nghiên cứu quy trình chế biến nước khế lên men đóng chai

Nước trái cây lên men có các tác dụng như sau: tránh nguy cơ mắc các bệnh về tim mạch và các chứng đột quỵ, chống lại một số tác nhân gây lão hóa do trong sản phẩm có chứa các chất chống

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHẾ BIẾN NƯỚC KHẾ LÊN MEN ĐÓNG CHAI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH



ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ( CẤP SINH VIÊN )

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHẾ BIẾN NƯỚC KHẾ

LÊN MEN ĐÓNG CHAI

MÃ SỐ : SV2010-47

NGƯỜI CHỦ TRÌ : BÙI THỊ NGỌC LAN

NGƯỜI THAM GIA : HUỲNH THỊ MINH HƯNG

LÊ MINH KHAI ĐƠN VỊ : KHOA CNHH&TP

TP.HỒ CHÍ MINH – 10/2010

MỤC LỤC

PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ

I ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Việt Nam là đất nước nhiệt đới nên có điều kiện khí hậu thích hợp cho nhiều loại cây ăn trái phát triển Trái cây là nguồn cung cấp các dưỡng chất cần thiết và quan trọng cho con người Nước ta có nhiều loại trái cây khác nhau bao gồm các loại trái cây nhiệt đới điển hình như: chôm chôm, dừa, mít, khế và nhiều loại trái cây ôn đới như: đào, dâu tây Tuy nhiên

do đặc điểm các loại cây ăn quả ở nước ta đều theo mùa và không có thường xuyên quanh năm nên yêu cầu đặt ra là phải có các phương thức bảo quản và chế biến hợp lý vừa không làm giảm giá trị dinh dưỡng vừa giảm thiểu các hư hỏng gây lãng phí Nước trái cây lên men

là sản phẩm khá mới mẻ đối với thị trường trong nước và trên thế giới Được lên men ở nhiệt

độ thường và trong thời gian ngắn nên dung dịch sau lên men vẫn giữ được mùi thơm đặc trưng cho nguyên liệu, vị chua ngọt nhẹ nhàng và thoảng mùi cồn Nước trái cây lên men có các tác dụng như sau: tránh nguy cơ mắc các bệnh về tim mạch và các chứng đột quỵ, chống lại một số tác nhân gây lão hóa do trong sản phẩm có chứa các chất chống oxy hóa flavonoid, polyphenol trong vang đỏ hay trong một số trái cây có vỏ màu đỏ khá cao Mặt dù các sản phẩm nước trái cây lên men mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe nhưng lại chưa phổ biến ở Việt Nam Vì vậy, việc phát triển các sản phẩm nước trái cây lên men là rất cần thiết

Như ta đã biết, khế là một loại trái cây rất phổ biến ở Việt Nam Và khế có hai loại khế chua và khế ngọt Khế ngọt được sử dụng nhiều làm trái cây tươi và làm nước ép còn khế chua chỉ mới được sử dụng phối trôn với các loại rau trong nhiều món ăn Tuy vậy khế vẫn chưa được sử dụng rộng rãi, hình ảnh khế rụng đầy gốc, hoặc bị úng chín hư hỏng là một hình ảnh rất phổ biến Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài

“QUY TRÌNH CHẾ BIẾN NƯỚC KHẾ LÊN MEN ĐÓNG CHAI” để tận dụng nguồn

nguyên liệu sẵn có và rẻ tiền là quả khế chua để làm nên một sản phẩm mới vừa thơm ngon

bổ dưỡng và vừa tốt cho sức khỏe

II TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Nước trái cây lên men là sản phẩm vẫn còn khá mới mẻ đối với thị trường trong nước và trên thế giới Tuy các sản phẩm nước trái cây lên men mang lại nhiều tác dụng tốt cho sức khỏe nhưng lại chưa phổ biến ở Việt Nam

Một đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường là đề tài “Quy trình chế biến nước ép trái

cây lên men đóng hộp” của Trần Thị Bích Yến và Trần Tú Quyên chỉ nghiên cứu “Nước khế

lên men” như một dạng sản phẩm phụ, chưa đi sâu nghiên cứu kỹ

III NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI

Chúng tôi tiến hành thí nghiệm dựa trên nguyên liệu khế chua Phương pháp bố trí thí nghiệm mà chúng tôi sử dụng là tiến hành thí nghiệm một yếu tố để xác định các yếu tố ảnh hưởng như: nồng độ chất khô hòa tan, tỷ lệ giống cấy, pH, nhiệt độ đến quá trình lên men Nội dung nghiên cứu chúng tôi thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm dựa trên trang thiết bị hiện có

PHẦN II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

I MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI

2 Yêu cầu của đề tài

- Xác định tỷ lệ phốn trộn giữa dịch quả, đường, nước cho sản phẩm có chất lượng tốt nhất

- Khảo sát quá trình lên men, theo dõi các chỉ tiêu: nồng độ đường, lượng CO2 và độ cồn tạo thành

- Xác định chế độ thanh trùng và thời gian bảo quản sản phẩm

II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Tham khảo các tài liệu chuyên ngành công nghệ thực phẩm về nước trái cây lên men

- Sự hướng dẫn và góp ý của thầy cô và bạn bè

- Bố trí thí nghiệm và kiểm tra các chỉ tiêu của sản phẩm tại xưởng công nghệ và phòng thí nghiệm vi sinh của Khoa Công nghệ Hóa học & Thực phẩm của Trường đại học Sư Phạm

Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh nhằm đưa ra quy trình hoàn chỉnh để đạt được chất lượng sản phẩm tốt nhất

III NỘI DUNG

1.1.2 Đặc điểm tự nhiên

Cây khế có lá kép dài đến 50 cm Hoa khế màu hồng, xuất hiện hoặc tại nách lá, hoặc tại đầu cành Cây khế có nhiều cành, cao đến khoảng 5 m Khác với nhiều cây nhiệt đới khác, cây khế không cần nhiều nắng Quả khế thuộc dạng quả táo (dạng quả nạc, có nhiều hạt), màu vàng hoặc xanh, có 5 múi (cho nên lát cắt ngang của quả có hình ngôi sao) Quả khế giòn, có

vị chua ngọt, hao hao giống vị của quả dứa Các hạt nhỏ, màu nâu

1.1.3 Đặc điểm sinh thái

Khế có nguồn gốc ở Malaysia được du nhập và trồng khắp nơi ở Việt Nam vì hoàn toàn thích hợp điều kiện sinh thái Nhiệt độ tối thích từ 220

C - 300C Khế được xếp vào cây nhiệt đới và á nhiệt đới, các cây khế lớn có thể chịu đựng được nhiệt độ lạnh tới -30C, nó có thể mọc tốt ở độ cao 1200 mm Cây khế chịu các vùng ẩm nhưng không bị úng Lượng mưa từ 2000mm đến 2500mm và phân bố đều là tốt Tuy nhiên mưa lớn trong thời kỳ cây ra hoa sẽ cản trở sự thụ phấn và làm ảnh hưởng tới năng suất Ở các vùng có mùa khô kéo dài, cần tưới

bổ sung Khếá là cây ưa nắng nhưng sợ khô, sương muối và gió mạnh

Khế ít kén đất có thể mọc từ đất cát tới đất sét nặng, nhưng trên đất thịt giàu chất hữu cơ cây

sẽ sai quả hơn; pH thích hợp từ 5 – 6,5 Khế còn có thể trồng trong chậu làm bonsai vì dáng cây và quả đẹp

1.1.4 Giống và nhân giống

Việt Nam có nhiều giống khế: khế chua và khế ngọt Các giống địa phương của ta có quả thường nhỏ Khế chua dùng ăn như rau sống và nấu nướng Khế ngọt ăn tươi như các loại trái cây khác, lám mứt, nước quả, … có tính nhuận trường, khích thích ăn ngon miệng và giải nhiệt Khế giàu vitamin C (25 – 40 mg/100 g thịt quả), carotene (150 (g) và cho khoảng 25 –

35 calo/100 g phần ăn được Ngày nay ở Malaysia, Đài Loan, Úc và Mỹ đã lai tạo nhiều giống tốt, quả to, đẹp mã, giá trị dinh dưỡng lại cao

Các giống mới nhập đã trồng khảo nghiệm có kết quả tốt trong vài năm gần đây ở trại giống 'l'rang Nông, Phú Giáo – Bình Dương là:

- Khế ngọt Đài Loan: rất sai quả nhưng khi trồng khảo nghiệm ở miền Đông Nam bộ quả thường nhỏ hơn giống B10 của Malaysia, quả khế Đài Loan có vị chua ngọt, quả mau mềm nên thời gian tồn trữ ngắn

- Khế B10 gốc ở Serdang Baru, Selangor, Malaysia: quả to hơn, mã quả đẹp hơn, màu

vỏ khi chín vàng sậm tới vàng đỏ, quả nặng chừng 300g, dài độ 20cm, thịt dòn ngọt, cấu

tượng mịn, nhiều nước và có hàm lượng acid oxalic thấp Qua khảo nghiệm nhận thấy giống này rất sai quả, cho quả nhiều đợt liên tiếp trong năm

Khế được nhân giống bằng phương pháp ghép cành, hai kiểu ghép được sử dụng là ghép đeo bầu và ghép đọt Gốc ghép là khế ngọt Đài Loan và đọt ghép là khế B10 của Malaysia Cây ghép sinh trưởng rất khỏe, cho hoa sau 3 tháng trồng và sẽ cho quả sau 6 tháng trồng Sau

đó cây sẽ cho liên tiếp nhiều đợt hoa và quả

1.1.5 Bệnh hại chính

Khi trời ẩm ướt, tán cây dày quá do thiếu cắt tỉa, cây có thể bị đốm lá, vàng rồi rụng, do Cercospora sp phát triển Để kiểm soát cần tạo cho vườn và cho tán cây được thông thoáng, chú trọng vệ sinh vườn, khi cần có thể kiểm soát bằng các thuốc trừ nấm gốc đồng, Mancozeb, Tilt…

1.1.6 Thu hoạch

Khế không có mùa vụ rõ ràng, có thể thu nhiều đợt độ 5 đợt/năm vì hoa quả ra liên tục.Sau khi ra hoa khoảng 100 ngày thì khế chín Tuỳ theo màu sắc quả biết được mức độ chín để thu hoạch cho phù hợp với nhu cầu thị trường Quả khế dễ giập chỉ nên thu hoạch bằng tay, nếu ở trên cao thì thu hoạch bằng sào có gắn rọ ở đầu để hái Sau khi thụ độ 40-50 ngày là có thể thu hoạch được Bao quả và xếp cẩn thận trong hộp hay trong giỏ khi di chuyển để chống dập

1.1.7 Tác dụng chũa bệnh của khế

Theo Đông y, quả khế gọi là ngũ liễm tử có vị chua chát, tính bình, không độc, tác dụng khử phong, thanh nhiệt, giải uế, giúp làm lành vết thương Khế thường được dùng chữa cảm sốt, khát nước, ngộ độc rượu, đi tiểu ít, nhiệt độc, vết thương chảy máu Ngoài ra hoa khế và

lá khế cũng có tác dụng chữa bệnh như là bệnh: Chữa viêm họng cấp, Chữa ho khan, ho có đờm…

Hình 1 Cây và trái khế

1.2 Nước giải khát lên men từ trái cây

Trái cây tươi không những là sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, mà còn là thực phẩm tươi phục vụ trực tiếp trong đời sống hàng ngày như cung cấp vitamin, axit hưu cơ, muối khoáng cho con người Do nước ta có khí hậu nhiệt đới ẩm nên việc bảo quản trái cây tươi

là rất khó, dễ bị thối, hỏng sau khi thu hoạch và vận chuyển làm giảm phẩm chất ban đầu của trái cây Do đó bên cạnh việc bảo quản trái cây tươi thì việc chế biến các loại trái cây cũng có

ý nghĩa hết sức quan trọng nhằm nâng cao giá trị sử dụng của các loại trái cây và phù hợp với nhu cầu, thị hiếu của người tiêu dùng, đồng thời tạo ra ngành sản xuất mới góp phần tạo việc làm ổn định và tăng thu nhập làm cho người dân

Từ lâu chúng ta đã biết chế biến trái cây bằng nhiều phương pháp tạo ra các sản phẩm khác nhau nhưng vẫn giữ đuợc giá trị dinh dưỡng và cung cấp năng lượng cho con người như: Sản phẩm trái cây ướp đường, trái cây nấu chín, mứt trái cây sấy khô, dịch trái cây lên men để tạo ra các sản phẩm rượu, đặc biệt là rượu vang trái cây Mỗi loại trái cây sau khi lên men đều

có hương vị thơm ngon riêng biệt cho ta cảm giác sảng khoái Rượu vang trái cây được xem

là những thức uống tự nhiên có lợi cho sức khỏe vì thực chất chỉ là nước trái cây lên men, có thể dùng làm thức uống hoặc pha chế tạo thành các dạng cocktail

Nước giải khát lên men từ dịch trái cây không qua chưng cất, có độ cồn thấp, cũng được xem là loại nước uống tự nhiên có lợi cho sức khỏe vì có chứa nhiều chất dinh dưỡng của trái cây Nước giải khát lên men chứa một lượng cồn thấp, nhiều người có thể uống được kể cả phụ nữ và người già, cồn etylic trong nước giải khát lên men tự nhiên rất tinh khiết, không lẫn aldehyt, ester

Nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa, được thiên nhiên ưu đãi và nguồn đất đai màu

mỡ, trù phú, thuận lợi cho việc trồng và phát triển các loại cây ăn quả khác nhau như nho, xoài, khế, dâu, chanh dây… vì vậy việc sản xuất nước giải khát hương vị trái cây tự nhiên rất thuận lợi Nhờ quá trình lên men chúng ta tạo được những sản phẩm bổ dưỡng, mang tính kinh tế

1.2.1 Đặc điểm nước trái cây lên men

Nước trái cây lên men hay rượu vang có bản chất là sản phẩm thu được bằng cách lên men rượu etylic từ dịch trái cây sau khi đã nghiền xé kỹ với sự tham gia của chủng nấm men

Saccharomyces cerevisiae

Thành phần chủ yếu của rượu vang gồm: rượu etylic, đường, acid hữu cơ, các chất gây mùi thơm, polyphenol, CO2, vitamin và khoáng chất

1.2.2 Phân loại

1.2.2.1 Nhóm rƣợu vang không có gas: gồm những nhóm nhỏ sau:

 Nhóm rƣợu vang phổ thông: Hoàn toàn lên men, không được bổ sung cồn etylic

trong quá trình công nghệ, bao gồm 2 loại:

a) Vang khô (lên men cạn kiệt): chứa hàm lượng etanol tích tụ do lên men có thể từ

9-14% thể tích, và hàm lượng đường sót không quá 0,3%

b) Vang bán ngọt: chứa hàm lượng etanol do lên men tự nhiên từ 9-12% thể tích và

đường sót từ 3-8%

 Nhóm rƣợu vang cao độ: là những loại rượu vang có hàm lượng etanol cao hơn so

với nhóm vang phổ thông Có thể dùng cồn tinh luyện để nâng cao hàm lượng etanol trong quá trình công nghệ Gồm có 2 loại:

a) Vang nặng: có hàm lượng etanol từ 17-20% thể tích, trong đó etanol tích lũy do lên

men không ít hơn 3% thể tích Hàm lượng đường trong sản phẩm có thể từ 1-4%

b) Vang khai vị: hàm lượng etanol từ 12-17%, trong đó etanol tích lũy do lên men

không ít hơn 1.2% thể tích Ngoài ra, tùy thuộc vào hàm lượng đường (độ ngọt) trong rượu khai vị, có thể tồn tại các dạng sau:

- Khai vị bán ngọt: với etanol từ 14-16% thể tích và đường từ 5-12%

- Khai vị ngọt: với etanol từ 15-17% thể tích, đường từ 14-20%

- Khai vị rất ngọt: ( còn gọi là rượu liquer): với etanol từ 12-17% thể tích, đường từ 21-35%

1.2.2.2 Nhóm rƣợu vang có gas (CO 2 )

Có thể chia thành 2 nhóm:

 Rƣợu vang có gas tự nhiên (do lên men tạo ra): Để giữ được gas tự nhiên trong sản

phẩm người ta thực hiện quá trình lên men phụ trong các chai kín, thùng hoặc hệ thống thùng kín và tùy thuộc vào điều kiện lên men phụ (nhiệt độ, thời gian) sẽ cho ra loại rượu sâm banh (Champagne) với các mức độ chất lượng khác nhau

- Độ rượu: 9-12% (V)

- Độ ngọt: 3-5% trọng lượng

 Rƣợu vang có gas nhân tạo (nạp CO 2 vào sản phẩm )

Gas có được là nhờ quá trình nạp CO2 vào sản phẩm Dùng dịch trái cây lên men, sục

CO2 vào trước khi đóng chai

1.3 Nguyên liệu sản xuất rƣợu vang:

Nguyên liệu để sản xuất rượu vang phải đạt các yêu cầu kỹ thuật sau:

 Chứa nhiều nước

 Chứa nhiều đường lên men được

 Chứa nhiều acid hữu cơ thực phẩm

 Chứa protit, vitamin, khoáng chất và không chứa nhiều sắc tố độc hại cho men

 Có mang nhiều sắc tố đặc trưng

Nguyên liệu làm rượu vang là các loại quả Quả chín (có thể chưa thật chín) sau khi thu hoạch chọn loại quả tươi, chất lượng tốt đem đi ép lấy nước hoặc ngâm đường để thu dịch nước quả dùng cho lên men

Tất cả các loại quả đều có đường, nhiều vitamin, nhiều axit hữu cơ, trong đó có nhiều vitamin C, có đầy đủ chất khoáng và một lương protein đáng kể Ngoài ra nước quả còn có chứa tanin, pectin

Một số loại quả thường dùng để sản xuất rượu vang trái cây:

Nho: là nguyên liệu tốt nhất để làm rượu vang Trong nho có hàm lươ ̣ng đường chiếm

10 – 30%, acid hữu cơ 0,5 – 1,7%, protein 0,1 – 0,9%, pectin 0,1 – 0,3%, chất khoáng 0,1 – 0,5%, chứ a nhiều vitamin C, B1, B2, PP và các chất thơm khác ; muối vô cơ, hơ ̣p chất phenol (tanin 0,2 – 2,5g/l có trong cuống, vỏ và hạt), sắc tố antoxianin

Dƣ́a: chứa nhiều đường, cellulose, protein, vitamin và chất khoáng Sản xuất rượu vang

từ dứa có 1 nhược điểm rất lớn là các hợp chất thơm trong dứa không bền ở nhiê ̣t và acid làm cho vang dứa không giữ được hương vi ̣ như ban đầu

Mơ: ưu điểm của vang mơ là các hợ p chất thơm có trong mơ khá bền , làm cho sản

phẩm lên men giữ được mùi mơ Tuy nhiên mơ khó ép lấy nước và chứa ít đường

Chuối: các hợp chất thơm trong chuối được giữ suốt quá trình lên men và có nhiều

trong vang Cuối khó ép lấy nước nên thường ly trích dịch chuối bằng nồng độ đường cao hoă ̣c lên men cả miếng chuối nhỏ

Dâu: tất cả các thành phần gồm nước ép , phần vỏ, phần thi ̣t và ha ̣t của các loa ̣i dâu đều đươ ̣c sử du ̣ng trong lên men

Họ cam chanh: vang từ cam dễ bi ̣ oxi hóa , tinh dầu từ vỏ thường được sử du ̣ng trong

lên men rươ ̣u vang

1.4 Một số loại rượu vang trên thị trường hiện nay

a) Rượu vang nho

Nho được coi là sản phẩm rượu vang đầu tiên có nguồn gốc từ Pháp Và hiện nay ở nước ta cũng có nhiều loại vang nho như là vang đỏ làm từ nho tím, vang trắng trắng làm từ nho xanh

Hình 2 Vang đỏ và vang trắng b) Vang Đà Lạt dâu tây

Nồng độ cồn: 11%, màu vàng rơm, mùi thơm quyến rũ của trái dâu tây lên men, vị hơi chua ngọt đậm đà Thời gian ủ khoảng 9 tháng

Hình 2.3 Vang Đà Lạt dâu tây

Một số loại vang khác:

Hình 4 Rượu vang anh đào và rượu vang sim Phú Quốc

Hình 5 Rượu vang vải, vang dứa và vang Sơn Trà 1.5 Hệ vi sinh vật và cơ chế lên men

1.5.1 Hệ vi sinh vật có trong dịch quả

1.5.1.1 Nấm men

Nấm men rượu vang là Saccharomyces vini và S ovifomis Trước đây hai loại này hợp với nhau thành một loại có tên là S ellipsoideus Các loại này chủ yếu là để lên men rượu

vang

Nấm men nhọn đầu (Hanseniasspora apoculata hay Kloeckear apiculata) là loài nấm

men dại làm giảm chất lượng của rượu vang và rất phổ biến ở cỏ dại Tế bào men này có đầu nhọn ở một đầu hoặc hai đầu, làm cho ta liền nghĩ đến quả chanh hoặc quả chùy, ở cuối lên men hình ovan hoặc elip Nấm men này khi trưởng thành có hình ovan hoặc elip và dài giống cái giò Kích thước tế bào không lớn 3 ÷ 4.5 × 5 ÷ 11μm Kích thước và hình thái phụ thuộc

vào mức độ phát triển, vào môi trường dinh dưỡng, vào nhiệt độ và các yếu tố khác nữa

H apoculata thường có trên vỏ của các loại trái cây có đường, trong đó có nho và có vai

trò lớn trong giai đoạn đầu lên men tự phát Đến khi trong môi trường tích tụ độ cồn khoảng 4

độ thì men này ngưng hoạt động, nhường chỗ cho nấm men rượu vang hoạt động Ở 35ºC

H.apoculata ngưng hoạt động và ở 45ºC thì nó bị chết Nó có đặc điểm sinh sản rất nhanh, so

với men rượu vang nó nhanh gấp 2 lần Điều này giải thích được trong giai đoạn đầu lên men

tự phát nó đóng vai trò quan trọng Có trên 90% trường hợp loại men này có mặt trên quả nho

và dịch quả ở vùng trồng nho Khi nó lên men, ngoài một lượng rượu không lớn lắm được tạo thành, còn có một số chất khác nữa, làm cho vang có vị đắng không mong muốn và kiềm hãm

men rượu vang phát triển Trong sản xuất người ta tìm cách để ngăn ngừa H apoculata phát

triển trong dịch quả: sơ bộ có 50 ÷ 75 mg H2SO4 vào một lít nước

*Pichia

Nấm men Pichia có tế bào hình ovan hay elip, kích thước 3.6 ÷ 7.2 μm đường kính

Hình dáng của chúng có thể thay đổi thành trực khuẩn hoặc hình khúc giò Trong trường hợp

này chiều dài tế bào đạt tới 20 ÷ 25 μm Nấm men Pichia phát triển rất tốt trên bề mặt các loại

chất lỏng có đường, lên men khá tốt trên cơ chất là bia và vang, nhanh chóng tạo thành màng

trên bề mặt các loại sản phẩm này

Lên men đường nấm này không sinh sản phẩm mà chỉ đồng hóa chất hữu cơ bằng con

đường oxy hóa cơ chất, Pichia oxy hóa thành axit hữu cơ Trong vang non ta thường gặp loại

này là phổ biến và gặp với tốc độ sinh trưởng rất lớn và tốt độ sinh sản vượt trội so với các

loại men khác nhiều lần

Pichia là một trong những tác nhân làm hỏng vang Vang thành phẩm có Pichia phát

triển tạo mành trên bề mặt và làm vang bị đục, các thành phần trong vang bị biến đổi sâu sắc

Vang khi chiết chai còn đủ không khí trong chai Pichia có mặt sẽ sinh sản nhanh chóng, làm tiêu hao lượng đường còn sót lại, glyxerin và các chất hữu cơ có trong vang Pichia phát triển

trên bề mặt vang làm thay đổi thành phần và hương vị của vang Sản phẩm trao đổi chất của

loại nấm men này cho vang hương vị khó chịu và làm cho vang giảm chất lượng rõ rệt

Cần phải tìm các biện pháp ngăn ngừa Pichia phát triển ở vang thành phẩm Một trong

những biện pháp có ý nghĩa thực tế và rất đơn giản là khi chiết chai phải chiết cho thật đầy và đóng nút thật kín (nút phải sạch và vô khuẩn) Còn các loại vang thương phẩm thì sau khi đóng chai cần đem khử trùng theo phương pháp pasteur

*Zygopichia: (có tài liệu viết Sigopichia)

Tế bào nấm men Zygopichia có hình ovan hoặc hình kéo dài, có kích thước 3 ÷ 5 × 3.5

÷ 13μm Nấm men này không lên men rượu và gây đục khi chiết chai

Vang chứa trong thùng, chai không đầy còn có khoảng trống lớn dễ bị nhiễm

Zygopichia và tạo màng Khi phát triển Zygopichia sinh ra axit xitric và acetic cùng nhiều axit

khác làm độ chua trong rượu vang tăng lên

*Hansenula:

Tế bào Hansenula hình ovan ngắn hoặc kéo dài, đôi khi có dạng tròn Kích thước trung

bình là 1.5 ÷ 5 × 3 ÷ 30μm Bào tử của nấm men này có dạng hình mũ và kích thước là 2 ÷ 3

μm

Hansenla có khả năng sinh trưởng nhanh trên bề mặt dịch quả, tạo thành màng ở ngày

thứ hai và lắng cặn ở ngày thứ ba, đồng thời gây lên men từ 2÷3º rượu Hansenla cũng có thể

sinh trưởng được ở rượu vang từ 9÷13º rượu Nó là tác nhân mạnh mẽ làm rượu vang có các

este bay hơi, làm cho rượu vang có mùi thơm riêng Hansenla cũng làm đục vang

*Mycoderma vini

Có tế bào hình ovan hoặc hình trụ, ở hai đầu lượng tròn Kích thước trung bình của tế bào là từ 5.5÷9 μm ×2÷4 μm Men này tạo màng rất nhanh ở vang có đường và độ rượu dưới 12% Nó phát triển trên bề mặt thoáng của vang trong chai hay thùng và làm giảm hàm lượng rượu và các chất chiết trong vang, tạo thành các axit bay hơi làm cho vang có vị chua khé Nó

cũng làm đục vang

Ngoài các men được đề cập trên ta còn găp nhiều giống men khác nữa trong dịch quả,

đặc biệt là nước quả pha loãng Trong các loại men khác ta hay gặp là Torula

Tất cả các loại men trên đều gây lên men và làm giảm chất lượng sản phẩm Chúng

được gọi với tên chung là men dại

1.5.1.2 Vi khuẩn và nấm mốc

Ngoài vi khuẩn và nấm men còn có các loại vi khuẩn và nấm mốc hiện diện trong nước quả, đặc biệt là nước quả pha loãng chuẩn bị môi trương cho quá trình lên men Chúng từ không khí rơi vào rau quả và chỉ phát triển trong môi trường dịch lên men và vang Vì ở cả hai môi trường này đều chứa các chất cần thiết cho vi khuẩn và nấm mốc Vi khuẩn cũng phát triển trong rượu vang, trong thời kì lên men vi khuẩn phát triển rất mạnh tạo ra mùi mannit

(hôi) Vi khuẩn gây phần lớn các bệnh của vang Ngoài ra, người ta còn thấy vi khuẩn lactic phát triển biến axit malic thành axit lactic Vi khuẩn này tham gia hoàn thiện cho vang, để cho

vang có mùi hoàn thiện hơn Đây là trường hợp duy nhất vi khuẩn có lợi cho vang

Trên vỏ quả thường có bào tử của giống Mucor, nấm hình chổi xể hay hình bàn tay và

Asspergillus niger (mốc đen)

Các bào tử của vi sinh vật có ở vỏ quả, đặc biệt là nấm mốc khi gặp điều kiện thuận lơi chúng sẽ nảy mầm và phát triển trên bề mặt của dịch lên men, ở bề mặt vang chứa trong thùng, trên bề mặt tường kho lạnh và được coi là kẻ thù của ngành sản xuất rượu vang Để ngăn chăn nấm mốc phát triển phải bảo vệ nhà xưởng, các hầm tàng trữ được xông lưu huỳnh

để ngăn chặn và tránh mốc

Cũng như vi khuẩn lactic, trong những nấm mốc có trong dịch quả có một trường hợp

với đại diện là Botrytis cũng làm tăng chất lượng cho rượu vang

1.5.2 Hệ vi sinh vật trong lên men rƣợu vang tự nhiên (lênmen tự phát)

Hệ vi sinh vật trong lên men tự nhiên tương đối phức tạp và không đồng đều trong từng

giai đoạn

Trong nước nho tươi có những nhóm vi sinh vật khác nhau rơi từ môi trường xung quanh vào, chủ yếu là vỏ quả, thân cuống và thiết bị Phần lớn trong phức hệ này là nấm mốc (76 ÷ 90%), nấm men (9 ÷ 22%), số còn lại chiếm tỷ lệ thấp là vi khuẩn không sinh bào tử

hoặc có bào tử, xạ khuẩn và Micobacter

Độ axit của rượu nho khá cao ( pH = 2.7 ÷ 3.8) là điều kiện không thuận lợi cho các vi

sinh vật phát triển

Theo dõi quả trình lên men ở nhiều nơi một cách tự nhiên, thấy rằng một vài ngày đầu

các men dại hình thoi đầu nhỏ hoặc hình chùy (Kloeckera) chiếm ưu thế (70 ÷ 80% trong tổng

số nấm men) sau đó các nấm men hình elip hoặc hình ovan (S ellipsoideus) nhanh chóng phát

triển gây lên men mạnh, lượng đường tiêu hao nhanh và tích tụ cồn etylic Khi độ cồn tương

đối cao (8 ÷ 12%) thì nấm men elip S ellipsoideus hay là S vini ngưng phát triển và hoạt

động Khi ấy, nấm men S oviformis tiếp tục lên men cho đến khi kết thúc

Qua phân tích hệ vi sinh vật trong quá trình lên men tự nhiên giúp ta biết rằng: không nên dùng một chủng nấm men đơn độc mà cần sử dụng phối hợp những chủng chịu được độ cồn cao để lên men tiếp theo Có như vậy thì mới tận dụng được lượng đượng có trong dịch

quả lên men và lượng cồn được hình thành cao (có thể tới 17 ÷ 19%)

Ở môi trường có độ chua lớn thường chỉ thích hợp với nấm mốc và nấm men Nấm men trong nước quả tươi thường ít hơn nấm mốc, nhưng nấm men lại có khả năng phát triển mạnh hơn nấm mốc trong điều kiện thiếu oxy hoặc kị khí, đồng thời lên men tích tụ cồn Điều kiên

kỵ khí trong điều kiện có cồn làm ức chế nấm mốc Chính trong điều kiện này, nấm men đã

cạnh tranh và phát triển chiếm ưu thế trong quá trình lên men tự nhiên

Trong các loại nấm men cũng cạnh tranh nhau chỉ có các loại có khả năng đồng hóa đường nhanh tạo độ cồn cao mới dần dần chiếm ưu thế trong quá trình lên men chính và lên

men phụ

Nhiều tác giả đã nghiên cứu hệ vi sinh vật và hệ nấm men trong lên men nước quả đã nhận thấy rằng: số lượng và thành phần giống và loài là không đồng nhất Các chi, giống, loài của nấm men là khác nhau: về tốc độ sinh trưởng, hoạt lực lên men, khả năng tạo cồn, chịu nóng, chịu lạnh, khả năng chịu cồn cao cũng có khả năng sinh ra các sản phẩm thưc cấp ảnh

hưởng đến hương vị rượu vang

1.5.3 Dinh dƣỡng nấm men và chất lƣợng của rƣợu vang

1.5.3.1.Nguồn dinh dƣỡng cacbon

Nguồn dinh dưỡng của cacbon đối với nấm men gồm có: đường và dẫn xuất, các loại rượu, axit hữu cơ, axit amin, pectin, hydratcacbon… Song mỗi loại nấm men có quan hệ với từng loại đường Trong cơ chế trao đổi chất nói chung, phần lớn các loài của giống

Saccharomyces khác nhau trước hết là quan hệ với đường Còn những nguồn cacbon khác –

các rượu và axit hữu cơ – thì quan hệ giữa chúng ở các loài là như nhau

Đa số các loại men rượu vang lên men được glucoza, fructoza, sacroza và galactoza

Rifinoza được sử dụng một phần Còn lactoza, melibioza, pentoza, dextrin và tinh bột hoàn

toàn không được đồng hóa Trong dịch nho lượng glucoza và fructoza tương đối là bằng nhau,

nhưng đường fructoza ngọt hơn nhiều glucoza

Theo cường độ sử dung glucoza và fructoza người ta chia nấm men thành 3 nhóm:

1 Nhóm thích glucoza (glucosophyle) lên men glucoza từ 80 - 85% (phần lớn thuộc

giống Saccharomyces, cũng như giống Saccharomycodes và Brettanomyces)

2 Nhóm thích fructoza (fructosophyle) trong giai đoạn này chỉ sử dụng có 5-10%

glucoza (S bali, S rouxii, T stella)

3 Nấm men ưa thích cả hai loại đường trên và đến khi sử dụng 50% glucoza thì cũng

nhận thấy lượng fructoza tiêu hóa được 40÷60 (S rosei, Pitria membrranaefacien)

Các axit hữu cơ chiếm vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất của nấm men: chúng có thể kích thích hoặc ức chế sinh trưởng, cũng có thể là nguồn cacbon duy nhất trong hoạt động sống của nấm men

Tất cả các sản phẩm trung gian của vòng Krebs (axit pyruvic, axetic, xitric, fumaric và malic ) nấm men có thể sử dụng nguồn nấm men duy nhất Tốc độ phát triển trong môi trường axit này thấp hơn so với môi trường glucoza

Các axit béo không bão hòa, đặc biệt là axit oleic, linoeic, palmitoleic, arachidinic là những nhân tố quan trọng cho sự phát trỉen của nấm men trong điều kiện kỵ khí Men rượu vang có thể sinh sản tự do trong điều kiện kỵ khí, nếu cho thêm vào môi trường 2 chất: một axit béo chưa bão hòa nào đó (axit oleic, linoleic ) và sterin (argosterin hoặc cholesterin ) Trong môi trường với các axit hữu cơ khác nhau làm nguồn cacbon thì CO2 là chất hoạt động sinh học liên kết với các hợp chất trung gian đối với nấm men Các hiện tượng này thấy

rõ trong quá trình lên men rượu vang bão hòa CO2

sử dụng trước hết, đặc biệt là giống Saccharomyces Nấm men cũng có thể đồng hóa được ure

và pepton Để có thể thu được một lượng lớn sinh khối Saccharomyces cerevisiae trong điều

kiện hiếu khí cần có nguồn nitơ hữu cơ hoặc vô cơ Một tỷ tế bào nấm men có thể đồng hóa 4÷7 mg nitơ

Nitơ-amoniac (N-NH3) có trong dịch nho (từ 25÷100mg/l) được nấm men đồng hóa nhanh hơn trong vài giờ đầu để phục vụ cho sinh sản Với những lứa nho chín quá nhanh

hoặc nhiễm nấm Botrytis cinerea thường không đủ nitơ-amoniac có trong dịch quả, vì vậy

cần bổ sung muối amoni để đẩy mạnh nấm men sinh trưởng Chỉ nên làm việc này trước lúc bắt đầu lên men, vì rằng trong quá trình lên men nấm men hoàn toàn sử dụng không hoàn toàn các muối amoni Cần phải chú ý bổ sung muối amoni làm cho độ axit trong rượu vang tăng lên và làm giảm độ pH

Với các axit amin nấm men đồng hóa rất tốt, kém hơn là pepton và hoàn toàn đồng hóa được protein tự nhiên Khi trong môi trường có nguồn nitơ dễ đồng hóa làm cho nấm men có thể tiết ra enzym proteolitic và nấm men có khả năng phân hủy được protein

Theo giá trị dinh dưỡng của axit amin người ta chia chúng ra thành:

 Các axit amin được nấm men đồng hóa dễ dàng là là izoloxin, triptophan, arginin, valin,histidin, a xit asparatic

 Các axit amin được nấm men đồng hóa kém – treonin, phenylalanin, tirozin, metionin, renin, lizin, hítidin, a xit glutamic, loxin.Và prolin hòan toàn không được nấm men đồng hóa Trong quá trình lên men dịch quả nho, một mặt yêu cầu cần có vật chất nitơ, mặt khác nấm men lại tiết các chất này vào môi trường Ở gian đoạn cuối của quá trình lên men ta thấy

có một lượng khá lớn axit amin và các chất chứa nitơ khác nữa do các tế bào chất bị tự phân

và ngay cả các tế bào nấm men sống cũng có khả năng tiết ra axit amin vào môi trường Người ta nhận thấy rằng, trang thời gian đầu lên men men rượu vang có thể sử dụng các axit amin, trừ prolin, nhưng khi cuối quá trình lên men chúng lại tiết vào môi trường các axit asparatic, glutamic, alanin, valin, glycocol, renin, treonin

Những nguồn nitơ rất cần thiết cho cấu tạo tế bào, sinh sản và sinh trưởng của nấm men Còn những khung cacbon của các axit amin cũng ảnh hưởng lớn đến những vấn đề này Khung cacbon của axit amin sau khi được khử amin là nhân tố xác định giá trị dinh dưỡng, làm cho axit amin không những là nguồn dinh dưỡng mà còn là các nguồn cacbon

Trao đổi axit amin trong tế bào gồm 3 kiểu phản ứng: khử amin, chuyển amin, và khử cacboxylic

Trong quá trình phân hủy và tạo axit amin “thứ cấp” enzym chuyển nhóm amin (aminotransferaza) đóng vai trò quan trọng Bổ sung axit amin cùng với muối amoni hoặc thay hoàn toàn bằng axit amin đều làm tăng hoạt tính của enzym

Axit amin không những có ảnh hưởng đến enzym aminotrasfeaa tương ứng mà còn đối với những cái khác nhưng không ảnh hưởng tới cơ chất Alanin được bổ sung vào môi trường đều tác dụng đến các enzym nghiên cứu Khi bổ sung tirozin chỉ làm tăng hoạt tính của ezyme tirozin-aminotranferaza, khi thay hoàn toàn amino sulfat bằng trrozin làm nâng cao hoạt tính aminotranferaza

Ở cuối quá trình lên men thường xuất hiện ở trong môi trường một lượng đáng kể amin

do trao đổi chất của tế bào nấm men tạo ra cũng như một số loại nấm men tự phân Các axit

amin này cùng với các amoni sulfat là tác nhân làm tăng hoạt tính các enzym Hoạt tính của asparatat-aminotraferaza tăng từ 3.1 đ.v/mg protein ở giữa các giai đoạn lên men đến 47.7đ.v/mg protein ở cuối kì lên men; hoạt tính của alanin-aminotranferaza tăng lên từ 0.35-0.92 đ.v/mg protein; enzym tirozin-aminotransferaza ở giữa lên men chỉ thấy vết và ở cuối kì lên men chỉ thấy là 2.64đ.v/mg protein

Thực nghiệm đã cho thấy rằng, thừa oxy cũng như thừa CO2 sẽ làm thay đổi lớn về trao đổi chất nitơ Thưa oxy sẽ dẫn đến sự tăng sinh khối và sẽ cần nhiều nguồn nitơ, trong đó có

cả axit amin có trong môi trường

Do vậy, trong môi trường ở giữa thời gian lên men thường có một lượng axit amin là 25% và ở cuối là 9% so với nitơ tổng Ngược lại, nếu thừa CO2 sẽ kiềm hãm sinh sản của nấm men, nhưng chi phí axit amin và nitơ tổng cho một đơn vị sinh khối là lớn hơn

Điều kiện lên men có ảnh hưởng lớn đến hoạt tính của proteaza Hoạt lực tối đa của enzym này trong điều kiện lên men hiếu khí là 100% thì ở điều kiện trong CO2 với áp lực là 0.4 Mpa là 66% Peptidaza với những điều kiện như thế sẽ vài lần nhỏ hơn.Điều này cho thấy

ở tế bào sống của nấm men sự thủy phân protein chỉ tới polypeptit và tới các axit amin là không đáng kể

Trong lên men rượu vang cần lưu ý đến trao đổi chất cacbon với nitơ Các cấu tử này đều có ảnh hưởng tới chỉ tiêu cảm quan của vang Thừa các chất chứa nitơ trong điều kiện lên men đầy đủ oxy sẽ cho vang những tông mùi không thích hợp Để khắc phục hiện tượng này người ta có thể lên men nhiều lần, nghĩa là lên men dở dang đem lọc lại bớt men sẽ cho vang hương vị êm ái hơn

1.5.3.3 Dinh dƣỡng các nguyên tố vô cơ

Cũng như các nấm men khác, men rượu cũng cần nhiều nguyên tố khoáng dinh dưỡng như phospho, lưu huỳnh, kali, canxi…

 Phosphor

Có trong thành phần hợp chất quan trọng nhất của tế bào: các nucleotic, axit nucleic, polyphosphat, phospholipit Hợp chất phospho đóng vai trò xác định trong các chuyển hóa vật chất đặc biệt trong trao đổi chất cacbon và vận chuyển năng lượng Nấm men sử dụng tốt nguồn phospho vô cơ là ortophosphat Nguồn này có thể biến thành polyphosphat và sau khi họat hóa được sử dung trong quá trình sinh tổng hợp Thiếu phospho trong môi trường dẫn

đến sự thay đổi đáng kể đến sự trao đổi chất của nấm men liên quan đến sự phá hỏng nhu cầu

và hấp thu cacbon cũng như nitơ

Để đảm bảo cho nhu cầu sinh lý bình thường của nấm men lượng phospho dinh dưỡng

vào khỏang 10÷13 mg cho tỷ lệ 10 tỷ tế bào Đối với men rượu vang Saccharomyces vini và

S oriformis sinh trưởng tốt và nâng cao được tốc độ lên men, lượng phospho dinh dưỡng cần

có trong môi trường là 100÷500mg/l( với nguồn phospho bổ sung là Na2HPO4).Trong rượu vang sẽ giảm được lượng axit chung và axit bay hơi, nhưng lại nâng cao được chất lượng hương vị đáng kể

Trong tế bào nấm men polyphosphat được thấy ở hai dạnh là dạng: dạng hòa tan trong axit tricloaxectic ít, dạng không hòa tan trong axit chiếm phần nhiều hơn

Trong các tế bào nấm men trẻ, nảy chồi mạnh chứa phospho nhiều hơn cả (0.12÷0.77% sinh khối khô) Điều này được xác định bằng lượng polyphosphat ở giai đoạn đầu và tốc độ sinh trưởng của tế bào Khi đó quá trình tổng hợp protein và axit nucleic xảy ra mạnh tương ứng với sự sinh sản và sinh trưởng mạnh mẽ làm cho sự tiêu hao trước hết là polyphosphat không tan trong axit (các polyphosphat này là phần hoạt hóa sinh lý) Sau đó là các polyphosphat tan trong axit Điều đó có thể nhận thấy là khi sử dịng nguồn phosphat nấm men ngưng nảy chồi Trong khi tàng trữ vang ta thấy hàm lượng phospho chung trong tế bào cặn men bị giảm, còn trong vang lại tăng tương ứng Điều đó có nghĩa là các hợp chất phospho hòa tan chuyển từ tế bào nấm men vào vang

 Lưu huỳnh

Có trong thành phần của protein và nhóm phụ (-SH) của một số enzym, coenzymA Do vậy, nếu thiếu lưu hùynh (S) trong môi trường sẽ phá hỏng sự trao đổi chất và tổng hợp protein Những hợp chất chứa lưu huỳnh đóng vai trò quan trọng trong hoạt động sống của nấm men: các axit amin, (sixtein, sixtin, metionin ), các vitamin (tiamin hoặc biotin) và những hợp chất khác Trong dịch nho có nguồn lưu huỳnh tự nhiên là các gốc sulfat Trong điều kiện kỵ khí của quá trình lên men nguyên tố S trong tế bào bị khử thành H2S, còn trong điều kiện hiếu khí thì được hòa tan trong chất béo và tích tụ trong tế bào

Một lượng nhỏ S cũng làm tăng lực nảy chồi của nấm men, nhưng tới 1 mg/l đã làm cho quá trình này bị ngưng trệ, do vậy S nguyên tố còn lại trong vang non là điều nguy hiểm, vì

nó được dùng cho lên men thứ cấp

Trong tế bào có mặt ion kim loại (Fe, Cu) lưu huỳnh sẽ tạo thành sulfua kim loại làm

 Can xi và kali

Cần thiết cho sự hoạt động của một số enzym K và Ca tham gia vào trung tâm hoạt

động của enzym này và đồng thời có mặt trong các chất ức chế các enzym

 Các nguyên tố vi lượng

Có ảnh hưởng tới sinh trưởng và lên men Mn với nồng độ 1 mg/l làm tăng lực hô hấp,

ở 45÷90 mg/l-tăng lực lên men, tăng sinh tổng hợp enzym esteaza của nấm men Mo giúp tăng khả năng sinh sản, Bo làm tăng khả năng lên men…

1.5.3.4.Các nhân tố sinh trưởng

Đây là các chất kích thích sinh trưởng, gồm có vitamin, các axit amin, các bazơ purin

Có 6 vitamin nhóm B là nhân tố cơ bản kích thích sinh trưởng các nấm men không màu (không sinh sắc tố): inozit (vitamin B8), biotin (vitamin B7), axit pantotenic (vitamin B3), tiamin (vitamin B1), pyridoxin (vitamin B6), axit nicotinic (vitamin B5, PP)

Liều lượng tối thiểu của các vitamin này có tác dụng dương tính đến phát triển của nấm men như sau: inozit-5; biotin-0.0001; axit pantotenic-0.25; tiamin-1.0; pyridoxin-0.25; axit nicotinic-0.5μg/ml môi trường tổng hợp

Đối với nấm men sinh sắc tố Rhodotorula trong 6 vitamin trên thì tiamin được thay thế bằng axit paraaminobenzoic

Các vitamin nhóm B thuộc nhóm chất xúc tác sinh học có hoạt tính sinh lý mạnh hơn

cả Trong nấm men có những loài có khả năng tổng hợp được một, hai, ba…hoặc một vài chất trong các vitamin này Như vậy thiếu một vitamin nào đó mà nấm men không sinh trưởng, ta chỉ cần bổ sung thêm vitamin thiếu vắng vào môi trường nấm men sẽ phát triển bình thường

Vitamin cùng với các axit amin có trong môi trường có tác dụng rất lớn đến sinh trưởng

và phát triển của nấm men

Hơn nữa trong nước quả còn có hệ vi sinh vật tự nhiên được nhiễm từ vỏ quả, trang thiết

bị ép và dụng cụ và cũng như từ môi trường xung quanh Với đặc điểm của nước quả giàu dinh dưỡng thích hợp cho nhiều loại vi sinh vật, cho nên nước quả dễ bị lên men tự nhiên khó điều khiển được Nếu không có kinh nghiệm làm rượu vang thì sản phẩm lên men khó có chất lượng tốt Nước quả dễ bị oxy hóa nên dễ bị sậm màu Muốn hạn chế các vi sinh vật tạp nhiễm và làm cho nước quả có mau sáng, người ta bổ sung thêm một lượng sulfuro có tính