Hiện nay trên thế giới người ta sản xuất rượu vang theo 2 phương pháp: a) Lên men rượu vang bằng vi sinh vật tự nhiên
Ở những nước có nghề sản xuất rượu vang truyền thống, người ta thường sử dụng hệ vi sinh vật tự nhiên có ở quả nho. Việc sử dụng hệ vi sinh vật tự nhiên có ưu điểm là:
Không cần có giống vi sinh vật thuần khiết, do đó không đòi hỏi kĩ thuật cao. Không đầu tư nhiều cho quá trình sản xuất.
Sản phẩm khá đặc biệt vì quá trình tích lũy hương cho sản phẩm không chỉ lấy từ nguồn trái cây mà còn được tạo ra bởi vi sinh vật tự nhiên có ở trái cây đó và theo quá trình lên men ( Nguyễn Đức Lượng, 2009).
Tuy nhiên, việc sử dụng vi sinh vật tự nhiên cũng có nhiều nhược điểm:
Chất lượng sản phẩm thường không ổn định vì không kiểm soát được chất lượng giống vi sinh vật ban đầu khi đưa lên men. Ở những nước hay ở những gia đình có truyền thống sản xuất rượu vang nổi tiếng họ vẫn dùng vi sinh vật lên men tự nhiên để tiến hành lên men. Tuy nhiên chất lượng sản phẩm của họ phụ thuộc phần lớn vào kinh nghiệm khi lựa chọn nguyên liệu, phối trộn nguyên liệu (Nguyễn Đức Lượng, 2009).
Có nhiều nơi người ta không rửa nho trước khi làm nát để tận dụng tối đa lượng vi sinh vật có ở trái nho. Họ dùng gần như 100% lượng nho không rửa này để lên men.
Có nhiều nơi họ chỉ lấy 1/2 hoặc 1/3 lượng nho dùng làm nguyên liệu sản xuất như một chất mang vi sinh vật tự nhiên vào lên men. Còn 1/2 hay 2/3 khối lượng nho kia người ta rửa rất sạch và đem vào làm nát cùng với khối lượng trên. (Nguyễn Đức Lượng, 2009).
Việc làm này chỉ có hiệu quả tốt và đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm khi người trồng nho không dùng quá nhiều hoặc không thuốc trừ sâu, phân hóa học. Trường hợp ngược lại thì không nên dùng phương pháp này vì sẽ rất nguy hiểm cho
quá trình lên men cũng như cho sức khỏe của người tiêu dùng (Nguyễn Đức Lượng, 2009).
Hệ vi sinh vật trong lên men rượu vang tự nhiên tương đối phức tạp và không đồng nhất trong các giai đoạn của quá trình lên men. Những nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy: trong khu hệ vi sinh vật tự nhiên này có 76 – 90% là nấm sợi, 9 – 22% là nấm men, số còn lại chiếm tỉ lệ thấp là vi khuẩn không sinh bào tử hoặc có bào tử, xạ khuẩn và Mycobacter (Nguyễn Đức Lượng, 2009).
Dịch nước quả thường có pH thấp (pH = 2.7 – 3.8) thường không thích hợp cho vi khuẩn phát triển. Do đó thuận lợi cho việc sử dụng hệ vi sinh vật tự nhiên trong sản xuất (Nguyễn Đức Lượng, 2009).
Theo dõi quá trình lên men ở nhiều nơi một cách tự nhiên cho thấy, vài ngày đầu các men dại hình thoi đầu nhỏ hoặc hình chùy (Kloeckera) chiếm ưu thế (70 – 80% trong tổng số nấm men), sau đó các nấm men hình elip hoặc oval (Saccharomyces ellipsoideus) nhanh chóng phát triển gây lên men mạnh, lượng đường tiêu hao nhanh và tích tụ cồn etylic. Khi độ cồn tương đối cao (8 – 12%) thì nấm men hình elip S. ellipsoideus hay S. vini ngừng phát triển và hoạt động. Khi đó nấm men chịu cồn Saccharomyces oviformis tiếp tục lên men cho đến khi kết thúc (Lương Đức Phẩm, 1998).
b) Vi sinh vật thuần khiết trong sản xuất rượu vang.
Công đoạn quan trọng nhất trong sản xuất rượu vang là quá trình lên men. Người ta chia quá trình lên men này bao gồm 2 giai đoạn: giai đoạn lên men chính và giai đoạn lên men phụ. Cả hai giai đoạn này vi sinh vật đóng vai trò quan trọng, nhất là nấm men. Nấm men tham gia chủ yếu vào quá trình chuyển hóa đường thành cồn. Như vậy yêu cầu của quá trình lên men trước tiên là phải tạo được cồn từ đường, kế đó là tạo hương và lắng trong.
Sản phẩm rượu vang là sản phẩm lên men không qua chưng cất, do đó yêu cầu về độ trong rất quan trọng. Về lý thuyết, vi sinh vật sử dụng trong quá trình lên men rượu vang giống quá trình lên men bia. Tuy nhiên việc ứng dụng các vi sinh vật trong sản xuất rượu vang ngoài các tính chất giống như trong sản xuất bia: lên men cồn, khả năng lắng trong, chịu nhiệt độ thấp còn phải có khả năng tạo hương (Nguyễn Đức Lượng, 2009).
Saccharomyces có bào tử trong nang thường từ 1 – 4 bào tử, có khi tới 8. Tế
bào của chúng có hình dáng khác nhau: hình tròn, ovan hay elip. Sinh sản bằng lối nảy chồi, sử dụng đường trong quá trình hô hấp và lên men, có trường hợp lên men ở dịch đường 30% và tạo được 180 cồn. Không đồng hóa được muối nitrat ( Lương Đức Phẩm, 1998).
Hình 1.5: Giống nấm men Saccharomyces (Nguồn: www.sinhhocvietnam.com)
Giống nấm men Saccharomyces có 18 loài, nhưng chỉ có 7 loài thường gặp trong nước quả. Các loài nấm men không sinh bào tử thường gặp trong nước quả và khả năng lên men hoặc tiêu hao đường trong đó, phổ biến là Kloeckera, Torulopsis. Người ta thường gọi chúng là men dại ( Lương Đức Phẩm, 1998).
Các chủng nấm men thuần khiết thường sử dụng trong sản xuất rượu vang: Saccharomices vini
Trước đây nấm men này có rất nhiều tên gọi khác nhau như: Saccharomyces
ellipsoideus, Saccharomyces Meyer, Saccharomyces cerevisiae Hansen.
Nấm men này phổ biến trong quá trình lên men nước quả, chiếm tới 80% trong tổng số Saccharomyces có trong nước quả khi lên men. Khả năng kết lắng của nó phụ thuộc vào từng nòi: các tế bào dạng bụi hoặc dạng bông. Nguồn dinh dưỡng cacbon của loài này là đường, cồn, acid hữu cơ, những tác nhân sinh trưởng là acid pantotenic, biotin, mezoinozit, tiamin và piridoxin. Tế bào của chúng đa số hình ovan, có kích thước vào khoảng (3 – 8) x (5 – 12) μm, sinh sản kiểu nảy chồi và tạo bào tử. Saccharomyces vini sinh ra enzyme invertaza có khả năng chuyển đường
saccharose thành fructose và glucose, lượng rượu tạo thành từ 8 – 10% thể tích. Ở giai đoạn cuối lên men, Saccharomyces vini kết lắng nhanh và làm trong dịch rượu. Các nòi của giống này có đặc tính riêng về khả năng tạo cồn, chịu sulphite, tổng hợp các cấu tử bay hơi và các sản phẩm thứ cấp tạo ra cho vang có mùi vị đặc trưng riêng biệt. Giai đoạn cuối cùng của quá trình lên men, các tế bào Saccharomyces vini thường bị già, không tiếp tục chuyển đường thành cồn và bị chết rất nhanh
(Lương Đức Phẩm, 1998).
Saccharomyces uvarum
Được tách từ nước nho, rượu và nước quả phúc bồn tử lên men tự nhiên. Chúng có hình thái rất giống các loài nấm men có khả năng lên men cồn khác (nhất là khi nuôi chúng trên môi trường thạch). Trong quá trình lên men, chúng có khả
năng tạo được lượng cồn rất cao (có thể đạt được lượng cồn trong dịch lên men 12 – 13%V) (Nguyễn Đức Lượng, 2010).
Saccharomyces oviformis
Nấm men này có khả năng lên men dịch đường để tạo thành lượng cồn rất cao (có thể lên tới 18%V). Được tách ra từ nước nho tự nhiên lên men, nhưng ít hơn và có hình thái giống Saccharomyces vini. Chúng có khả năng chịu được đường
cao, cồn cao, lên men kiệt đường. Do đó dùng nòi thuần chủng giống này lên men dịch quả có hàm lượng đường cao để chế vang khô cho kết quả rất tốt (Lương Đức Phẩm, 2006).
Đặc điểm quan trọng của nấm men này là có khả năng lên men được rất nhiều loại đường khác nhau như: glucose, fructose, manose, saccharose, maltose và 1/3 rafinose, không có khả năng lên men galactose. Điều khác cơ bản của chúng so với Saccharomyces vini là Saccharomyces oviformis không lên men được galactose và men nổi lên bề mặt dịch lên men, tạo thành màng. Các nấm men được sử dụng trong sản xuất rượu vang thường tích hợp lên men ở nhiệt độ 18 – 250C (Nguyễn Đức Lượng, 2010).