2/
2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu
2.2.2.1 Thành phần dinh dưỡng trong mơi trường lên men
Nguồn glucid cần thiết cho vi sinh vật nhằm tạo năng lượng và cung cấp khung carbon để sinh tổng hợp các thành phần cần thiết cho tế bào.
Mơi trường thuận lợi cho lên men rượu vang cĩ nồng độ đường trong khoảng 18-25%. Khi nồng độ đường lớn hơn 25% thì quá trình lên men vẫn xảy ra nhưng tốc độ chậm, và tốc độ lên men dường như ngừng lại khi nồng độ đường vượt quá 30%. Lý do là nếu nồng độ đường của dịch lên men quá cao sẽ gây ra áp suất thẩm thấu lớn, khi đĩ nĩ sẽ phá hủy trạng thái bình thường của nấm men, hậu quả là nấm men bị ức chế, cồn etylic sản xuất ra được ít, rượu nhạt. Cịn nếu ít đường quá thì dộ rượu thu được sẽ thấp và rượu vang dễ bị hỏng do nhiễm vi sinh vật.
Nitơ cũng là chất cần thiết cho sự lên men của nấm men. Nấm men
Saccharomyces cerevisase cĩ thể sử dụng nitơ dưới dạng một số hợp chất hữu cơ và vơ cơ như: các acid amin, peptic, muối amơn (NH4H2PO4, (NH4)2HPO4, (NH4)2SO4, NH4Cl …) chúng khơng sử dụng được nitơ dưới dạng muối nitrate, nitrite.
Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến quá trình phát triển và lên men của nấm men. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình lên men nằm trong khoảng 25-280C. Nếu lên men ở nhiệt độ thấp (t0<160C) thì nấm men hoạt động chậm và yếu hơn, lên men ở nhiệt độ cao ( t0>360C) thì nấm men bị ức chế và lên cao hơn thì nấm men chết dần, thuận lợi cho vi khuẩn sinh acid acetic, tạo nhiều ester, aldehyde và tổn thất rượu.
Trong giới hạn nhiệt độ nấm men hoạt động được, lên men ở nhiệt độ thấp (18- 220C) thường cho kết quả tốt hơn lên men ở nhiệt độ cao vì: nhiệt độ lên men thấp sẽ ức chế được sự phát triển của vi khuẩn và nấm men dại, thời gian kéo dài, hiệu suất chuyển đường thành rượu cao hơn và quá trình tạo hương cho sản phẩm cũng tốt hơn, do hương thơm tạo thành khuếch tán sâu vào trong dung dịch [10].
2.2.2.3 pH của mơi trường
Nồng độ H+ của mơi trường cĩ ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của nấm men, chúng cĩ khả năng thay đổi điện tích của vỏ tế bào, làm tăng hoặc giảm mức độ thẩm thấu của các chất dinh dưỡng như chiều hướng của quá trình lên men. Mỗi vi sinh vật chỉ cĩ thể hoạt động tốt trong một mơi trường pH nhất định.
Đối với các loại nấm men để sản xuất rượu vang, pH thích hợp nhất để chúng hoạt động là từ 4 đến 6. Tuy nhiên, khi lên men dịch quả chua thì pH từ 2,8-3,8 nấm men vẫn cĩ thể hoạt động được. Nếu pH thấp hơn thì nấm men cĩ thể thay đổi hình thái, tế bào nhỏ hơn, khả năng lên men của nấm men sẽ giảm[10].
2.2.2.4 Nồng độ cồn
Cồn etylic là sản phẩm chính được tạo thành của quá trình lên men rượu từ đường nhưng đồng thời cĩ thể ức chế sự sinh trưởng của nấm men, khi nồng độ cồn tăng lên 5% thể tích thì sự sinh sản bắt đầu ngưng trệ, nếu nồng độ rượu tiếp tục tăng lên đến 7-8% thể tích thì bắt đầu giảm lên men và chuyển sang giai đoạn lên men yếu. Ảnh hưởng nồng độ cồn etylic vào các loại nấm men khơng giống nhau. Đa số loại nấm men ở nhiệt độ tối ưu chịu được độ cồn khoảng 14-16% thể tích [3].
Bảng 2.4: Ảnh hưởng của độ rượu đến hoạt động của nấm men
Lồi nấm men Độ rượu cực đại nấm men cĩ thể tồn tại (%V)
Saccharomyces oviformis 18-19
Saccharomyces ellipsoideus 18
Saccharomyces pasterrianus 10
Nấm men rượu vang 18-19
Nấm men dại 4-5
[3].
2.2.2.5 Nồng độ các khí trong dịch lên men
Nồng độ khí O2
Nấm men Saccharomyces lên men rượu vang là loại vi sinh vật kỵ khí tùy tiện. Khi trong mơi trường đủ lượng oxi, nấm men phân hủy đường tạo năng lượng và tăng sinh khối. Khi thiếu oxi nấm men sẽ lên men chuyển đưởng thành rượu và CO2 tạo năng lượng để duy trì hoạt động sống.
Việc cung cấp oxi cần thiết cho nấm men trong giai đoạn tăng sinh khối. Tuy nhiên, độ thống khí của mơi trường rất bất lợi cho quá trình lên men rượu. Khi chuyển sang giai đoạn lên men, mơi trường phải yếm khí hồn tồn, sự phát triển của nấm men hầu như khơng cĩ, sự lên men tạo cồn mạnh mẽ. Nếu mơi trường đang lên men được cung cấp oxi thì quá trình lên men sẽ bị ức chế, nấm men sẽ chuyển sang giai đoạn hơ hấp hiếu khí. Đây là hiệu ứng Pastuer kìm hãm sự lên men rượu dưới ảnh hưởng vủa oxi.
Nồng độ khí SO2
So với các lồi vi sinh vật khác, nấm men rất bền với SO2. Vì vậy người ta thường sử dụng SO2 trong sản xuất rượu vang nhằm để ức chế và tiêu diệt một số vi khuẩn bất lợi cho quá trình lên men (vi khuẩn lactic, acetic). Tuy nhiên, nồng độ SO2
thì lại gây ức chế cho quá trình lên men. Theo N.K.Mogilauski, hàm lượng SO2
trong mơi trường lên men cao sẽ kéo dài thời gian lên men. Cụ thể như sau:
Bảng 2.5:Ảnh hưởng của nồng độ SO2 đến thời giai lên men
1000-1500 8000-8700
[15].
Nồng độ CO2
CO2 tạo thành trong quá trinh lên men rượu thì một phần nhỏ hịa tan vào trong mơi trường, một phần tách lên trên bề mặt của mơi trường và tích tụ lại tạo thành một lớp ngăn cách giữa khơng khí bên ngồi thiết bị và dịch lên men.
Lượng CO2 tích tụ trong mơi trường chỉ làm giảm khả năng sinh sản của nấm men chứ khơng làm yếu khả năng lên men. Nấm men bắt đầu sinh sản yếu ở nồng độ CO2 là 0.25% và thực sự ngừng sinh sản ở nồng độ 1.5%.
2.2.2.6 Các vi sinh vật khác
Trong dịch quả trước khi lên men, ngồi nấm men cịn lẫn một số vi khuẩn khác. Các vi khuẩn này tác động đến nhiều thành phần của dịch quả hay sản phẩm rượu sau khi lên men, chuyển thành những chất cĩ hại làm cho sản phẩm mất mùi vị đặc trưng như: cĩ vị chua, đắng…
Ví dụ: vi khuẩn acetic biến rượu etylic thành acid acetic làm sản phẩm cĩ vị chua.
Bên cạnh đĩ, cũng cĩ những sản phẩm cĩ lợi cho quá trình lên men như vi khuẩn lactic gây lên men malolactic trong sản xuất một số loại vang đỏ làm cho độ chua của rượu giảm. Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn lactic hoạt động khoảng 25- 300C. Tuy nhiên, ở 300C khi lượng cồn etylic đã tích lũy nhiều trong dịch lên men thì vi khuẩn lactic lại bị ức chế [10].