Thực chất của quá trình lên men rượu là quá trình chuyển hóa đường thành etanol nhờ vào hoạt động của nấm men. Do vậy các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của men cũng là các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu.
a) Ảnh hưởng của nồng độ đường trong dịch lên men
Nồng độ đường trong dịch lên men ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của nấm men, quá trình lên men. Đường cung cấp nguồn carbon là nguồn thức ăn do nấm men hoạt động.
Hàm lượng đường khá cao sẽ làm tăng áp suất thẩm thấu và làm mất cân bằng trạng thái sinh lý của nấm men. Kết quả là đường nhiều sẽ dẫn đến ức chế không
NAD.H2 NAD+ C6H12O6 CH2O P CHOH CH=O CH2OH CHOH CH2OH P Glyxerin CH2OP CHOH CH2OH CH3 C=O COOH CH3 CH=O Acetaldehyd CH3 CH2OH Etanol + CO2
kéo dài thời gian lên men. Nếu hàm lượng đường quá thấp không đủ cơ chất cho nấm men hoạt động, sẽ giảm hiệu suất lên men, không tạo được độ cồn mong muốn trong rượu vang (Trần Thị Luyến, 1998).
Trong nước quả thường có hàm lượng đường không đều, do đó người ta thường bổ sung thêm đường saccharose. Thông thường, các loại nấm men hoạt động bình thường trong môi trường có hàm lượng đường 10 – 25%, nồng độ đường cao hơn 25% trở lên thì sự lên men khó khăn và chậm chạp. Ở nồng độ đường 30 – 35% sự lên men gần như bị đình chỉ.
b) Ảnh hưởng của pH
pH có ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men, tạo sản phẩm chính và phụ khác nhau. Nếu pH 4 – 5 lên men rượu bình thường tạo sản phẩm chính là etanol. Nếu pH môi trường là kiềm thì sản phẩm chính là glycerin. Để điều chỉnh acid thường dùng aicd citric hay acid lactic.
Thực tế cho thấy khi lên men những dịch quả chua thường cho rượu vang ngon. Mặt khác pH dịch lên men càng acid thì càng hạng chế được hoạt động của nhiều loại vi khuẩn. Đối với dịch quả thường có độ pH từ 2.8 – 3.8. Khoảng pH này nấm men vẫn hoạt động được (Trần Thị Luyến, 1998).
c) Ảnh hưởng của nguồn Nitơ
Tùy nguồn nguyên liệu ban đầu có thể bồ sung hay không bổ sung nguồn dinh dưỡng Nitơ cho nấm men. Tùy thuộc vào đặc tính của từng nguyên liệu mà có thể sử dụng (NH4)2SO4, NH4H2PO4, NH4NO3 nước chiết nấm men, pepton… (Trần Thị Luyến, 1998).
d) Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ lên men ảnh hưởng đến nấm men, quá trình lên men, chất lượng sản phẩm. Nhiệt độ thấp thì quá trình lên men kéo dài, nhưng chất lượng hương vị rượu tốt hơn. Nhiệt độ lên men càng cao thì thời gian lên men càng ngắn nhưng hàm lượng các chất không mong muốn (aldehyd, diacetyl, furfurol…) càng cao, hàm lượng rượu càng thấp và hương vị sản phẩm không tốt. Nhiệt độ phù hợp cho lên men là 28 – 32 và tốc độ lên men tỷ lệ thuận có hạn với nhiệt độ, nhiệt độ khoảng hơn 50 và nhỏ hơn 0 thì sự lên men hầu như bị đình chỉ (Trần Thị Luyến, 1998).
e) Ảnh hưởng của oxy trong môi trường dịch lên men
Hầu hết các nấm men lên men rượu vang thuộc giống saccharomyces là vì sinh vật kỵ khí tùy tiện. Khi trong môi trường giàu O2 chúng phân hủy đường để làm
năng lượng và gia tăng sinh khối. Trong môi trường thiếu O2, chúng sử dụng phần O2 hòa tan trong môi trường để sinh trưởng và chủ yếu là lên men.
Trong quá trình lên men, giai đoạn đầu yêu cầu O2 cao nhất để nấm men sinh sản, gia tăng sinh khối. Sau đó phải đảm bảo điều kiện kỵ khí để quá trình lên men đạt hiệu quả cao (Lương Đức Phẩm, 1998).
f) Ảnh hưởng của SO2
SO2 có tác dụng trì hoãn sự lên men tủy thuộc vào hàm lượng sử dụng và thậm chí có thể ngăn chặn hoàn toàn quá trình lên men. SO2 được sử dụng xử lý môi trường trước khi lên men vì có tác dụng nhiều mặt: chống oxy hóa (SO2 có tác dụng làm tê liệt các emzym oxy hóa khử), làm giảm hoặc tiêu diệt nhiều loài vi khuẩn có hại trong đó chủ yếu là ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn acetic và lactic. Lượng SO2 thường dùng là 30 – 120 mg/l. Nếu dùng quá liều lượng, rượu vang sẽ có mùi khó chịu và diệt một số vi khuẩn có ích. Nguồn SO2 dùng phổ biến trong ủ rượu vang là Na2SO3 (Trần Thị Luyến, 1998).
g) Ảnh hưởng của CO2
Hàm lượng CO2 hình thành trong quá trình lên men thường hạn chế sự sinh sản của nấm vang men.
Hàm lượng CO2 trong rượu đạt đến 0.25% trọng lượng thì việc sinh sản của nấm men bị đình trệ.
Hàm lượng CO2 trong rượu vang đạt đến 1.5% trọng lượng thì nấm men không còn sinh sản được nữa.
Với hàm lượng CO2 như trên ở nhiệt độ 15 sẽ có áp suất là 7.7 atm, nấm men vẫn tiếp tục sống và lên men kỵ khí.
Đây chính là những điều kiện kỹ thuật dùng để áp dụng cho quá trình champagne hóa trong công nghệ sản xuất rượu champagne (Bùi Ái, 2009).
h) Ảnh hưởng của nồng độ rượu tạo thành
Rượu tạo ra trong quá trình lên men có ảnh hưởng đến sự lên men. Thông thường nấm men lên men đến nồng độ rượu đạt 10 – 14%. Độ rượu ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men, rượu tạo thành sẽ ức chế hoạt động và kìm hãm nấm men, mỗi chủng nấm men có khả năng chịu được độ rượu khác nhau. Khả năng sống sót trong môi trường có nồng độ cồn cao là tiêu chuẩn cần có của chủng nấm men dùng trong sản xuất rượu vang. Những chủng nấm men dại chỉ chịu được độ cồn thấp, do vậy chúng chỉ sống sót trong giai đoạn đầu quá trình lên men. Khi độ cồn tăng cao thì chủng nấm men chịu được độ cồn cao sẽ chiếm ưu thế (Trần Thị Luyến, 1998).