CHƯƠNG 3 QUÁ TRÌNH LÊN MEN MALOLACTIC
3.4.2 Phương pháp tiến hành
3.4.2.1 Phương pháp cấy giống trực tiếp 1- Nguyên tắc
Vi khuẩn malolactic ở dạng canh trường bột rắn đã qua sấy thăng hoa (freeze-dries culture) được cấy trực tiếp vào mơi trường. Theo Lonvaud-Funel (1995), lượng giống cấy cần thiết để bắt đầu quá trình chuyển hĩa acid malic phải khơng được thấp hơn 106 tế bào trong 1 mL dịch lên men. Thời điểm cấy giống cĩ thể tiến hành ở thời điểm bắt đầu lên men chính cùng với nấm men hoặc cũng cĩ thể tiến hành ở thời điểm bắt đầu quá trình tàng trữ. Nếu thực hiện ở giai đoạn tàng trữ thì cần phải bổ sung thêm chất dinh dưỡng từ bên ngồi hay tiến hành lên men trong mơi trường cĩ lẫn một ít xác nấm men. Ngồi ra, theo khuyến cáo của một số chuyên gia (Semon và cộng sự, 2001), việc cấy giống cần được tiến hành trước khi tất cả đường trong vang được lên men hồn tồn bởi nấm men. Hàm lượng đường khử cịn sĩt lại khơng được lớn hơn 2 g/L. Điều này giúp hạn chế hiện tượng vi khuẩn malolactic lên men các đường này và sinh ra các acid bay hơi khơng mong muốn cho vang thành phẩm.
Theo phương pháp này, việc xem xét và đánh giá ảnh hưởng tương tác giữa nấm men và vi khuẩn là cơng việc rất quan trọng. Vì trong giai đoạn này nấm men và vi khuẩn cùng sinh trưởng và trao đổi chất. Sự tương thích giữa nấm men và vi khuẩn sẽ giúp quá trình lên men xảy ra một cách thuận lợi và mang lại hiệu quả cao hơn.
2- Ưu, nhược điểm của phương pháp Ưu điểm
Phương pháp cấy giống trực tiếp cĩ nhiều ưu điểm hơn so với lên men malolactic một cách tự phát là:
Giúp nhà sản xuất cĩ thể chủ động kiểm sốt được quy trình sản xuất, xác định thời điểm bắt đầu và kết thúc lên men một cách dễ dàng.
Các chủng vi sinh vật (thường ở dạng chế phẩm thương mại) đã được nghiên cứu các đặc tính về hình thái, sinh lý, hoạt tính lên men malolactic phù hợp với từng điều kiện lên men nhất định. Hầu hết các chủng vi khuẩn này đều cĩ hoạt tính lên men malolactic cao và cĩ khả năng chống chịu tốt với những điều kiện khắc nghiệt của mơi trường vang. Chúng cĩ khả năng chịu được nồng độ ethanol rất cao cĩ thể lên đến
15,5% (v/v); pH rất thấp đến 3,1; chịu được nhiệt độ thấp (nhưng khơng nhỏ hơn 14oC) cũng như nồng độ SO2 cao. Điều này cĩ thể giúp cho nhà sản xuất dễ dàng hơn trong việc lựa chọn chế phẩm thích hợp với điều kiện sản xuất của mình.
Vì quá trình được kiểm sốt nghiêm ngặt từ các khâu cấy giống, lên men và thu nhận sản phẩm nên cĩ thể hạn chế được sự phát triển khơng mong muốn của các lồi vi vật khác cĩ trong vang (các vi khuẩn cĩ sẵn trong nguyên liệu), cũng như những vi sinh vật tạp nhiễm. Do đĩ, phương pháp này giúp nhà sản xuất giảm thiểu được những rủi ro về mặt an tồn vi sinh.
Việc cấy giống vào mơi trường với số lượng thích hợp cĩ thể tránh được những vấn đề liên quan đến sự thích nghi trong pha lag của vi khuẩn malolactic. Do đĩ, thời gian lên men cĩ thể rút ngắn hơn so với việc lên men malolactic một cách tự phát.
Nhược điểm
Phương pháp lên men bằng cách cấy giống trực tiếp vẫn cịn tồn tại một số nhược điểm chính như sau:
Tuy cĩ khả năng thích nghi cao nhưng các chủng vi khuẩn sử dụng cần phải cĩ một thời gian thích nghi nhất định trong canh trường lên men. Trong giai đoạn thích nghi, một phần vi khuẩn cĩ thể ức chế hay chết đi bởi điều kiện khắc nghiệt của mơi trường (xem hình 3.11b).
Đối với trường hợp lên men cùng với nấm men, cần phải tiến hành đánh giá sự tương tác qua lại giữa nấm men và vi khuẩn. Như đã trình bày ở phần trên, các tương tác này cĩ thể là cộng sinh, cạnh tranh, kìm hãm hay trung lập, điều này cịn tùy thuộc vào từng chủng nấm men và vi khuẩn sử dụng.
3.4.2.2 Phương pháp cấy giống đã được hoạt hĩa trước (Build-up inoculation) 1- Nguyên tắc
Đây là phương pháp sử dụng canh trường giống vi khuẩn malolactic thuần khiết đã được hoạt hĩa trước trong mơi trường nuơi cấy trung gian trước khi được cấy vào vang. Mơi trường nuơi cấy trung gian cĩ bản chất gần tương tự như mơi trường lên men (được pha trộn từ mơi trường dịch nho và dịch lên men ethanol). Mơi trường này vừa kết hợp nhân giống vừa tạo điều kiện cho vi khuẩn malolactic thích nghi một phần với mơi trường vang trước khi tiến hành lên
men thật sự. Việc xây dựng canh trường giống để cấy vào mơi trường vang đã được giới thiệu chi tiết ở phần 2.1.3.2.
Khác với phương pháp cấy giống trực tiếp, thời điểm cấy giống canh trường thường được tiến hành ngay khi quá trình lên men ethanol kết thúc. Theo phương pháp này, để quá trình lên men malolactic tiến hành nhanh và thuận lợi, ta cĩ thể bổ sung thêm một số chất dinh dưỡng cần cho vi khuẩn phát triển. Thực tế cho thấy, nếu bổ sung thêm các chất dinh dưỡng cần thiết thì tiến trình phân giải acid malic sẽ diễn ra nhanh chĩng và đạt hiệu quả cao.
2- Ưu và nhược điểm của phương pháp Ưu điểm
So với phương pháp trên, phương pháp này cĩ ưu điểm hơn là:
Rút ngắn thời gian lên men do vi khuẩn đã được hoạt hĩa và thích nghi trước với mơi trường lên men. Việc hoạt hĩa cĩ thể tiến hành song song với quá trình lên men ethanol nên khơng ảnh hưởng đến thời gian lên men ethanol và malolactic. Ngồi ra, do thời gian lên men được rút ngắn nên sự tạo thành các sản phẩm trao đổi chất khơng mong muốn bởi vi khuẩn (các acid bay hơi, diacetyl...) cũng bị hạn chế.
Tiết kiệm lượng giống cấy do cĩ quá trình nhân giống và giống được thích nghi trước nên giảm thiểu được lượng tế bào bị ức chế và bị chết so với phương pháp cấy trực tiếp. Dễ điều khiển quá trình và các thơng số cơng nghệ do giai đoạn lên men malolactic
được thực hiện tách biệt với quá trình lên men ethanol. Nhược điểm