2.3. Giới thiệu về quá trình lên men
2.3.2. Đại cương về quá trình lên men rượu
2.3.2.1. Khái niệm:
Lên men rượu là quá trình lên men được thực hiện nhờ nấm men trong điều kiện yếm khí, cơ chất chủ yếu là đường được chuyển thành rượu etylic và CO2, đồng thời giải phóng năng lượng.
Phương trình phản ứng:
2.3.2.2. Vi sinh vật chủ yếu:
Hệ vi sinh vật chủ yếu là các chủng nấm men Saccharomyces gồm: S.
cerevisiae, S. vini, S. uvarum, S. oviforrmis, S. carlbergensis. Lên men rượu vang thường sử dụng chủng nấm men S. cerevisiae , S. vini, S. ofomic.
S. cerevisiae là loài nấm men có tính kỵ khí không bắt buộc, chúng có khả năng hô hấp và lên men. Ở giai đoạn đầu của quá trình lên men, S. cerevisiae cần có oxy để hô hấp và tổng hợp sterol cần cho việc cấu trúc màng tế bào. Giai đoạn sau thì ở điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt.
2.3.2.3.Cơ chế của quá trình lên men rượu[15]:
Đường và các chất dinh dưỡng được hấp thụ qua bề mặt tế bào rồi thẩm thấu vào bên trong. Ở đó, các enzym sẽ tác dụng qua nhiều giai đoạn trung gian để cuối cùng tạo ra sản phẩm chính là rượu và khí cacbonic. Hai chất này đều khuếch tán và tan vào môi trường xung quanh. Rượu do rất linh động nên hòa tan nhanh trong dịch lên men, còn khí CO2 hòa tan kém và khuếch tán chậm. Lúc đầu hòa tan hoàn toàn, dần dần tạo thành các bọt khí bám quanh tế bào men và lớn dần đến mức lực đẩy Archimèdes lớn hơn tế bào men cộng bọt khí, lúc đó tế bào men và bọt khí nổi dần lên, khi đến bề mặt các bọt khí vỡ ra. Bọt khí tan, tế bào men lại chìm dần.
Quá trình trên lại lập lại. Khi đường và các chất dinh dưỡng trong canh trường còn 2C2H5OH + 2CO2 + Q
C6H12O6
Xét về mặt hóa học, sự lên men rượu bình thường có thể chia ra hai thời kỳ [9]:
thời kỳ cảm ứng và thời kỳ tĩnh Thời kỳ cảm ứng[8]
Ở giai đoạn này, chất tiếp nhận hydro của enzym alcoldehydrogenaza là acetaldehyd được tạo thành chưa đủ, do đó enzym sẽ chuyển hydro đến cho aldehyde phosphatglyxerinic. Dưới tác dụng của enzym phosphataza, phosphatglyxerin bị thuỷ phân để tạo thành glyxerin. Như vậy trong môi trường sẽ hình thành glyxirin và CO2.
Thời kỳ tĩnh[8]
Đến lúc này, lượng acetaldehyd là cơ chất bình thường của enzym alcoldehydrogenaza được tạo thành đã có nhiều, nên enzym sẽ chuyển hydro đến cho cơ chất của nó và rượu etylic được tạo thành từ đây
Glyxerin chỉ được tạo nên trong thời kỳ cảm ứng nên nó sẽ chỉ là sản phẩm phụ trong môi trường acid.
C6H1 2O6 C H2O P C H O H C H = O
C H2O P C H O H C H2O H
P p ho sph a ta za
C H2O H C H O H C H2O H N A D .H2 N A D+
p ho sph a tglixe rin glixe rin
C6H12O6 CH2O P CHOH CH = O
CH2OP CHOH
CH2OH
P CH2OH
CHOH CH2OH
CH3 CH = O
glixerin
CH3 CH2OH
+ CO2 NAD.H2 NAD+
phosphatglixerin
Acetaldehit etanol CH3
C= O COOH
Phương trình phản ứng tổng quát của quá trình lên men
Thực tế cho thấy rằng, sự lên men rượu sẽ xảy ra một cách bình thường để cho ta sản phẩm chủ yếu là rượu và một số sản phẩm phụ khác như glyxerin, ...chỉ trong điều kiện pH của môi trường từ 4-5 và môi trường thật yếm khí. Trong điều kiện yếm khí sự lên men xảy ra rất mạnh mẽ (nghĩa là etanol tạo thành sẽ nhiều) nhưng sự phát triển của tế bào nấm men hầu như không có. Vì khi ấy nấm men có thể thu được năng lượng để duy trì cho các hoạt động sống của mình chỉ bằng cách gây lên men glucoza. Khi có không khí thì sự lên men yếu đi vì nấm men sẽ thu năng lượng cần thiết cho sự phát triển của chúng bằng con đường hô hấp hiếu khí, nghĩa là bằng cách oxi hóa sinh học glucoza đến CO2 và H2O.
O H ATP CO
OH H C PO H ADP O
H
C6 12 6 2 2 3 4 2 2 5 2 2 2 2 2
Cơ chế phân hủy đường trong tế bào nấm men để tạo ethanol (theo con đường EMP)[8]
Glucose
Hexokinaza Glucose – 6 – phosphat
Photphoglucoza isomeraza Fructose – 6 – phosphat
PhosphoFructokinaza Fructose – 1,6 – diphosphat
Aldolaza
Triophosphat izomeraza
Glyceraldehyd – 3 – phosphat Dihydroxy aceton phosphat Glyceraldehyd phosphatdehydrogenaza
Acid – 1,3 – diphosphoglyceric Phosphoglyceratkinaza Acid – 3 – phosphoglyceric
Phosphoglycerat-mutaza Acid – 2 – phosphoglyceric
Enolaza
Acid phosphoenolpyruvic Pyruvat kinaza Acid pyruvic
Pyruvate – decarboxylaza Acetaldehyd
Aldodeshydrogenaza Ethanol
2.4. Rượu vang [17]:
2.4.1. Nguồn gốc:
Theo một số tài liệu, có lẽ rượu vang có mặt lần đầu tiên ở xứ sở Ba Tư. Do vua nước này vô tình để quên chùm nho trong vại sành.
Rượu vang đã có mặt ở Ai Cập khoảng 2000 năm trước công nguyên. Sau đó, người Ai Cập đã dạy cho người Hy Lạp cách trồng nho. Người Hy Lạp lại truyền nghề cho người La Mã, người La Mã truyền nghề tiếp cho người Gaulois.
Nhưng cách đây 4 năm, Patrick Mcgovern, nhà nghiên cứu nguồn gốc rượu nho cổ, chuyên gia hàng đầu về khảo cổ học phân tử sinh học thuộc Đại học Pennsylvania (Philadelphia, Mỹ) đã chứng minh rằng rượu nho có từ thời kỳ đồ đá muộn (8500- 4000 năm trước Công nguyên). Ở thời kỳ đồ đá cũ, con người nếm nước nho hoang lên men trong các túi da hoặc bát gỗ.
Đến thế kỷ thứ 6 trước CN, cây nho và cách làm rượu nho xuất hiện ở vùng Địa Trung Hải thuộc nước Pháp bây giờ, sau đó lan sang các nước khác.
Cuối thế kỷ XIX, đầu thế kỷ XX, rượu vang mới được du nhập vào Việt Nam, do nhà truyền giáo người Ba Lan mang theo trong hành lý cá nhân và do quân đội viễn chinh Pháp.
Đến nay, rượu vang không những chỉ là một đồ uống bình thường mà đã trở thành một chủ đề văn hóa mang tính toàn cầu. Trong tiến trình phát triển rượu vang, có lẽ những nhà truyền giáo đóng vai trò quan trọng trong việc mang rượu vang phổ biến khắp thế giới. Bốn cường quốc rượu vang là Pháp, Italia, Tây Ban Nha, Mỹ. Năm nước đứng đầu về tiêu thụ rượu vang hàng năm tính theo đầu người là Pháp, Italia, Đức, Tây Ban Nha, Anh.