Sulfur dioxide là một hợp chất được sử dụng rộng rãi trong sản xuất rượu vang. Dung dịch SO2 thường được thêm vào trong lúc chà, trong suốt quá trình lên men hoặc sau khi lên men chính và lên men phụ. Lượng SO2 cao sẽ ức chế quá trình lên men cồn vì SO2 có thể ức chế aldehyde dehydrogenase (ADH) để acetaldehyde không thể chuyển hóa thành ethanol hoặc kết hợp trực tiếp với acetaldehyde và do đó làm giảm lượng acetaldehyde có thể chuyển hóa thành ethanol [69].
Việc sử dụng SO2 trong rượu vang có một số tác dụng sau:
−Chống hóa nâu : khi dịch nho tiếp xúc với O2 trong không khí trong suốt quá trình chà và ép, dịch nho sẽ phản ứng với O2 trong không khí và bị oxy hóa. Quá trình oxy hóa làm cho dịch nho bị sậm màu, và dịch nho sẽ dần chuyển sang màu nâu. Quá trình hóa nâu có thể được tăng tốc do sự có mặt của enzyme polyphenoloxidase trong dịch nho. Loại enzyme này rất nhạy với SO2 tự do và enzyme này sẽ bị bất hoạt khi thêm SO2 vào dịch nho vì SO2 làm mất ổn định của các cầu disulfide trong enzyme. Ngoài ra, SO2 còn có khả năng liên kết với acetaldehyde, chất làm cầu liên kết cho các hợp chất phenolic, nhờ đó cũng làm kìm hãm quá trình hoá nâu [59, 30].
−Ức chế vi khuẩn và nấm men dại : nấm men vang có khả năng chịu đựng tốt đối với SO2 nhưng hoạt động của nấm men dại và vi khuẩn sẽ bị giảm đi đáng kể khi thêm vào một lượng nhỏ SO2. Độ nhạy đối với sulfite thì khác nhau đối với các giống nấm men khác nhau.
guilliermondii và Zygosacccharomyces spp. thì nhạy với hàm lượng SO2 gấp ít nhất khoảng 10 lần [59, 90, 171].
Trong nghiên cứu của Magda Constanti và cộng sự (1998), kết quả cho thấy rằng SO2 rõ ràng đã ngăn chặn sự phát triển của các loài không phải Saccharomyces và làm tăng tốc độ phát triển của các chủng Saccharomyces cerevisiae. Các tác giả này cho rằng thêm canh trường Saccharomyces cerevisiae có thể làm giảm lượng SO2 sử dụng trong quá trình lên men [48].
SO2 ức chế vi sinh vật theo cơ chế sau: SO2 ở dạng tự do dễ dàng khuếch tán qua màng tế bào bằng cơ chế khuếch tán đơn giản. Khi vào bên trong tế bào, SO2 dễ dàng tác dụng với nhiều hợp chất quan trọng bên trong tế bào như enzyme, protein, cofactor, DNA,… do đó làm giảm khả năng sống sót của vi sinh vật.
Kết quả nghiên cứu của Frivik và Ebeler (2003) cho thấy rằng khi bổ sung vào dịch nho 0 – 100mg/L SO2 thì quá trình lên men hoàn thành trong 180h (7,5 ngày) (Hình 2.18). Còn khi bổ sung 150mg/L thì kéo dài lâu hơn một chút (196h, hoặc 8,2 ngày), đặc biệt khi bổ sung 200mg/L thì có một sự thay đổi đáng kể: trễ rất lâu (khoảng 100h) và hàm lượng chất khô giảm rất chậm trong suốt quá trình lên men. Tổng thời gian lên men xấp xỉ 429h (hoặc 17,9 ngày) [69].
Hình 2.18: Aûnh hưởng của hàm lượng SO2 đến quá trình lên men rượu vang trắng (được đặc trưng bởi độ lên men, tính theo % so với hàm lượng chất khô ban đầu) [69]
Để khảo sát ảnh hưởng của SO2 đến khả năng lên men của nấm men tự do và nấm men cố định trong rượu vang trắng, Yajima và Yokotsuka (2001) đã bổ sung potassium metabisulfite để điều chỉnh hàm lượng SO2 tự do trong dịch nho đến các giá trị 12, 64, 101, 192 và 325mg/L. Kết quả cho thấy rằng, khi hàm lượng SO2 tự do rất cao (325mg/L) thì quá trình lên men bởi nấm men tự do và nấm men cố định đều không diễn ra (Hình 2.19). Hàm lượng ethanol tạo ra bởi nấm men cố định thì cao hơn so với nấm men tự do. Khi thay đổi
hàm lượng SO2 là 64 và 101mg/L thì tốc độ lên men là tương tự nhau. Khi sử dụng nấm men cố định, giữa các loại rượu vang có hàm lượng SO2 là 0, 64 và 101mg/L và giữa các loại rượu vang có hàm lượng SO2 là 192 và 325mg/L thì tốc độ lên men là tương tự như nhau. Những kết quả trên đã cho thấy rằng nấm men cố định ít nhạy cảm hơn với tính kháng khuẩn của SO2 so với nấm men tự do [208].
Hình 2.19: Aûnh hưởng của SO2 đến hàm lượng cồn tạo thành trong suốt quá trình lên men: , không bổ sung; 64mg/L; 101mg/L; 192mg/L; 325mg/L. Các ký hiệu rỗng và đặc lần lượt ứng với nấm men cố định và nấm men tự do [208].