốc của từ vang: thực ra từ “vang”là đi từ từ “vigne”(tức là nho trong tiếng Pháp) Vì thế trước đây khi nói đến vang, tức là chỉ “các sản phẩm lên men, không qua chưng cất đi từ dịch quả nho nguyên chất (tức là không bổ sung thêm bất

cứ chất gì kể cả đường và acid)” Việc tuân theo chính xác định nghĩa này giúp cho việc phân loại rượu vang và đánh giá chất lượng rượu Nhưng dần dần, hiện nay rên thế giới, người ta đã chấp nhận dùng từ vang cho tất cả các sản phẩm lên men không qua chưng cất từ dịch quả (nói chung) Nghĩa là có thể sản xuất vang từ bất

kỳ loại quả gì có khả năng cho dịch và cũng có thể là dịch pha loãng hay ngâm đường Còn về tên gọi, như thế sẽ phải bổ sung thêm tên loại quả vào sau chữ vang, còn khi chỉ dùng từ vang, ta có thể hiểu đó chỉ là vang nho

Rượu là một dung dịch đồ uống cứa cồn etylic, có độ cồn từ 15-40 Độ cồn chỉ tỷ lệ cồn etylic so với toàn dung dịch tính theo thể tích

1.1.2 Giới thiệu rượu vang [2]

Rượu vang là sản phẩm lên men đặc biệt nhờ tác nhân vi sinh vật kép nấm men và vi khuẩn lactic từ môi trường lên men là nước quả tự nhiên Trong quá trình này, ngoài quá trình lên men rượu còn có quá trình lên men acid hữu cơ (chủ yếu là chuyển từ các acid hữu cơ thành acid lactic) Nhờ môi trường dinh dưỡng phong

phú nên sản phẩm hình thành ngoài ethanol, còn có acid hữu cơ, glycerin, các chất gây hương làm cho rượu vang có hương vị đặc biệt mà các rượu khác không có

Rượu vang là loại rượu chủ yếu trên thế giới: độ cồn trung bình, không quá nhẹ như bia, không quá nặng như rượu trắng Cùng với cồn etylic, rượu vang còn chứa nhiều chất dinh dưỡng, hơn hẳn các loại rượu khác Rượu trắng thì chỉ có cồn, rượu licơ tuy có thêm ít đường, xiro, vị thuốc nhưng vì chế bằng cồn cất, lẫn nhiều tạp chất nên khó uống Rượu vang là một sản phẩm thực sự, có thành phần cân đối, vì nói cho cùng rượu vang là nước quả với một số biến đổi do men gây ra,

so với nước quả thì kém đi vị ngọt của đường, mùi thơm gốc của quả tươi, nhưng để

bù lại có rượu gây say, có mùi thơm thứ cấp, có thành phần ổn định, không có hóa chất độc hại, được uống quanh năm vì là sản phẩm chế biến

Phân loại rượu vang:

 Phân loại theo độ ngọt

 Rượu vang khô (dry wine)

 Rượu vang bán ngọt (semi – dry wine)

 Rượu vang ngọt (sweet wine)

 Phân loại theo màu

 Rượu vang trắng (white wine): Chablis, Chardonnay…

 Rượu vang đỏ (red wine): Barbera, Claret, Carnelian

 Rượu vang hồng (rose wine): Rose, Vonovosso…

 Phân loại theo quá trình lên men

 Rượu vang tự nhiên (natural wine)

 Rượu vang cao độ (fortified wine)

 Phân loại theo lượng CO2

 Rượu vang không có gas (table wine)

 Rượu vang có gas (sparkling wine)

 Phân loại theo nơi sản xuất:

 Phân loại theo quốc gia: Vang Pháp, vang Úc, vang Tây Ban Nha

 Phân loại theo vùng: Bordeaux, Burgandy, California, Chablis

Lợi ích của rượu vang [12]

Nhiều nhà nghiên cứu khoa học trên thế giới đã chứng minh, rượu vang là loại thức ăn hấp dẫn và tốt cho sức khỏe con người

Nồng độ cồn trong rượu vang chỉ khoảng 11÷14%, thấp hơn khoảng 4÷5 lần

so với rượu mạnh, có nồng độ từ 40÷75%

Rượu vang, đặc biệt là vang đỏ, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe nếu uống điều độ, khoảng 100÷200 ml/ngày như:

- Giúp tránh nguy cơ mắc bệnh về tim mạch và các chứng đột quỵ

-Chống lại một số tác nhân gây lão hóa

-Giảm quá trình xơ vữa động mạch

-Là liệu pháp mới để chữa bệnh phổi

-Kích thích ăn uống và tiêu hóa tốt

-Giúp tăng trí nhớ

-Giúp tăng tuổi thọ

Những lợi ích khác của rượu vang: sự tổng hợp các vitamine C, B1, B3, B5,

B6, kẽm, acid lipoic trong vang đỏ có tác dụng ngăn bệnh tiểu đường Ngoài ra, uống rượu vang đỏ điều độ còn giúp giảm nguy cơ bị các bệnh như ung thư, Alzheimer, Parkinson

1.1.3 Các thành phần chính của rượu vang [1,2]

Thành phần của rượu vang phức tạp, cho đến nay người ta chưa biết hết các chất cấu thành Hơn nữa có chất có mặt với tỷ lệ rất thấp như dầu thơm, acid bay hơi Về đại thể thành phần của rượu vang gồm có nước, cồn, đường, chất hòa tan, acid tổng số và bay hơi, vitamin Theo Andrezyk và Wieslaw Wzorek thuộc bộ môn chế biến thực phẩm, trường Đại Học Tổng Hợp Vacsara- Ba Lan, trong 1 lít rượu vang có các chất sau đây:

Bảng 1.1 Thành phần của rượu vang

Chất hòa tan không phải đường 18÷30 gam

Acid (tính ra acid malic) 5÷7 gam

1.1.3.2 Đường

Theo Peynaul ở Pháp hàm lượng đường ở vang đỏ là 2 ÷ 3 gam/lít và chỉ ở những loại vang trắng đặc biệt như Barsac, Sauternes mới lên tới 70 ÷ 80 gam/lít Đường trong rượu vang chủ yếu là fructose, glucose, và một ít galactose Nếu cho thêm đường saccarose trước khi lên men thì toàn bộ bị thủy phân thành đường khử,

vì vậy nếu phát hiện thấy có đường saccarose trong rượu vang thành phẩm, tức là đường pha thêm

Tùy theo lượng đường khử còn lại trong rượu vang sau khi đã lên men xong, người ta phân biệt rượu vang khô (dưới 10 gam đường/lít), nửa khô (20÷30 g/l) và nửa ngọt (45÷65 g/l) và ngọt (80 ÷ 110 g/l) Lượng đường khử càng cao, độ cồn càng phải cao để cho cân đối Độ cồn của rượu khô chỉ 9 ÷ 11 0, rượu ngọt độ cồn đạt 12 ÷ 13 0 và hơn thế nữa

1.1.3.3 Acid

Acid là một thành phần quan trọng của rượu vang ngang với cồn Rượu vang

là đồ uống có độ chua cao (acid tổng số tới 4 ÷ 5 gam/lít, pH từ 2,3 ÷ 3,3) nhưng dễ uống vì vị chua của acid được cân đối bởi vị ngọt của cồn, của glycerin, vị chát của polyphenol, vị mặn của các muối

Acid hữu cơ có trong rượu vang còn có một tác dụng là ngăn cản hoạt động của các vi khuẩn làm hỏng rượu Định lượng các acid hữu cơ khó hơn acid vô cơ nhiều, do đó người ta chưa biết hết các acid của rượu vang quả, nhất là ở nhiệt đới Trong rượu vang quả những acid chính thường gặp là: tatric (1,5 ÷ 4 g/l), malic (0 ÷

4 g/l), citric (0 ÷ 0,5), oxalic (0 ÷ 0,06 g/l) Đó là những aicd có tác dụng “tích cực” Ngoài ra còn có những acid có tác dụng “tiêu cực”đó là các acid bay hơi chủ yếu là acid acetic và các acid béo ngắn mạch: formic, propyonic, butyric Những acid này nếu có nhiều sẽ gây thay đổi mùi vị làm cho rượu không uống được nữa Acid acetic là acid bay hơi chủ yếu, chiếm tới 90% tổng số acid bay hơi

1.1.3.4 Tro và các chất muối

Có nhiều muối khoáng trong rượu vang quả, phổ biến nhất là P, S, K, Na,

Ca, Fe, Cl, Br, I, Al Mặc dù lượng tuyệt đối thấp Trong một lít rượu vang quả chỉ

có 1,5 ÷ 3,5 gam tro nhưng chất muối trong tro giữ một vai trò quan trọng đó là:

 Làm tăng hương vị của rượu

 Làm tăng giá trị dinh dưỡng: có nhiều chất muối hết sức cần thiết cho

cơ thể sống với lượng rất nhỏ

 Tăng giá trị chữa bệnh cho con người: CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ kết hợp với các chất muối khoáng tạo nên các chất có khả năng phòng và chữa một số bệnh

 Những chất vi lượng như Fe hàm lượng bình thường chỉ 0,3 ÷ 0,5 mg/lít và Cu 0,2 ÷ 0,3 mg/lít, nếu chỉ tăng một vài mg trong một lít cũng gây kết tủa làm cho rượu đục, mất hương vị

1.1.3.5 Chất gây mùi thơm

Quả tươi, đặc biệt là quả nhiệt đới như xoài, dứa rất thơm Đó là mùi thơm

do nguồn gốc tecpen quyết định, nhưng đại bộ phận các chất này bị phân hủy và bị khí CO2 kéo theo trong quá trình lên men Về phần mình, men cũng sản sinh ra những chất có mùi thơm trong đó có cồn cao phân tử và ester của chúng Trong quá trình làm rượu chín, phát sinh một mùi thơm đặc biệt gọi là bukê (bouquet) do các chất oxi hóa khử sinh ra, nhưng chỉ ở dạng khử oxy mới thơm Vì vậy giữ rượu vang trong bình nút kín hoàn toàn không có oxy một thời gian dài thì mới có mùi thơm Nếu trong bình còn chỗ trống và nút không kín, oxy lọt vào thì mùi thơm bị phá hủy rất nhanh

1.1.3.6 Vitamin

Nước quả giàu vitamin Quá trình lên men rượu điều chỉnh lại thành phần vitamin của nước quả, có phần bổ sung thêm các vitamin khác vào thành phần đó Quá trình lên men không phá hủy hết vitamin trong nước quả, mà thực ra lên men là một kỹ thuật tốt để giữ lại vitamin của nước quả

Bảng dưới đây cho thấy rượu vang cũng giàu vitamin như nước quả: có loại kém, có loại hơn vì men tiêu thụ vitamin trong nước nho, nhưng men lại tổng hợp các vitamin đó yếu hơn và men tổng hợp được các vitamin không có trong nước nho Khi men chết, tự hủy, các vitamin này trả lại cho rượu vang Điều kiện cất giữ cũng ảnh hưởng nhiều đến lượng vitamin trong rượu vang

Bảng 1.2 Thành phần vitamin của nước nho tươi và rượu nho [3]

Rượu vang

Thiamine (B1) Mg 160 ÷ 450 2 ÷ 58 1,05 ÷ 245 Acid pantothenic Mg 0,5 ÷ 1,4 0,55 ÷ 1,2 0,12 ÷ 0,68 Pyridoxin (B6) Mg 0,16 ÷ 0,5 0,12 ÷ 0,67 0,13 ÷ 0,68 Nicotiamit (PP) Mg 0,68 ÷ 2,6 0,44 ÷ 1,30 0,79 ÷ 1,7 Biotin (H) Mg 1,5 ÷ 4,2 1,0 ÷ 3,6 0,6 ÷ 4,6

-Acid phenol như acid benzoic, acid xinamic

-Flavon làm cho rượu có màu vàng

-Antoxian làm cho rượu có màu đỏ

-Tanin dễ kết bông với protein trong nước quả cũng dễ oxy hóa làm cho màu vàng rượu tối lại

Polyphenol chỉ có nhiều trong rượu vang đỏ, làm cho rượu có màu, có vị chát, cũng tạo những điều kiện không có lợi cho khuẩn hại

1.1.4 Nguyên liệu sản xuất rượu vang

1.1.4.1 Yêu cầu của nguyên liệu [2]

Tất cả các loại quả, nếu có chứa đường, protein, vitamin, muối khoáng và không chứa nhiều chất độc có hại cho “con men”, ví dụ tanin, đều có thể cho lên men dễ hay khó, phải bổ sung nhiều hay ít đường, acid và có đạt tiêu chuẩn chất lượng hay không, lại phải tính đến một số chỉ tiêu kinh tế như giá đắt hay rẻ, chín quanh năm hay theo mùa Do đó phải cân nhắc quả nào chế rượu, quả nào ăn tươi

và quả nào để chế thành rượu

Như vậy có rất nhiều loại quả có thể dùng để chế rượu vang Tuy nhiên phải thỏa mãn các tiêu chuẩn sau:

Đường tổng số trong nước quả có độ Brix cao, chỉ cần cho thêm ít đường trước khi lên men để đạt độ Brix từ 20 ÷ 22

Hàm lượng acid hữu cơ tương đối cao, pH thấp (2,8 ÷ 3,8) vì nếu không có một lượng acid tối thiểu thì rượu sẽ không đạt do thiếu độ chua, quan trọng hơn nữa, nếu thiếu acid, pH quả cao thì tạp khuẩn phát triển mạnh, gây khó khăn cho hoạt động của men Mặt khác, nếu chua quá cũng không tốt, khó lên men, rượu khó uống

Thành phần nước quả thích hợp với hoạt động của men với một lượng tối thiểu các chất sau đây:

Acid amin, vitamin, muối khoáng thực hiện các vai trò xúc tác với một lượng rất nhỏ

Polyphenol – tanin – làm cho rượu vang đỏ có màu sắc hấp dẫn và đóng góp vào việc ức chế khuẩn hại

Chất sản sinh ra mùi thơm ảnh hưởng tới hương vị của rượu

Còn một số chất vi lượng nữa tuy phân tích sinh hóa chưa phát hiện được nhưng dự đoán có mặt trong một số nước quả qua kinh nghiệm lên men

1.1.4.2 Các biện pháp nâng cao chất lượng của rượu vang [3]

Nước quả tự nhiên ít khi có thành phần lý tưởng Ngay đến nho là quả tương đối tốt, đã được chọn để chế rượu vang từ lâu, cũng còn nhược điểm Và vì thế

người ta tăng giảm một số chất hợp thành trong giới hạn nhất định, đảm bảo cho nước quả có những chỉ tiêu quy định Sau đây là các biện pháp thay đổi thành phần nước quả thường được dùng

 Pha loãng dịch quả

Rượu là một đồ uống, tất nhiên phải có một tỷ lệ nước nhất dịnh Ví dụ với

mơ, mận, đào, táo người ta thêm 30% nước Cho thêm nước thu được nhiều rượu hơn, giá thánh sản phẩm hạ xuống Vì vậy người ta thường có khuynh hướng pha thêm nước vào dịch quả trước khi lên men, tuy nhiên sẽ làm giảm lượng đường, acid, protein, chất tro và như thế chất lượng rượu sẽ giảm đi Do đó người ta cân nhắc giữa lượng nước cho vào và chất lượng sản phẩm mong muốn

Nước pha thêm vào dịch quả phải là nước tinh khiết, không có muối hòa tan ảnh hưởng đến chất lượng sinh hóa của chất quả

 Thêm đường

Đường là một trong các thành phần quan trọng của nước quả Dưới ảnh hưởng của men rượu đường chuyển hóa thành cồn êtylic và nước Quả nhiều đường thì vang sẽ nhiều cồn và đây là yêu cầu cơ bản của rượu

Trong điều kiện Việt Nam quả chóng chín, thời gian quang hợp không dài, lại mưa nhiều, lượng đường trong quả không đủ, do đó ta phải bổ sung thêm đường

 Điều chỉnh độ chua

Acid hữu cơ là một thành phần quan trọng của nước quả vì vậy trước khi lên men, đồng thời với đường, cần biết rõ thành phần và hàm lượng acid trong nước quả Hàm lượng acid ảnh hưởng tới độ pH tức độ chua hiện tại, tác động trực tiếp đến hoạt động của vi sinh vật

Trong quả có nhiều loại acid và mỗi loại diễn biến một khác trong quá trình chín Độ pH ở các loại quả chua trung bình như: dứa, cam, dâu, vải, xoài ở trong giới hạn 2,8 – 3,8

Nếu pH cao (độ chua thấp) người ta cho thêm một số acid không độc hại như acid citric, acid tactric để làm tăng độ chua của dịch quả Nếu pH thấp (độ chua cao)

người ta cho thêm kali tactrat hoặc sô đa (Na2CO3) để trung hòa acid có trong dịch quả

Một biện pháp đơn giản để điều chỉnh độ chua là trộn những quả chín với

những quả xanh theo một tỷ lệ nhất định

 Điều chỉnh các độ chua khác

Khi nước quả nhiều protein, có thể thêm một lượng nhỏ tanin làm kết tủa protein để rượu sau này ổn định hơn Ngoài ra để dễ lên men, cũng có thể thêm một

số muối amoni, vitamin

 Quá trình lắng trong và tàng trữ rượu vang

o Quá rình lắng trong rượu vang Sau khi kết thúc quá trình lên men chính thì hầu hết đường được chuyển thành rượu và các sản phẩm khác ta nhận được rượu non ở trạng thái yên tĩnh Nấm men già lắng cặn xuống đáy nhưng nó vẫn còn hoạt động được một thời gian do còn lại trong men một lượng glucogen, sau đó lượng này giảm dần Cặn men trong rượu non có tác dụng làm cho rượu khá trong nhưng nếu để lâu men chết và tự phân hủy làm cho rượu bị đắng và kém phẩm chất Thời gian lắng càng lâu, các vẩn đục lắng cặn càng nhiều thì rượu càng trong nên nước quả tốt, lên men tiến hành thì chỉ sau 2 đến 3 tuần các vẩn đục đã lắng hoàn toàn, tạo thành cặn đặc và lớp rượu trong Khi rượu đã trong, ta không nên giữ rượu trong cặn vì để lâu rượu sẽ có mùi xấu do protein bị biến tính, mặt khác các cặn khác có trong rượu sau một thời gian sẽ lắng xuống, nhưng khi nhiệt độ tăng lên hoặc có tác động khuấy trộn thì các cặn này dễ dàng nổi lên gây đục trở lại vì vậy phải tách cặn ra khỏi rượu

Quá trình lắng trong của rượu phụ thuộc vào thành phần các chất có trong rượu Tinh bột và protein là những chất cản trở sự lắng trong Rượu có hàm lượng tanin cao, lắng trong càng nhanh Rượu chứa các chất cần lắng ở dạng hạt dễ lắng hơn ở dạng huyền phù Rượu chứa ít đường thì độ nhớt dung dịch nhỏ nên lắng trong nhanh hơn trường hợp chứa nhiều đường Thời gian lắng trong phụ thuộc vào chất lượng của rượu, không có quy định cụ thể Sau lắng trong ta phải thay thiết bị chứa, tách cặn để loại bỏ các ảnh hưởng xấu đến chất lượng vang Quá trình thay

thế thiết bị được tiến hành trong điều kiện hở nhằm tạo điều kiện hòa tan oxy vào rượu làm cho rượu chóng chín Rượu mau được lắng trong thì màu sắc tươi sáng, chất lượng tốt, đặc biệt là về hương vị Thông thường thời gian lắng cặn từ 1 đến 2 tháng tùy thuộc loại rượu

o Quá trình tàng trữ rượu vang Quá trình tàng trữ vang là quá trình lên men từ từ, tốc độ chậm, cường độ lên men nhỏ nhằm chuyển hóa hết lượng đường còn sót lại trong vang và quan trọng hơn cả là quá trình xảy ra hàng loạt các phản ứng giữa các acid hữu cơ, rượu, đường, acid amin có trong vang để tạo ra các chất thơm làm tăng hương vị cho vang, làm ổn định thành phần đồng thời kết lắng protein làm cho vang trong hơn

Quá trình tàng trữ có ảnh hưởng đến chất lượng vang, nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: thời gian tàng trữ, nhiệt độ, bản chất vang, bán thành phẩm, độ rượu, độ oxy, thiết bị tàng trữ

Trong thời gian tàng trữ xảy ra các phản ứng chủ yếu là:

- Phản ứng giữa rượu và các acid tạo ra các ester:

Izoamylaxetat

cứu về vang”năm 1866 đã khẳng định rằng quá trình chín tới và chín già của vang rất cần có oxy Nếu thiếu oxy thì quá trình này không xảy ra và vẫn là vang non

Trong thời kỳ chín tới của vang, quá trình oxy hóa xảy ra và liên quan chặt chẽ tới sự hòa tan của oxy trong rượu Tốc độ kết hợp rượu với oxy (tốc độ oxy hóa của rượu) không đổi đối với mỗi loại rượu nhất định và được gọi là độ oxy hóa của rượu

Trong quá trình tàng trữ khi tiến hành thay thế thiết bị chứa, oxy sẽ xâm nhập và hòa tan trong rượu

1.1.5 Các yếu tố gây hư hỏng rượu vang trong quá trình bảo quản [3]

1.1.5.1 Các nguyên nhân gây hư hỏng của rượu

Trong sản xuất rượu vang thường gặp một số hư hỏng như: có mùi chua hoặc mùi vị lạ, tỏa nhiều nhiệt, sủi bọt, vẩn đục, nổi váng, đổi màu, độ chua tăng mà nguyên nhân của các hiện tượng trên là do sự tạp nhiễm của các vi sinh vật lạ khác trong quá trình lên men Những vi sinh vật này thường cùng phát triển với men rượu, chúng nhiễm vào môi trường lên men từ nguyên liệu, nước, không khí, thiết

bị lên men không được thanh trùng kỹ, hoặc trong quá trình nhân giống Một số vi sinh vật tạp nhiễm phát triển nhanh chóng trong điều liện thuận lợi làm tiêu hao nguồn đường và tạo ra nhiều sản phẩm trao đổi chất gây độc hoặc kìm hãm sự phát triển của men giống, làm giảm hiệu suất tạo thành rượu

1.1.5.2 Một số dạng hư hỏng và biện pháp khắc phục

 Bệnh vang dính (vins filants): Khi rót rượu ra cốc vang không chảy đều, lỏng như nước mà dính như hồ nếp Đó là do vi khuẩn lactic, nhất là loại

Leuconostoc, trong những điều kiện nhất định, tiết ra quanh mình một loại đường

riêng gọi là dextran Bệnh này thường kéo theo chua tactric và bệnh vang trắng Để phòng ngừa nó sau khi lên men rượu vang xong nên thêm SO2 để tiệt trùng

 Bệnh chua lactic (piqure lactique): Xảy ra khi trong rượu vang còn lại đường khử, chưa chuyển hết thành rượu Đường khử bị khuẩn lactic phá hủy chuyển thành acid malic và acid bay hơi gây mùi chua khó chịu Hiện tượng này thường xảy ra khi quả quá ngọt hoặc cho thêm quá nhiều đường, kỹ thuật lên men

thấp, làm cho “con men”ngừng hoạt động nửa chừng, cấy men Saccharomyces chưa

đủ lượng, nhiệt quá cao, thiếu oxy,… Để tránh hiện tượng này cần phải loại bớt khuẩn ra ngay từ đầu bằng cách lọc kỹ nước quả, gạn cặn kỹ, thêm SO2 và nhất là

tạo điều kiện cho men Saccharomyces hoạt động tốt

 Bệnh chua tactric (tourne): Xảy ra khi khuẩn lactic phá hủy acid tactric làm cho rượu đục, tiết nhiều CO2, rượu chuyển màu nâu, vị nhạt chát Chỉ khi pH cao hơn 3,5 – 3,6 mới có bệnh này, rượu cũ, rượu non hay bị bệnh Khắc phục bằng cách thêm SO2, tiệt trùng bằng nhiệt

 Bệnh đắng: Xảy ra khi men lactic phá hủy glycerin Rượu trở thành chua, có vị đắng do có chất acrolein hình thành Cách khắc phục tương tự như bệnh chua tactric

1.1.6 Vi sinh vật dùng trong chế biến rượu vang [4]

Giới thiệu chung về nấm men

Nấm men là nhóm vi sinh vật được dùng trong công nghiệp, hầu hết nấm men là đơn bào, không chuyển động Hình dạng và kích thước của chúng thay đổi tùy điều kiện môi trường Nói chung nấm men có dạng hình cầu, hình trứng, hoặc hình bầu dục có kích thước tương đối lớn, chiều dài từ 6 – 18 m, chiều ngang từ

4 – 8 m

Về cấu tạo tế bào nó cũng gồm màng, nguyên sinh chất, hạch Trong nguyên sinh chất chứa không bào và các chất chứa đựng khác như: glycogen, granuloza, chất béo, volutin

Nấm men có thể sinh sản theo lối nảy chồi, phân chia, hoặc tạo thành bào tử Nhóm nấm men sinh sản theo hình thức nảy chồi và phân chia có nhiều trong tự nhiên Vì nhiều loại trong nhóm này có khả năng lên men rượu nên được ứng dụng trong sản xuất rượu, bia, rượu vang, lên men sản xuất bánh mì, Tế bào nấm men giàu protein, vitamin đặc biệt là vitamin nhóm B và tiền vitamin D2 Vì vậy mà nấm men hay được sử dụng bổ sung làm chất dinh dưỡng vào thức ăn cho gia súc Mặt khác, nấm men không sinh độc tố do vậy mà nấm men hay được sử dụng trong chế

biến các sản phẩm thực phẩm dành cho người như lên men rượu vang, bánh mì Trong quá trình phát triển hình thái của nấm men có thể thay đổi như sau:

 Ở nấm men trẻ (qua 12 – 16 giờ nuôi cấy) màng mỏng, căng nguyên sinh chất đồng nhất, không bào chưa có hoặc mới bắt đầu xuất hiện, tế bào sinh sản chiếm tỷ lệ cao

 Ở nấm men trưởng thành (24 – 48 giờ nuôi cấy) kích thước điển hình, không bào lớn, số không bào có thể đến hai, lượng glucogen tăng, tế bào sinh sản chiếm 10 – 15 %

 Ở nấm men già (trên 72 giờ trở lên) màng dày nhẵn, nguyên sinh chất không đồng nhất, không bào lớn, lượng chất béo tăng, tế bào hầu như không sinh sản nữa, không có glucogen, tế bào chết chiếm tỷ lệ lớn Nấm men trong lên men rượu vang thường có 2 loại là men tự nhiên và men nhân tạo

Các men tự nhiên hay men dại luôn có sẵn trên bề mặt của quả Do đó một số

loại như: Saccharomyces apilulata có kích thước tương đối nhỏ, hình ovan – elip

hoặc hình quả chanh, tế bào có một đầu nhỏ người ta thường gọi là men hình chùy

Nó có thể lên men tạo thành 6 – 70 cồn, nhưng tạo ra một loạt các acid bay hơi cũng như các este của chúng làm cho dịch có mùi tạp và nó còn kìm hãm các loài nấm

men chính trong lên men Ngoài ra còn có Mycoderma có khả năng phân giải acid

malic thành acid lactic làm cho rượu ít bị chua gắt Hay còn có các loại khác như:

Hancelnula, Gichia tạo màng trắng trên trên mặt rượu Nhưng nếu để men dại

phát triển tự nhiên thì quá trình lên men rất khó điều chỉnh và quá trình lên men rượu không ổn định Khi nền công nghiệp phát triển thì con người đã có những biện pháp cần thiết để diệt men dại và thay vào đó là nuôi cấy nấm men thuần chủng, với những đặc tính sinh học nhất định sẽ giúp cho quá trình lên men rượu vang đem lại hiệu quả và chất lượng cao

1.1.6.2 Men nhân tạo

Đối với loại quả không chứa sẵn nấm men rên vỏ quả, người ta bổ sung một lượng men giống vào Sau nhiều năm nghiên cứu người ta khẳng định chế rượu vang có thể dùng men ống (phòng thí nghiệm) hoặc men bánh (dùng trong dân gian) đều cho ra rượu vang ngon

a Men ống

Sở dĩ gọi là men ống vì giữ trong ống nghiệm, men ở dạng tiềm sinh trên môi trường thạch.Men nuôi cấy tự nhiên hệ vi vật rất phức tạp nên thường cho độ cồn không cao (< 10%V), dễ bị nhiễm mùi chua của acid acetic, chất lượng rượu ít đảm bảo, mùi vị không hài hòa Do đó việc áp dụng các chủng nấm men thuần chủng trong sản xuất rượu vang ở quy mô công nghiệp đang được phổ biến rộng rãi trên thế giới

Ưu điểm khi dùng nấm men thuần khiết là thời gian lên men nhanh, quá trình lên men không bị dừng giữa chừng, nồng độ cồn thu được cao hơn lên men tự nhiên 0,1 – 1 độ, vang có màu sáng, vị thanh khiết

Nấm men thường gặp trong sản xuất rượu vang thuộc giống Saccharomyces

Theo phân loại của Yelio V.N.P giống này có vị trí như sau:

 Lớp Ascomyces

 Bộ Saccharomyces

 Họ phụ Saccharomyces toideae

 Giống Saccharomyces có tới 18 loài nhưng chỉ có một số loài hay được

sử dụng trong sản xuất rượu vang: Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces vini,

Saccharomyces ovformis, Saccharomyces chevalieri

Ưu điểm chính của việc sử dụng men bánh là đơn giản, dễ thao tác, phù hợp với sản xuất nhỏ, nhưng thời gian lên men dài, nếu sản xuất lượng lớn thì gặp khó khăn về lượng nấm men sử dụng

1.1.6.4 Điều kiện hoạt động của men [3]

Là một sinh vật, men sinh sản trao đổi vật chất, phải có nguồn năng lượng để hoạt động, phải tìm thấy trong môi trường nước quả những nguyên liệu cần thiết để xây dựng bản thân mình Khi lên men đường, men tạo ra một nguồn năng lượng cần thiết để hoạt động theo phương trình:

C6H12O6 2CH3CH2OH + 2CO2

Nhưng khi lên men, năng lượng sử dụng được ít, từ sự phân hủy một mol đường men chỉ sử dụng khoảng 15 kcal Số năng lượng này không đủ để men sinh sản, đặc biệt trong giai đoạn lên men đầu Khi lên men sinh sôi nảy nở theo cấp số nhân Vì vậy, men không chỉ lên men trong điều kiện không có oxy mà còn hô hấp

có oxy theo phương trình:

C6H12O6 6 CO2 + 6H2O Trường hợp này, số năng lượng men có thể sử dụng được cao gấp hơn 20 lần khi lên men cùng một phân tử đường Số lượng tế bào men có tăng, men có sinh sản mạnh thì mới có lên men đó là hai hiện tượng nhất quyết phải đi song song Men sinh sản càng nhanh thì lên men càng nhanh chóng và men cần oxy để có thể sinh sản nhanh trong thời gian đầu Ngoài ra, men còn cần nước, cần cacbon nhưng nước không bao giờ thiếu, cacbon có ngay trong đường Do vậy, phần sau đây xin nói tới các nhu cầu của men như: oxy, nhiệt, chất khoáng, acid amin, vitamin và các chất khác

a Ảnh hưởng của oxy

Mặc dù lên men rượu là một quá trình yếm khí, khi cho lên men nhất thiết trong giai đoạn đầu phải cho nước quả tiếp xúc với oxy của không khí Nếu men có thể lên men trong điều kiện thiếu oxy đó vì trong tế bào men còn có những chất chứa nhiều oxy, hoặc trong nước quả có các chất peroxit có thể nhường oxy cho men

Yêu cầu oxy cao nhất khi lên men bắt đầu, số lượng tế bào tăng nhanh Do

đó, khi sản xuất nước cái men để cấy vào nước quả, người ta thường áp dụng các biện pháp tăng oxy trong nước, dùng bơm bơm thêm oxy vào nước Khi lên men lượng nước quả lớn có khả năng thiếu oxy và lên men chậm lại thì người ta thường rút nước quả ra rồi trở lại lên phía trên bể lên men nhằm làm tăng oxy cho nước quả đang lên men Tăng oxy chỉ có lợi trong giai đoạn đầu, làm quá muộn khi con men

đã hoạt động yếu đi, do lượng cồn êtylic tăng lên, một số các chất vi lượng bị sử dụng hết thì dù có oxy, men cũng không thể tái sinh sản mạnh, lên men cũng không nhanh thêm

b Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ lên men và độ cồn đạt được và nó ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của nấm men Mỗi loài men thích nghi với mỗi nhiệt

độ nhất định Nhiệt độ tối thích thay đổi tùy theo giai đoạn phát dục của nấm men: sinh sản, thở, lên men Những điều kiện hoạt động khác cũng ảnh hưởng tới việc chọn nhiệt độ thích hợp; thí dụ nếu thiếu oxy, độ đường cao thì nhiệt độ lên men càng phải thấp; nếu nhiệt độ cao lên men không hết đường, dừng lại nửa chừng Vì những lý do vừa nêu rất khó xác định nhiệt độ lên men tối ưu cho mỗi loài men, cho mỗi trường hợp lên men cụ thể

Từ nhiều thí nghiệm lên men ở nước, người ta rút ra những kết luận sau đây:

 Trong giới hạn từ 15 – 35C, nhiệt độ càng cao thì giai đoạn chuẩn bị

từ khi cấy men đến khi những bọt CO2 đầu tiên xuất hiện càng ngắn lên men càng nhanh và kết thúc sớm Nhưng nhiệt độ càng cao lên men càng hạn chế độ cồn càng thấp, lượng đường còn lại trong rượu lại càng nhiều

 Nhiệt độ càng cao, số lượng tế bào nấm men trong 1 ml dịch càng giảm

Vì vậy lượng đường phân hủy được càng ít đi

 Nhiệt độ cao ảnh hưởng đến quá trình lên men cũng tương tự như độ đường cao hay sự tiếp xúc hạn chế với oxy

 Tốt nhất là từ đầu đến cuối cho lên men ở cùng một nhiệt độ Nhiệt độ

ổn định dù ở mức khá cao 30 C nhưng liên tục tốt hơn là lúc đầu ở 20 C, rồi sau tăng lên 30 C Nơi lên men, vì vậy phải giữ nhiệt độ càng ổn định càng tốt, đêm và ngày không khác nhau nhiều

c Ảnh hưởng của đường, đạm, muối và pH nước quả

 Đường

Đường là nguồn cung cấp thức ăn chính cho nấm men, trong đó đường glucoza là loại đường thích hợp cho tất cả các loại nấm men vì nó là đường đơn giản, dễ đồng hóa Trong dịch nước quả có đường glucoza và fructoza xong lượng đường của chúng thấp không ổn định, vì vậy người ta phải bổ sung thêm đường saccaroza, đường này nhanh chóng bị enzyme chuyển thành đường khử, dễ đồng hóa Tỷ lệ đường càng cao thì rượu càng nhiều cồn êtylic cho nên thêm đường vào nước quả là biện pháp phổ biến Qua nhiều thí nghiệm người ta thấy khi nồng độ đường dưới 200g/l thì nấm men hoạt động bình thường, có những chủng lên men tốt

ở nồng độ đường cao hơn (200 – 220 g/l) Xong nếu hàm lượng đường cao quá thì

áp suất thẩm thấu của dung dịch cũng tăng cao làm ức chế hoạt động của nấm men

do hiện tượng co nguyên sinh chất dẫn đến việc không xảy ra hoặc xảy ra chậm quá trình lên men

 Đạm

Khoảng 25-60 % khối lượng khô của men là những chất có đạm vì vậy trong nước quả phải có đủ đạm để men sinh sản nhanh và cường độ lên men tăng cao Khi

tỷ lệ đạm trong men tăng thì khả năng lên men tăng

Thường trong nước quả có đủ đạm để cung cấp cho nhu cầu của men xong cũng có trường hợp không đủ do một nguyên nhân nào đó như: sâu bệnh, hạn hán,

tỷ lệ đạm thấp thì phải thêm đạm Đối với chủng Saccharomyces, nguồn nitơ của

muối amoni là thích hợp nhất vì men đồng hóa được các dạng muối này Nên cho thêm trước khi lên men, vì nếu cho muộn men không có khả năng đồng hóa đạm

Từ muối amoni, men có thể tổng hợp được tất cả các acid amin và protein cần thiết cho mình, nhưng nếu cho thêm acid amin dưới dạng hỗn hợp nhiều loại thì tác dụng kích thích rất rõ

Khả năng tổng hợp acid amin của men lớn, do đó cho thêm nhiều muối amoni thì hàm lượng đạm trong men tăng lên, khi chết men tự hủy, acid amin hòa tan trong rượu vang có thể tăng đạm tổng số cả rượu lên ba, bốn lần

 Muối khoáng

Muối khoáng cần thiết cho men để cấu hình các tổ chức của mình, cũng cần thiết để cấu hình các enzyme là tác nhân gây ra các phản ứng sinh hóa trong rượu Dưới đây là các chất khoáng chính của men rượu tính theo phần trăm khối lượng tro (Bảng 1.2) Ngoài ra còn một lượng nhỏ các chất Al, Br, Cr, Cu, Pb, Au, Te, Sn, Zn,

Sr, tất cả các muối khoáng chiếm 5 – 10 % khối lượng khô của men

Bảng 1.3: Các chất khoáng chính của men rượu

thấy cho lên men những nước quả chua thì rượu ngon hơn và từ đó nghĩ rằng pH

thấp tốt hơn pH cao Thực ra pH tối thích đối với Saccharomyces là 4 – 5 Độ pH

nước quả từ 2,8 – 3,8 không phải là tối thích nhưng men vẫn hoạt động tốt còn khuẩn bị ức chế Do đó, người chế rượu ưa dùng nước quả độ pH = 3,0 – 3,5 không cản trở hoạt động của men nhưng nếu vì những điều kiện khác không thuận lợi như thiếu oxy, nhiệt quá cao men ngừng hoạt động thì rượu cũng không bị khuẩn làm hỏng

d Chất kích thích lên men

Cũng như các sinh vật cao cấp men cần một số chất kích thích, trước hết là vitamin để sản sinh và hoạt động Một số loại men có thể tổng hợp được những vitamin nhất định, lấy nguyên liệu từ các chất hữu cơ trong nước hoa quả Những vitamin khác men không tự tổng hợp được nếu không có sẵn trong nước quả

Ngoài hoạt động của men và khuẩn, lượng vitamin còn bị nhiều yếu tố khác ảnh hưởng như: ánh sáng, lọc, xử lý nhiệt,

1.1.7 Bản chất và cơ chế của quá trình lên men [1]

1.1.7.1 Bản chất của quá trình lên men

Lên men là một quá trình oxy hóa khử xảy ra trong cơ thể sinh vật nhằm cung cấp năng lượng và các hợp chất trung gian cho tế bào sinh vật Bởi lẽ cơ thể luôn luôn cần năng lượng mà năng lượng được tàng trữ dưới dạng ATP

Các phản ứng sinh hóa trong quá trình lên men là phản ứng tách và vận chuyển hydro ở dạng (H+ +e) dưới tác dụng của các emzym dehydrogenaza Trong quá trình đó hydro được tách ra khỏi cơ chất chuyển đến tiếp nhận cuối cùng là chất hữu cơ Hợp chất hữu cơ đó được khử tạo thành sản phẩm lên men rồi tích tụ lại trong môi trường dinh dưỡng Tùy theo sản phẩm tích lũy nào chiếm ưu thế mà ta

có thể lên men rượu, lên men lactic…

Bản chất của quá trình lên men là quá trình oxy hóa khử xảy ra trong cơ thể sinh vật dưới tác dụng của hệ thống enzym, cho nên quá trình lên men còn được gọi

là quá trình oxy hóa khử sinh học Lên men khác với hô hấp yếm khí và hô hấp hiếu khí Hô hấp yếm khí được tiến hành trong điều kiện không có oxy tham gia Hydro

được chuyển qua mạch hô hấp đến chất tiếp nhận cuối cùng như nitrat hoặc sunfat

Hô hấp hiếu khí được tiến hành trong điều kiện có oxy tham gia Hydro được chuyển qua mạch hô hấp đến chất tiếp nhận cuối cùng là oxy tạo thành nước Còn lên men có thể thực hiện cả trong điều kiện yếm khí và hiếu khí, nhưng hydro được chuyển qua hệ thống enzym oxy hóa khử và tiếp nhận cuối cùng là một chất hữu cơ, chất hữu cơ bị khử tạo thành sản phẩm lên men tích lũy trong môi trường Tuy nhiên lên men và quá trình hô hấp đều là quá trình oxy hóa khử sinh học

Cần phân biệt sự khác nhau giữa quá trình oxy hóa khử sinh học và quá trình đốt cháy các vật liệu tương tự trong lò hay nhiệt lượng kế mặc dù các cơ chất ban đầu và các sản phẩm cuối cùng giống nhau Khi đốt cháy, năng lượng tỏa ra cùng một lúc dưới dạng nhiệt, trong khi đó lên men và hô hấp chỉ một phần năng lượng thoát ra dưới dạng nhiệt Phần nhiệt chủ yếu được tích lũy dưới dạng hợp chất photpho giầu năng lượng hoặc trong các liên kết cao năng Từ đó có thể chuyển hóa thành hóa năng, nhiệt năng hoặc cơ năng để cung cấp cho hoạt động sống Hợp chất giàu năng lượng quan trọng của cơ thể là ATP Trong cơ thể sinh vật sự tích lũy năng lượng và giải phóng năng lượng sử dụng cho hoạt động cơ thể là những quá trình thuận nghịch theo sơ đồ hóa học như sau:

Như vậy quá trình lên men và sự hô hấp tế bào là những quá trình oxy hóa khử sinh học Qua đó tế bào sinh vật thu được năng lượng

1.1.7.2 Cơ chế của quá trình lên men rượu

Quá trình lên men rượu là quá trình biến đổi các chất có đường thành ethanol, CO2 dưới tác dụng của nấm men Nấm men thực hiện quá trình thủy phân

ATP ADP + H3PO4

Cung cấp cho hoạt động của cơ thể Năng lượng

Năng lượng Oxy hóa khử sinh học

đường phức tạp thành đường đơn giản Cơ chế của phản ứng lên men rất phức tạp, bao gồm một chuỗi các phản ứng

Đường glucoza và fructoza tham gia vào con đường chuyển hóa Embden – Meyerhof – Parnas để tạo thành acid pyruvic

Ở nấm men Saccharomyces cerevisiae trong điều kiện yếm khí

ATP Hexokinase ADP

Glucose P

Glucosephosphatase H2O

Glucose – 6 – phosphate Con đường Pentophosphate

Photphoglucoizomerase Fructose – 6 – photphate

ATP Hexokinase ADP

P Fructase – 1,6 – diphotphatase

H2O Fructase – 1,6 – diphotphatase

Dioxyacetonphotphate Aldehyt – 3 – photphoglyceric

Glycerophotphat –

- dehydrogenase

NADH2 NAD

Triozo – photphatase – izomerase

NAD

NADH2 H3PO4 Triozophotphatase dehydrogenase

Acid pyruvic

Hình 1.1 Sơ đồ chuyển hóa Embden – Meyerhof – Parnas

Acid pyruvic chuyển thành rượu êtylic theo các phản ứng sau:

 Cơ chế tạo rượu bậc cao:

Sản phẩm rượu bậc cao được tạo thành do sự chuyển acid amin và acid pyruvic trong cơ thể nấm men hoặc do quá trình tổng hợp hoặc chuyển hóa một số acid amin bởi hoạt động của tế bào nấm men

 Cơ chế phản ứng tạo izobutanol:

CH3 – CH – CH2OH

CH3

Izobutanol

CH3

CH3 – C – C – COOH

CH3

CH3 COOH Acetaldehyt +

 Cơ chế phản ứng izopentanol:

 Cơ chế tạo este:

Este là sản phẩm được tạo ra không phải từ hoạt động sống của tế bào nấm men mà là kết quả của sự tương tác giữa các sản phẩm bậc hai thường trực là rượu, các acid bay hơi và không bay hơi Este tạo thành làm cho rượu vang có mùi thơm đặc trưng:

R – COOH + R1 – OH R – COOR1 + H2O Hàm lượng este càng nhiều thì rượu vang càng thơm ngon Trong quá trình lên men hàm lượng este được tạo ra còn phụ thuộc vào giống men cũng như khả năng sinh trưởng, tạo sinh khối nấm men

 Glycerin:

Glycerin được tạo thành trong quá trình lên men tạo rượu etylic Ở phản ứng

số 4 trong sơ đồ EMP sau khi tạo ra dioxyaxetonphosphate, phản ứng có thể sẽ tiến triển theo chiều hướng khác nếu các yếu tố bên ngoài thay đổi Từ hợp chất này dưới sự xúc tác của enzyme NAD+ sẽ tạo ra  - glycerophosphate Sau đó, với sự có mặt của phosphatase, glycerine và acid phosphoric được tạo thành

 Acid hữu cơ:

Acid hữu cơ là sản phẩm bậc hai thường trực của quá trình lên men rượu và quá trình trao đổi dinh dưỡng trong tế bào nấm men…

- CO2

CH3 – CH – CH2 – CH2OH

CH3 Izopentanol +

Thanh trà, còn gọi là xoài hoang dại (Wild Mango), tên khoa học Bouea

Oppositifolia (Roxb.) Meissn., tên cũ Mangifera Oppositifolia Roxb., cùng họ Anacardiaceae với cây xoài [10]

Nguồn gốc: Thanh trà gốc gác là một loại cây rừng Ở vùng Thất Sơn (An Giang), Rạch Giá, Hà Tiên, biên giới Campuchia người ta gọi là cây Sơn Trà Loại cây này có mặt ở Bình Minh từ rất lâu, có khi trên cả trăm năm Là loại cây mọc hoang trong rừng, ở Phú Quốc, Châu Đốc, Vĩnh Long Bản thân cây thanh trà ở trên rừng rất chua, khi trồng ở đồng bằng qua nhiều đời nhân giống, thuần dưỡng nó bớt chua, thơm hơn và có loại thanh trà vị rất ngọt [9]

Hiện nay, thanh trà được trồng nhiều chủ yếu tập trung ở ấp Đông Hưng I, Đông hưng II, Đông Hòa (xã Đông Thành), một ít ở xã Mỹ Hòa và xã Thuận An, Bình Minh [9]

 Đặc điểm sinh học [10]

Cây gỗ lớn, nhánh không lông Lá

mọc đối, phiến lá dài, mép nguyên, có mũi

nhọn Lá thanh trà cũng tương tự lá xoài

Chiều dài lá trung bình khoảng 15 – 25

Cây mọc hoang trong rừng thường xanh, ở độ cao 200 - 300m Cũng được trồng lấy quả Nhân giống bằng nhánh; từ lúc trồng đến khi có quả phải mất từ 3 đến 5 năm Cây thường dễ chết Ra hoa tháng 1 - 3; có quả tháng 5 - 7

Phân bố ở Mianma, Lào, Campuchia, Thái Lan, Việt Nam, Inđônêxia và đảo Hải Nam Ở nước ta, cũng gặp tại nhiều nơi Thanh trà được dùng như một loại trái cây cho nhiều vitamin C với 75 mg/ per 100g trái thanh trà, ngoài ra còn chứa các vitamin A, một lượng ion K+, có nhiều chất xơ năng lượng thấp

Tên khoa học: Bouea oppositifolia

Tên khác: xoài rừng

Họ: Đào lộn hột

Chi: Bouea

Thanh trà được chia thành 2 loại: thanh trà chua và thanh trà ngọt

Thanh trà chua có vỏ cứng, ăn giòn, thường được ăn với muối ớt

Thanh trà ngọt có vỏ mềm, trước khi thưởng thức thanh trà, người ta phải nắn hoặc xoa đều tay cho mềm để dễ lột bỏ vỏ Nếu mang thanh trà dầm với đường

và đá đập nhuyễn thì sẽ cho loại nước giải khát tuyệt hảo

Bouea oppositifolia (Roxb.) Adelb

1 Cành mang quả;

2 Quả bổ dọc

Hình 1.3 Quả thanh trà

Chính vì hương vị rất lạ nên ngày nay, các vườn trồng thanh trà tại Vĩnh Long ngày càng được mở rộng Và trái thanh trà cũng đã đến được với nhiều người

ở khắp mọi nơi

 Lợi ích của thanh trà [8, 9, 10, 11]

 Lá được dùng nấu cao chữa bỏng chóng lành Lá thanh trà chứa nhiều hoạt chất có tính kháng sinh (mangiferin, quercetin, acid galic ) dùng nấu cao (1kg

lá khô bằm nhỏ thêm 2 lít nước, sắc cạn nửa lít rồi cô thành 100ml cao sền sệt) để thoa trị phỏng, rôm sẩy, hăm lở

 Thanh trà rất giàu vitamin C chính là chất chống oxy hóa và chống viêm nhiễm Do đó có thể giúp giảm các triệu chứng hen suyễn

 Thanh trà cũng là loại quả có nhiều chất xơ nên dễ gây no bụng Hơn nữa chất xơ rất tốt cho sức khỏe, ngừa bệnh tim vành

 Thu hoạch và bảo quản thanh trà [9]

Xuất hiện theo đúng chu kỳ, từ gần tết cho tới hết tháng 3 âm lịch hàng năm

là mùa thu hoạch trái thanh trà Từ khi cây trổ bông đến lúc thu hoạch là ba tháng Khi hái thanh trà phải rất cẩn thận hái trái kèm cả lá và không được làm dập trái Trái sau khi hái xuống được lựa chọn, loại bỏ trái hư, cho vô thùng và đưa đi tiêu thụ

1.2.2 Các sản phẩm từ thanh trà [7, 8, 9]

o Quả thanh trà còn xanh được dùng nấu canh chua ăn rất mát

o Trái thanh trà non còn được dùng muối chua- pickle hay trong món rojack của người Mã Lai

o Những quả chín mang dầm với đường đá là món giải khát tốt trong mùa hè nắng nóng

o Người ta còn dùng nấu các món ăn khác như: canh cá lóc thanh trà, ga sốt thanh trà

o Mứt thanh trà

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT RƯỢU VANG TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC [5, 6, 7, 12]

1.3.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất rượu vang trên thế giới

Loài người biết làm rượu vang từ quả nho ít nhất cũng khoảng hơn 50 thế kỷ trước công nguyên Nhờ những đặc tính ưu việt mà rượu vang nho đã được mệnh danh là “chất dịch có linh hồn”

Trên thế giới rượu vang được sản xuất đã trở thành nghề thực sự mang tính thương mại tại nhiều quốc gia thuộc Châu Âu, Châu Mỹ… Cho đến nay, việc sản xuất rượu vang đã trở thành một trong những ngành sản xuất lớn, mang lại hiệu quả rất cao ở nhiều quốc gia như Cộng hòa Pháp, Nga, Đức, Mỹ, Úc… Với tổng sản lượng gần 29 tỷ lít/ năm

Trước kia nguồn nguyên liệu để sản xuất vang ở hầu hết các quốc gia chỉ là quả nho chín được thu hoạch từ một số giống nho đã được tuyển chọn kỹ dành riêng cho sản xuất vang và chỉ được trồng ở một số vùng nhất định Ngày nay, do sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ sinh học, sinh hóa, vi sinh học mà nguồn nguyên liệu

để sản xuất vang cũng trở nên phong phú hơn với nhiều loại quả khác như: táo, dâu, mận, xoài…

Việc tiêu thụ rượu càng ngày càng tăng không chỉ ở các nước Châu Âu mà các nước Châu Á cũng phát triển mạnh Theo thống kê, năm 2010 người Pháp đã tiêu thụ trung bình 58 lít/người/năm, Brist là 29 lít/người/năm, trong khi đó người

Mỹ là 13 lít/người/năm Theo một báo cáo từ Vinexpro, rượu tiêu thụ ở Châu Á cũng tăng mạnh, nhu cầu về rượu vang ở Trung Quốc đang bùng nổ, với mức tiêu thụ ngày càng tăng 392 phần trăm từ năm 2005 và 2009 Hồng Kong là thành phố được ví như “thị trường rượu trưởng thành nhất”ở Châu Á, rượu tiêu thụ bình quân đầu người là 4,5 lít trong năm 2009, gần gấp đôi mức tiêu thụ rượu của Nhật Bản 2,4 lít Tại Singgapore, mức tiêu thụ rượu vang đầu người là 2,1 lít

Người ta đã nghiên cứu sản xuất rượu vang từ một số loài trái cây khác không phải là nho như nghiên cứu sản xuất rượu vang từ quả mãng cầu xiêm ở

Nigeria [7]

1.3.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất rượu vang trong nước

Ở Việt Nam, ngành sản xuất rượu vang mới thực sự bắt đầu từ những năm 80 của thế kỷ 20, được đánh dấu bằng sự hiện diện của vang mang nhãn hiệu Thăng Long trên thị trường nội địa Cho đến nay, nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất vang ở việt Nam là một số quả như nho, dâu, chuối, chôm chôm…

Thực tế sản xuất vang tại Việt Nam đã cho thấy rằng mặc dù nguyên liệu cho sản xuất là rất phong phú vì tất cả các loại quả chứa đường, vitamin, protein, khoáng, acid và không chứa nhiều tanin thì sẽ lên men làm rượu vang được, trong khi Việt Nam lại là một nước có khí hậu nhiệt đới bốn mùa luôn có hoa thơm và quả ngọt

Tuy nhiên, việc lựa chọn nguyên liệu để có thể mang lại một loại rượu chất lượng cao, giá cả hợp lý cho người tiêu dùng cũng đang là một vấn đề cấp thiết đối với ngành sản xuất rượu vang của Việt Nam Bởi vì chọn nguyên liệu phải nghiên cứu về nguyên liệu có thỏa mãn về thành phần dinh dưỡng, giá cả, mùa vụ, trữ lượng, có hay không có công nghệ sản xuất phù hợp Theo các nhà phân phối rượu vang ngoại nổi tiếng trong nước, hiện nay vang đang được lưu hành trên thị trường nước ta với 80% là vang Pháp, rượu vang sản xuất trong nước đang dần ổn định về chất lượng, nhất là vang Đà Lạt Tuy nhiên, các chuyên gia cũng cho biết rằng vang Pháp vẫn luôn chiếm lĩnh thị trường Việt Nam rồi đến vang Chile, Australia, Mỹ Người tiêu dùng trong nước chuộng vang ngoại vì chất lượng ổn định, hợp với gu của người thưởng thức chuyên nghiệp Mặc khác, thực tế cho đến nay, ở Việt Nam ngành sản xuất vang chưa có một quy trình công nghệ hoàn thiện để sản xuất được loại vang có chất lượng cao như nhiều quốc gia khác Dù chưa thực sự phổ biến nhưng trong những năm gần đây rượu vang đang dần được ưa dùng trong các dịp liên hoan, lễ, tết, cưới xin… Thay cho các loại rượu trắng, rượu mùi có độ cồn cao Đồng thời hiện nay lượng khách đổ vào nước ta ngày càng nhiều thông qua con đường làm việc và du lịch Vì vậy mà nhu cầu sử dụng rượu vang Việt Nam hiện nay tăng lên đáng kể Để đáp ứng yêu cầu trên của người tiêu dùng đòi hỏi các nhà thực phẩm Việt Nam phải tiếp tục nghiên cứu để tận dụng các loại trái cây có sẵn để

sản xuất rượu vang nhằm đa dạng hóa các sản phẩm trong nước đồng thời góp phần tìm đầu ra cho trái cây Việt Nam

Hiện nay ở Việt Nam có rất nhiều các đề tài nghiên cứu sản xuất thử nghiệm rượu vang từ các loại quả khác nhau như:

 Luận văn Nghiên cứu sản xuất rượu trái cây từ CHERRY,Trần Văn Phong, Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP Hồ Chí Minh

 Ứng dụng công nghệ lên men từ dung dịch các loại quả: mơ, mận, táo mèo kết hợp quá trình nhân giống, PGS - TS Lương Đức Phẩm- Phòng Công nghệ lên men, Viện Công nghệ sinh học (Trung tâm KHTN & CNQG) đã nghiên cứu và chế tạo được công nghệ sản xuất rượu vang mới lấy nguyên liệu từ chính các loại quả trên

 Nghiên cứu quy trình sản xuất rượu vang chanh dây, Đào Thu Hương, K47 – khoa Chế biến, trường Đại học Nha Trang

 Nghiên cứu quy trình sản xuất thử nghiệm rượu vang xoài, Nguyễn Thị Ngát, K47 – khoa Chế biến, trường Đại học Nha Trang

 Ngoài ra, còn nhiều các đề tài nghiên cứu khác…