- Sự tạo thành ester: Cùng với việc tạo ra acid và alcol, dưới tác dụng của enzyme esterase của nấm men, các acid và alcol tác dụng với nhau tạo ra các ester
2.2. Lên men rượu vang
Rượu vang là loại đồ uống có cồn nhẹ, có giá trị dinh dưỡng, được lên men từ trái cây, không qua quá trình chưng cất và được tàng trữ hàng chục năm tạo nên rượu vang có hương vị đặc trưng và hấp dẫn.
Bảng 5.2. Một số tiêu chuẩn cơ bản của vang thành phẩm
Loại vang Hàm lượng rượu (ethylic-%V) Hàm lượng đường (saccharose-g/100ml) Hàm lượng acid (acid malic-g/l) Vang khô 9-14 ≤ 0,3 5-7
Vang nửa khô 9-14 0,5-2,5 5-7
Vang nửa ngọt 9-12 3-5 5-7
Vang ngọt 13-14 14-15 5-7
Vang tráng miệng 14-17 10-16 5-7
Vang gas nhân tạo 10-12 0,5-8 5-7
Vang gas tự nhiên 11-13 0,5-8 5-7
Vang nặng 17-20 6-10 5-7
Rượu vang thường được sản xuất từ nho bằng phương pháp lên men tự nhiên nhờ hệ vi sinh vật có sẵn trong vỏ và thịt quả nho chín. Chủ yếu là nấm men
Saccharomyces vini lên men đường có trong dịch ép quả nho thành rượu và CO2. Độ rượu trong lên men rượu vang tự nhiên thường khoảng 9 – 10% và là rượu không qua chưng cất.
Có nhiều cách phân loại rượu vang khác nhau: theo màu sắc của sản phẩm: vang đỏ, vang trắng và vang hồng; theo hàm lượng đường: vang khô, vang dịu, vang ngọt; theo hàm lượng rượu và hàm lượng acid; vang có gas và vang không gas. Một số tiêu chuẩn cơ bản của vang thành phẩm bảng 5.2.
2.2.1. Cơ chế của quá trình
Lên men sản xuất rượu vang bao gồm hàng loạt các quá trình biến đổi sinh học, hóa học và hóa lý khác nhau, trong đó quan trọng nhất là các quá trình biến đổi sau:
- Lên men rượu:
Quá trình lên men đường đơn glucose, fructose thành ethanol và giải phóng CO2 được thực hiện qua con đường EMP và ATC.
- Sự tạo thành sản phẩm phụ: Cũng chính là các sản phẩm phụ của quá trình lên men ethanol. Quá trình chuyển hóa các sản phẩm phụ cũng rất phức tạp: glycerine có thể chuyển hóa thành ethanol; acetic acid và hàm lượng glycerine tăng lên khi lên men ở nhiệt độ thấp; acid lactic có thể chuyển hóa thành glycerine, ethanol và acetic acid.
Một số rượu bậc cao khác như propylic, amylic, isobutylic… cũng được hình thành từ một số loại amino acid tương ứng có sẵn trong dịch quả bằng cách khử amine và khử carboxyl, hàm lượng rượu bậc cao có vai trò quan trọng trong việc tạo hương đặc trưng cho sản phẩm.
Acetaldehyde là sản phẩm trung gian trong quá trình lên men rượu và có vai trò quan trọng trong việc tăng giá trị cảm quan của rượu vang ở hàm lượng nhất định. Trong sản phẩm rượu mới lên men thì hàm lượng acetaldehyde thường rất thấp khoảng 75mg/l, tuy nhiên qua quá trình tàng trữ do quá trình oxy hóa của ethyl alcohol hoặc do hoạt tính của màng nấm men mà lượng acetaldehyde trong vang đã tăng đáng kể.
Các acid bay hơi như acetic, lactic, formic, butyric… được hình thành trong quá trình lên men rượu cũng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của sản phẩm. Hàm lượng acid bay hơi trong rượu vang là một chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm và theo tiêu chuẩn của một số quốc gia châu Âu thì hàm lượng acid bay hơi có trong vang trắng ≤ 1,2g/l, đối với vang đỏ ≤ 1,4g/l.
Các sản phẩm phụ của quá trình lên men rượu đóng vai trò quan trọng đối với giá trị cảm quan của sản phẩm. Tuy nhiên quá trình hình thành và hàm lượng của các sản phẩm phụ lại phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện lên men như độ pH, hàm lượng đường, hàm lượng và chất lượng men giống, nhiệt độ…
- Sự chuyển hóa L – malic acid và citric acid: Trong môi trường có malic acid thì vi khuẩn lactic sẽ chuyển hóa malic acid thành lactic acid theo phương trình tổng quát sau:
Quá trình này được gọi là quá trình lên men malolactic được thực hiện nhờ là enzyme malolactic (MLE), đáng chú ý là sự có mặt của enzyme malatedecarboxydase chuyển hóa L – malat thành L – lactat và giải phóng CO2 làm cho rượu vang có vi chua dịu.
Trong quá trình lên men malolactic thì citric acid có trong dịch quả cũng được chuyển hóa thành diacetyl, acetone và 2, 3 – butylen – glycol, đây là các chất tiền thân tạo hương thơm đặc trưng cho rượu vang.
2.2.2. Tác nhân vi sinh vật
- Saccharomyces vini (Saccharomyces ellipsoideus) đâm chồi liên tục hình thành hệ sợi giả, nấm men của rượu vang nho có khả năng sinh invectase ngoại bào để chuyển hóa saccharose thành fructose và glucose. Vì vậy, có thể sử dụng S.vini để lên men rượu từ dịch quả có bổ sung thêm saccharose ở hàm lượng cao. Có khả năng hình thành tới 17 – 18% cồn, kết lắng nhanh sau khi kết thúc quá trình lên men.
- Saccharomyces cerevisiae var ellipsoideus: có hình ellip, kích thước tương tự
Saccharomyces vini. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy S. cerevisiae có khả năng lên men dịch có hàm lượng đường cao và có thể tạo được 18 – 20% cồn, khả năng kết lắng, tạo hương, vị đặc trưng cho rượu vang. Được sử dụng trong sản xuất vang có độ cồn cao.
- Saccharomyces oviformis có khả năng chịu độ cồn cao, không lên men galactose. Sản phẩm tạo thành có thể đạt tới 18% cồn, có hương, vị khá tốt, thường được sử dụng để sản xuất các loại vang khô.
- Vi khuẩn lactic thuộc các giống Pedicoccus và Leuconostoc, đặc biệt là chủng
Leuconostoc oenos có khả năng phát triển trong môi trường rượu vang có độ cồn cao, pH thấp ≤ 3,5 và khả năng lên men acid malic thành acid lactic có thể đạt từ 75 – 96% (Davis và cộng sự, 1986). Quá trình chuyển hóa acid malic thành acid lactic được thực hiện bởi vi khuẩn lactic giúp cho rượu vang có vị chua dịu hơn và chất lượng tốt hơn.