− Nấm men phải đòi hỏi những điều kiện nhất định để lên men. Trong sản xuất ngoài việc lựa chọn chủng nấm men còn phải nghiên cứu tạo điều kiện thích hợp đểđạt hiệu suất lên men cao.
− Nấm men chỉ có khả năng lên men các đường đơn giản như mono hay disacharid đặc biệt là maltose và saccharose. Sự chuyển hóa các disacharid này thành frutose được thực hiện bởi các enzyme maltoase và saccharoase mà tế bào nấm men có.
− Nấm men Saccharomyces cerevisiae hoàn toàn không có khả năng thủy phân tinh bột. Nếu nguyên liệu là tinh bột trong sản xuất rượu thì phải có quá trình thủy phân tinh bột trước khi lên men.
− Trong dịch men ngoài đường phải có thêm một số thức ăn cần thiết cho nấm men như các muối amon, các muối photphat và chủ yếu là đạm.
− Nồng độ đường ảnh hưởng đến năng lực lên men (năng lực lên men là khả năng cuả một lượng nấm men nhất định, lên men sau một thời gian nhất định được một lượng đường nào đó).
− Nồng độ đường thích hợp nhất là 10% ÷ 18% nếu cao hơn năng lực lên men giảm. Và ngược lại nếu nồng độ đường thấp sẽ không tạo cho quá trình lên men kém vì lượng đường thấp sẽ không đủđường cung cấp cho quá trình lên men. Trong thực tếở nồng độ 30 ÷ 35% thì sự lên men bị đình chỉ cho dù có loại nấm men có khả năng lên men được ở nồng độđường lên đến 60%.
−Trong dịch quả lượng đường không lên men tới 20% tổng lượng đường. Như vậy nồng độ đường sót lại khá cao trong lên men. Nó sẽ làm ức chế sự tạo thành rượu.
− Ảnh hưởng của nồng độ đường trong môi trường đến việc tạo thành rượu như sau:
Bảng 1.4: Mối quan hệ giữa nồng độ đường và thể tích rượu tạo thành [6]
Nồng độđường % 37 42 47 55 75 Lượng rượu tạo thành %V 8,6 6,3 5,9 3,4 0
− Ngừng trệ lên men trong nồng độ đường cao liên quan đến giống men có khả năng vượt quá áp suất thẩm thấu của dịch đường.
− Để hoạt động bình thường nấm men cần ở trong dung dịch có áp suất thẩm thấu thấp hơn áp suất có trong không bào.
Như vậy nồng độ đường ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm. Nếu nồng độ đường cao sẽ làm ức chế hoạt động của nấm men. Làm cho hàm lượng đường sót lại cao, lượng ethanol hình thành ít làm cho chất lượng của rượu giảm. Nếu nồng độ đường thấp sẽ không đủ cơ chất thực hiện trong quá trình lên men lượng ethanol tạo thành ít, làm cho nồng độ cồn thấp nên chất lượng rượu vang giảm. Trong thí nghiệm cũng như trong sản xuất cần phải nghiên cứu kỹ nồng độ đường phù hợp để có được chất lượng rượu vang tốt nhất.
1.5.2.2. Ảnh hưởng của pH môi trường
Trị số pH ảnh hưởng rất lớn đến đời sống nấm men. Độ pH của dịch quả là 2,8÷3,8. Tùy thuộc từng loại quả khác nhau sẽ có hàm lượng axít khác nhau, tức giá trị pH khác nhau và ở từng giai đoạn sinh trưởng, giai đoạn chin khác khác nhau thì độ pH cũng khác nhau.
Nếu nâng cao độ chua môi trường tức pH hạ xuống nấm men sẽ thay đổi hình thái tế bào nhỏ hơn, dạng cầu vượt trội trong tế bào tích tụ chất béo.
− pH thích hợp của lên men là 3,2 ÷ 4,1 tạo điều kiện để nấm men phát triển bình thường và tạo ra rượu đạt được về số lượng và chất lượng tốt nhất.
− Do đó nấm men hoạt động bình thường ở những khoảng pH thích hợp. Vì vậy trong quá trình lên men phải điều chỉnh pH thích hợp đối với từng loại nấm men nhằm tạo điều kiện để nấm men sinh trưởng và phát triển tốt.
Như vậy muốn nâng cao chất lượng sản phẩm cần phải điều chỉnh pH thích hợp để nấm men sinh trưởng và phát triển tốt. Việc điều chỉnh pH trong dung dịch lên men là cần thiết để tạo ra nhiều rượu có chất lượng tốt.
1.5.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ
− Nhiệt độ: là yếu tố rất quan trọng đối với nấm men nói chung và lên men vang nói riêng. Nó có tác dụng rõ rệt đến khả năng lên men của chủng nấm men và chất lượng của rượu vang (độ rượu, đường sót, chất thơm…). Lên men rượu vang thường thực hiện ở khoảng nhiệt độ 10 ÷ 300C. Nhiều nghiên cứu đã xác định được rằng cũng đã xác định được rằng, ở nhiệt độ cao lên men bắt đầu sớm, xảy ra mạnh mẽ, nhưng dễ bị dừng lại giữa chừng và kết thúc lên men khi đường sót còn lại ở dịch lên men là khá lớn, dễ được vi khuẩn lactic sử dụng. Do vậy, trong vang có nhiều acid lactic và acid axetic. Ngoài ra trong dịch quả có sẵn fructose tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic sử dụng và tạo thành rượu C6 – mannit và axit axetic. Những chất này với đường sót làm cho rượu vang có vị chua, ngọt khó chịu. Nhiệt độ càng cao càng tạo điều kiện kỵ khí cho lên men chính, nhưng lại gây khó khăn cho lên men thứ cấp (lên men phụ) từ các đường sót, đặc biệt là men được tiến hành không có oxi không khí, với hàm lượng ban đầu lên men tương đối cao. Nhiệt độ không những đến cường độ lên men, tốc độ sinh sản của men giống mà còn ảnh hưởng đến sinh tổng hợp các sản phẩm thứ cấp. Cho nên mỗi loại vang cần phải có một quy trình công nghệ riêng thích hợp, nhất là nhiệt độ lên men. Người ta cho rằng lên men ở nhiệt độ ổn định tốt ở nhiệt độ 20 ÷ 300C. Nhiệt độ trung bình của dịch quả là 20 ÷ 250C trong môi trường lên men không có xác quả. Còn trường hợp lên men có xác quả là 25 ÷ 300C. Dịch lên men có xác quả nhiệt độ cảm ngưỡng tế bào không nhạy bằng lên men không có xác quả. Nếu nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp sẽ ảnh hưởng không tốt đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm men. Như vậy cần phải điều chỉnh nhiệt độ hợp lý trong suốt quá trình lên men để nấm men sinh trưởng và phát triển tốt nâng cao chất lượng của sản phẩm.
1.5.2.4. Ảnh hưởng CO2 và nồng độ rượu
− Sự sinh sản của nấm men chậm lại khi nồng độ rượu có trong môi trường là 2% và ngừng ở nồng độ rượu 5%. Đa số nấm men chỉ lên men được tới nồng độ rượu 12 ÷ 14% chỉ có một số ít lên men ở nồng độ rượu 17 ÷ 20%.
− Khí CO2 ức chế lên men nhưng việc thoát khí CO2 sẽ làm cho môi trường lên men luôn bị khuấy động, kéo dài được trạng thái lơ lửng của nấm men do đó làm tăng nhanh sự lên men. Qua đó ta thấy một điều phổ biến là chính sản phẩm của sự trao đổi chất khi đạt tới một nồng độ nào đó sẽ có tác dụng ức chế đối với bản chất vi sinh vật đó.
Như vậy ta biết được ảnh hưởng của nồng độ CO2 đến sự sinh trưởng và phát triển nấm men. Trong quá trình sản xuất rượu vang cần chú ý tới điều này để điều chỉnh lượng CO2 hợp lý để nâng cao chất lượng của sản phẩm.
1.5.2.5. Ảnh hưởng của oxy
Oxy được đưa vào môi trường dịch lên men bằng những bọt không khí nhỏ có tác dụng kích thích sinh sản cho tế bào nấm men. Như vậy, không khí có tác dụng khuấy đảo môi trường làm cho tế bào được tiếp xúc với chất dinh dưỡng của môi trường và giải phóng được các sản phẩm trao đổi chất được tốt hơn. Oxy cần cho tế bào nấm men sinh sản. Nếu trong môi trường chỉ có 1mg oxy trong 1 lít thì sự sinh sản bị dừng lại. Trong môi trường càng nhiều tế bào nấm men càng lên men mạnh. Sự sinh trưởng và phát triển của nấm men trong thời gian lên men rượu vang (đặc biệt là lên men dịch quả có độ đường cao) phụ thuộc vào số lượng oxy của không khí. Oxy rất cần cho lên men ở một vài giai đoạn, đặc biệt là ở giai đoạn sinh trưởng logarit, được đưa không khí vào môi trường nâng cao được số lượng tế bào và phần trăm đường lên men. Trong lên men khi đã sinh ra một lượng lớn rượu thì hiệu quả không khí đưa vào không làm tăng sinh sản, mặc dù nấm men vẫn sử dụng không khí như giai đoạn đầu lên men. Vai trò của oxy đặc biệt quan trọng trong giai đoạn đầu nhân giống và giai đoạn đầu lên men. Do vậy cần được sục khí cung cấp oxy
lớn trong giai đoạn tăng sinh của nấm men. Cần chú ý để bổ sung lượng oxy phù hợp trong tăng sinh nấm men và giai đoạn đầu của quá trình lên men. Chúng ta phải chú ý đến hệ sốđổđầy của dịch lên men vào thiết bị lên men thông thường dich lên men chiếm 1/2 ÷ 2/3 thể tích và mở nắp định kì trong 2 ngày đầu của quá trình lên men.
1.5.3. HỆ VI SINH VẬT TRONG LÊN MEN RƯỢU VANG TỰ NHIÊN (LÊN MEN TỰ PHÁT) [6] MEN TỰ PHÁT) [6]
Hệ vi sinh vật trong lên men rượu vang tự nhiên tương đối phức tạp và không đồng nhất trong các giai đoạn của quá trình lên men. Trong nước nho tươi có những nhóm vi sinh vật khác nhau rơi từ môi trường xung quanh, chủ yếu ở 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. Theo dõi quá trình lên men ở nhiều nơi người ta thấy rằng một vài ngày đầu các men dại hình thoi đầu nhỏ hoặc hình chuỳ (Kloeckera) chiếm ưu thế (70 ÷ 80% trong tổng số nấm men). Sau đó các nấm men hình elip hoặc ovan (Saccharromyses 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 hình elip S. ellipso ideus hay là S. vini ngừng phát triển và hoạt động. Khi ấy nấm men
Saccharromyses oviformis tiếp tục lên men cho đến khi kết thúc. Qua phân tích hệ vi sinh vật trong quá trình lên men cho ta biết rằng: khi dùng nấm men thuần chủng để lên men nước quả không nên dùng một chủng đơn độc mà cần phối hợp những chủng chịu được độ cồn cao để lên men tiếp theo. Có như vậy mới lên men triệt để đường có trong dịch lên men và cồn được hình thành trong rượu cao (có thể lên tới 17 ÷ 19 %). Như vậy, hệ vi sinh vật trong rượu vang rất quan trọng để tạo độ cồn cao và hương vị cho rượu vang nâng cao được chất lượng cho rượu. Tuy nhiên, cũng cần lưu ý những vi sinh vật gây hư hỏng cho rượu vang. Để tránh hiện tượng hư hỏng của rượu trước, trong và sau khi lên men. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.5.4. NẤM MEN THƯỜNG GẶP TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG [6]
Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào, chúng phân bố rộng rãi trong thiên nhiên, đặc biệt chúng có nhiều ở vùng đất trồng nho và các nơi trồng hoa quả. Nhiều loài nấm men có khả năng lên men rượu. Từ lâu người ta đã biết sử dụng nấm men để sản xuất rượu bia. Nấm men sinh sôi nhanh, tế bào lại chứa nhiều vitamin, acid amin không thay thế, hàm lượng protein chiếm tới 50% trọng lượng khô của tế bào, nên nhiều loại nấm men còn được sử dụng để sản xuất protein. Ngoài ra nấm men còn được sử dụng trong công nghệ sản xuất bánh mì. Tuy nhiên, cũng có nhiều loại nấm men có hại, gây bệnh cho người và gia súc, làm hư hỏng lương thực, thực phẩm.
Nấm men trong sản xuất rượu vang thuộc giống Saccharromyses meyer. Giống
Saccharromyses có tới 18 loài, nhưng chỉ có 7 loài thường gặp trong nước quả. Sau đây là một số loài nấm men thường gặp trong nước quả có vai trò quan trọng trong rượu vang.
1.5.4.1. Saccharomyces cerevisiae [2]
Đây là tên hiện nay dùng phổ biến, trước đây người ta gọi là Saccharomyces cerevisiae Meyer hay là S. ellipsoideus theo Lodder là Saccharomyces vini.
Nấm men này phổ biến trong quá trình lên men nước quả chiếm tới 80% trong tổng số Saccharomyces có trong nước quả khi lên men. Khả năng kết lắng của nó phụ thuộc vào từng nòi: các tế bào dạng bụi hoặc dạng bông. Nguồn dinh dưỡng cacbon của loại này là đường, cồn và acid hữu cơ, những tác nhân sinh trưởng là acid pantotinic, biotin, mezoinozit, thiamin và piridoxin.
Đa số các tế bào của loài này hình ovan có kích thước (3 ÷ 8)x(5 ÷ 12)μm, sinh sản theo lối nẩy chồi và tạo thành bào tử. Saccharomyces cerevisiae sinh ra enzyme inventase có khả năng khử đường saccharose thành fructose và glucose, vì vậy trong lên men ta có thể bổ sung loại đường này vào dung dịch quả và quá trình lên men có thểđạt được 18 ÷ 20 % cồn so với thể tích.
Ở giai đoạn cuối lên men Saccharomyces cerevisiae kết lắng nhanh và làm trong dịch rượu.
Ở nòi của giống này có đặc tính riêng về khả năng tạo cồn, chịu sunfit, tổng hợp các cấu tử bay hơi và các sản phẩm thứ cấp tạo ra cho vang có mùi vị đặc trưng riêng biệt.
Giai đoạn cuối cùng của quá trình lên men các tế bào Saccharomyces cerevisiae thường bị già, không tiếp tục chuyển đường thành cồn và bị chết rất nhanh
1.5.4.2. Saccharromyses uvarum [6]
Men này được tách từ đường nho, rượu và nước quả phúc bồn tử lên men tự nhiên. Về hình thái nó không khác các loài khác. Khả năng sinh bào tử khá mạnh trên môi trường thạch-malt. Các loài của loài này có thể lên men 12 ÷ 130cồn trong dung dịch nước nho. Một vài loài được dùng trong sản xuất rượu vang.
1.5.4.3. Saccharromyses chevalieri
Nấm men này được tách từ nước nho lên men tự nhiên từ vang non.
Saccharromyses chevalieri thuần chủng lên men nước nho có thể tạo 16o cồn. Nó thường lẫn với Saccharromyses vini.
1.5.4.4. Saccharromyses oviformis [6]
Được tách ra từ nước nho tự lên men, nhưng loài nấm men này ít hơn so với S. vini. Giống thuần chủng phát triển tốt trong nước nho và các loài nước quả khác, có khả năng chịu được đường cao, cồn cao lên men kiệt đường và tạo thành tới 180 cồn. Các yếu tố sinh trưởng của loài này giống như: S. vini và có khả năng chịu được độ cồn cao. Dùng các nòi thuần chủng của giống này lên men dịch quả có hàm lượng cao để chế vang khô cho kết quả tốt. Có hình dáng giống như
Saccharromyses vini và có thể tạo thành 18% rượu trong quá trình lên men, giống này tạo thành màng trên dịch quả. S. oviformis lên men được glucoza, fructoza, mantoza và saccaroza và 1/3 rafinoza, không lên men được lactoza, pentoza. Điều khác nhau cơ bản của S. oviformis với S. vini là: S. oviformis không lên men được galactoza và men nổi trên bề mặt dịch lên men tạo thành màng. Hai giống men này (S. vini và S. oviformis) có nhiều nòi được dùng trong sản xuất. Nói chung, nhiều loài men rượu có khoảng nhiệt độ thích hợp là 18 ÷ 250C, ở nhiệt độ 350C sinh sản
của chúng bị ức chế, ở 400C sinh sản bị ngừng hoàn toàn ở nhiệt độ thấp hơn 160C sinh sản và lên men bị kéo dài. Các điều kiện hoá lý thành phần và chất lượng dịch quả cũng như pH môi trường có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình sống của nấm men. Ngoài các loài nấm men trên còn có một số loài nấm men trong sản xuất rượu vang như: Hanseniaspora apiculate và Kloeckera apiculata.
1.5.4.5. Hanseniaspora apiculate – Kloeckera apiculata
Kloeckera apiculata: kích thước tương đối nhỏ, có hình ovan – elip hoặc hình quả chanh, tế bào có một đầu nhỏ người ta thường gọi là men hình chùy. Sinh sản bằng nảy chồi, rất phổ biến ở vỏ quả và nhiễm vào nước quả chiếm đến 90% tổng số men khi bắt đầu lên men. 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, K. apiculata nhạy cảm với SO2.
Trong nghề làm rượu vang người ta không mong muốn loài men này phát