Trong quá tình lên men rượu vang, lên men là giai đoạn quyết định để chuyển hóa dịch đường thành rượu dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng. Quá trình lên men ảnh hưởng trực tiếp đến chất l ượng của sản phẩm rượu vang. Dựa vào cơ chế tác dụng, quá trình sản xuất rượu vang chia làm hai giai đoạn: giai đoạn lên men chính và giai đo ạn lên men phụ(hay còn gọi là giai đoạn tang trữ).
Giai đoạn lên men chính:
Là giai đoạn lên men tạo rượu chủ yếu được thực hiện bởi nấm men. Nấm men chuyển hóa đường thành ethanol và CO2. Bên cạnh sản phẩm là ethanol trong giai đoạn này còn tạo ra nhiều sản phẩm phụ nh ư các ester, aldehyd, rượu cao phân tử, acid hữu cơ… Giai đoạn lên men chính chủ yếu tạo cho rượu vang một độ cồn thích hợp, có khả năng ức chế hoạt động của nấm men ở cuối giai đoạn, đồng thời pH của dịch lên men giảm tạo môi trường thích hợp cho vi khuẩn lactic hoạt động, đặc biệt là loài
Leuconostoc oenos, là tác nhân chính của quá trình lên men malolactic tiếp theo. Rượu sau lên men chính là rư ợu non.
Giai đoạn tang trữ: hay còn gọi là giai đoạn lên men phụ, được thực hiện bởi nấm men và vi khuẩn lactic để tiếp tục lên men tạo ethanol làm chín rượu hạn chế sự phát triển cuả vi sinh vật gây hại, tăng khả năng bảo quản cho sản phẩm. Đặc biệt trong giai đoạn này xảy ra phản ứng lên men malolactic của vi khuẩn lactic chuyển hóa diacetyl, aceton và 2,3 – butylen glycol thành những chất tạo hương, làm giảm nồng độ chất độc cho rượu vang thành phẩm. Sau giai đoạn lên men phụ, pH của rượu tăng lên một ít, độ chua của sản phẩm giảm, vì mức độ phân ly của acid lactic nhỏ h ơn của acid
malic ban đầu. Cuối giai đoạn nàyrượu vang được hình thành, CO2 được bão hòa, các hạt lơ lững trong vang, các tanat và muối tartrat được lắng xuống làm cho rượu vang trong, đồng thời rượu vang có hương vị hài hòa,đặc trưng.
Acid maclic có trong dịch quả cũng như được tạo ra trong quá trình lên men được chuyển hóa thành acid lactic và khí cacbonic theo phản ứng tổng quát:
HOOC-CH2-CHOH-COOH H3C-CHOH-COOH + CO2.