Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tuyển chọn vi khuẩn malolactic và ứng dụng trong công nghệ sản xuất rượu vang

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tuyển chọn vi khuẩn malolactic và ứng dụng trong công nghệ sản xuất rượu vang nâng cao chất lượng sản phẩm

• Tác giả: Nguyễn Đình Dũng
• Người hướng dẫn: TS. Trương Hương Lan
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Vi sinh vật học
• Đề tài: Nghiên Cứu Tuyển Chọn Vi Khuẩn Malolactic Và Ứng Dụng Trong Công Nghệ Sản Xuất Rượu Vang
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Giới thiệu chung về rượu vang
• 1.2. Vài nét về rượu vang
• 1.3. Công nghệ sản xuất rượu vang
• 1.4. Vi khuẩn lactic
• 1.4.1. Phân loại và kiểu hình của các vi khuẩn lactic trong rượu vang
• 1.4.2. Vi khuẩn Oenococcus oeni
• 1.4.3. Quá trình lên men malolactic
• 1.4.3.1. Bản chất của quá trình lên men malolactic
• 1.4.3.2. Vai trò của quá trình lên men malolactic
• 1.4.3.3. Ảnh hưởng của quá trình lên men malolactic đến thành phần và chất lượng rượu vang
• 1.4.4. Các kỹ thuật nhằm cải thiện quá trình lên men malolactic
• 1.4.4.1. Sử dụng chế phẩm vi khuẩn lactic
• 1.4.4.2. Sử dụng chế phẩm enzim malolactic để chuyển hoá axít malic
• 1.4.4.3. Sử dụng chủng nấm men tái tổ hợp gen malolactat decacboxylaza trong sản xuất vang
• 1.4.5. Các phương pháp lên men malolactic và khả năng ứng dụng để nâng cao chất lượng rượu vang
• 2. CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên liệu, chủng vi sinh và hóa chất
• 2.2. Vi sinh vật
• 2.3. Môi trường phân lập vi sinh vật
• 2.4. Dụng cụ máy móc, thiết bị
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5.1. Phương pháp công nghệ
• 2.5.2. Phương pháp vi sinh vật
• 2.5.3. Phương pháp phân tích lý hóa
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu tuyển chọn chủng vi khuẩn malolactic cho sản xuất rượu vang
• 3.1.1. Phân lập các chủng vi khuẩn malolactic tại Ninh Thuận
• 3.1.2. Xác định khả năng lên men malolactic của các chủng vi khuẩn phân lập
• 3.1.3. Xác định khả năng chịu SO2 của 02 chủng vi khuẩn malolactic phân lập được
• 3.2. Nghiên cứu quá trình lên men malolactic của Chủng NT9 và Chủng NT12 trên môi trường rượu vang non
• 3.3. Nghiên cứu khả năng tạo chất thơm của các chủng vi khuẩn malolactic
• 3.4. Nghiên cứu xác định các điều kiện tối ưu quá trình lên men malolactic
• 3.4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của chất dinh dưỡng bổ sung đến quá trình lên men malolactic
• 3.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình lên men malolactic
• 3.4.3. Ảnh hưởng của thời điểm bổ sung vi khuẩn lactic đến chất lượng rượu vang
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về vi khuẩn malolactic và rượu vang

Rượu vang là một trong những loại đồ uống có cồn phổ biến nhất trên thế giới, được sản xuất từ quá trình lên men dịch quả nho. Vi khuẩn malolactic đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện chất lượng rượu vang. Quá trình này không chỉ giúp giảm độ chua mà còn tạo ra hương vị đặc trưng cho sản phẩm. Việc nghiên cứu và tuyển chọn các chủng vi khuẩn malolactic phù hợp là cần thiết để nâng cao chất lượng rượu vang Việt Nam.

1.1. Rượu vang và quy trình sản xuất

Rượu vang được sản xuất thông qua quá trình lên men dịch nho, trong đó nấm men và vi khuẩn lactic tham gia vào quá trình chuyển hóa đường thành rượu và các sản phẩm phụ. Quy trình này bao gồm nhiều bước từ nghiền nho, lên men chính đến lên men malolactic.

1.2. Vai trò của vi khuẩn malolactic trong sản xuất rượu vang

Vi khuẩn malolactic, đặc biệt là Oenococcus oeni, có khả năng chuyển hóa axít malic thành axít lactic, giúp làm giảm độ chua và cải thiện hương vị của rượu vang. Quá trình này không chỉ làm tăng tính ổn định của sản phẩm mà còn tạo ra các hợp chất thơm đặc trưng.

II. Thách thức trong việc tuyển chọn vi khuẩn malolactic

Việc tuyển chọn vi khuẩn malolactic phù hợp gặp nhiều thách thức, bao gồm khả năng chịu đựng điều kiện môi trường khắc nghiệt và sự cạnh tranh với các vi khuẩn khác trong quá trình lên men. Các yếu tố như pH, nồng độ SO2 và nhiệt độ đều ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn malolactic.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn

Nhiệt độ, pH và nồng độ SO2 là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn malolactic. Việc kiểm soát các yếu tố này là cần thiết để đảm bảo quá trình lên men diễn ra thuận lợi.

2.2. Sự cạnh tranh giữa các vi khuẩn trong quá trình lên men

Trong quá trình lên men, vi khuẩn malolactic phải cạnh tranh với các vi khuẩn khác như Lactobacillus và Pediococcus. Sự hiện diện của các vi khuẩn này có thể ảnh hưởng đến chất lượng rượu vang cuối cùng.

III. Phương pháp nghiên cứu tuyển chọn vi khuẩn malolactic

Nghiên cứu tuyển chọn vi khuẩn malolactic được thực hiện thông qua các phương pháp phân lập và xác định khả năng lên men. Các chủng vi khuẩn được phân lập từ nguồn nguyên liệu tự nhiên và kiểm tra khả năng chịu đựng điều kiện môi trường.

3.1. Phương pháp phân lập vi khuẩn malolactic

Việc phân lập vi khuẩn malolactic từ dịch nho và môi trường lên men là bước đầu tiên trong nghiên cứu. Các chủng vi khuẩn được nuôi cấy và xác định khả năng lên men malolactic thông qua các thử nghiệm.

3.2. Xác định khả năng lên men của các chủng vi khuẩn

Khả năng lên men của các chủng vi khuẩn được xác định thông qua việc đo lường nồng độ axít malic và axít lactic trong quá trình lên men. Các chỉ số này giúp đánh giá hiệu quả của vi khuẩn trong việc chuyển hóa axít.

IV. Ứng dụng thực tiễn của vi khuẩn malolactic trong sản xuất rượu vang

Việc ứng dụng vi khuẩn malolactic trong sản xuất rượu vang đã mang lại nhiều lợi ích, bao gồm cải thiện chất lượng và hương vị của sản phẩm. Các nhà sản xuất rượu vang có thể kiểm soát quá trình lên men tốt hơn nhờ vào việc sử dụng các chủng vi khuẩn đã được tuyển chọn.

4.1. Cải thiện chất lượng rượu vang

Việc sử dụng vi khuẩn malolactic giúp giảm độ chua và tạo ra hương vị phong phú cho rượu vang. Điều này không chỉ làm tăng giá trị cảm quan mà còn nâng cao khả năng cạnh tranh của rượu vang Việt Nam trên thị trường.

4.2. Kiểm soát quá trình sản xuất

Sử dụng vi khuẩn malolactic đã được tuyển chọn giúp các nhà sản xuất kiểm soát quá trình lên men tốt hơn, giảm thiểu rủi ro tạo ra sản phẩm không đạt chất lượng. Điều này góp phần vào việc nâng cao uy tín của ngành sản xuất rượu vang trong nước.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu tuyển chọn vi khuẩn malolactic và ứng dụng trong công nghệ sản xuất rượu vang là một hướng đi quan trọng để nâng cao chất lượng sản phẩm. Tương lai của ngành sản xuất rượu vang Việt Nam sẽ phụ thuộc vào việc áp dụng các công nghệ mới và cải tiến quy trình sản xuất.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu trong ngành rượu vang

Nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện chất lượng rượu vang mà còn mở ra hướng đi mới cho ngành sản xuất rượu vang Việt Nam. Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến sẽ giúp nâng cao giá trị sản phẩm và đáp ứng nhu cầu thị trường.

5.2. Hướng phát triển trong tương lai

Tương lai của nghiên cứu vi khuẩn malolactic sẽ tập trung vào việc phát triển các chủng vi khuẩn mới và cải tiến quy trình sản xuất. Điều này sẽ giúp nâng cao chất lượng rượu vang và mở rộng thị trường tiêu thụ.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Rượu vang là một loại đồ uống có cồn được sản xuất chủ yếu từ quả nho thông qua quá trình lên men. Tại Việt Nam, thị trường rượu vang đang phát triển nhanh với mức tăng nhập khẩu khoảng 25% mỗi năm kể từ năm 2010. Tuy nhiên, chất lượng rượu vang nội địa vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu do nhiều yếu tố như màu sắc nhạt, hương vị chưa đạt chuẩn và hiện tượng lắng cặn. Ninh Thuận là vùng trồng nho chính với sản lượng lớn nhất cả nước, chủ yếu là giống nho Red Cardinal, thường dùng để ăn tươi hơn là làm rượu vang do màu sắc không hấp dẫn. Quá trình lên men malolactic (MLF) đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện chất lượng rượu vang, giúp giảm độ chua, tăng tính ổn định sinh học và tạo hương vị đặc trưng. Tuy nhiên, việc kiểm soát quá trình này trong điều kiện công nghệ sản xuất rượu vang của Việt Nam còn nhiều hạn chế. Mục tiêu nghiên cứu là tuyển chọn các chủng vi khuẩn malolactic phù hợp và ứng dụng chúng trong công nghệ sản xuất rượu vang nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2012-2014 tại Ninh Thuận và các phòng thí nghiệm của Viện Công nghiệp Thực phẩm, Đại học Quốc gia Hà Nội. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển công nghệ sản xuất rượu vang nội địa, góp phần giảm nhập khẩu và nâng cao giá trị sản phẩm trên thị trường.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về vi sinh vật lên men malolactic trong sản xuất rượu vang, bao gồm:

• Lý thuyết lên men malolactic (MLF): Quá trình chuyển hóa axit malic thành axit lactic và CO2 do vi khuẩn lactic, chủ yếu là Oenococcus oeni, xúc tác bởi hệ enzym malolacticase. MLF giúp giảm độ chua, tăng pH và tạo các hợp chất thơm như diaxetyl, axetoin, 2,3-butanediol.

• Mô hình sinh trưởng và hoạt động của vi khuẩn lactic: Phân loại vi khuẩn lactic thành nhóm lên men đồng hình và dị hình, với các đặc tính sinh lý như khả năng chịu pH thấp, nồng độ cồn cao và SO2 trong rượu vang.

• Khái niệm về ảnh hưởng của các yếu tố môi trường: pH, nhiệt độ, nồng độ cồn, SO2 và dinh dưỡng ảnh hưởng đến sự phát triển và hoạt động của vi khuẩn malolactic, từ đó ảnh hưởng đến chất lượng rượu vang.

Các khái niệm chính bao gồm: vi khuẩn malolactic, lên men malolactic, axit malic, axit lactic, diaxetyl, Oenococcus oeni, và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nghiên cứu sử dụng nguyên liệu syro nho nhập khẩu từ Ý, chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae SH09 phân lập tại Ninh Thuận, và các chủng vi khuẩn malolactic phân lập từ lá và quả nho tại Ninh Thuận.

• Phương pháp phân tích: Phân lập vi khuẩn malolactic bằng môi trường MRS có bổ sung axit malic, xác định đặc tính sinh lý (Gram, catalaza, hình thái tế bào), khả năng lên men malolactic qua đo hàm lượng axit malic và axit lactic bằng kit chuẩn enzym. Phân tích các thành phần hóa lý như pH, độ đục, axit bay hơi, axit tổng số, etanol, đường sót, SO2 tự do và tổng số, diaxetyl bằng các phương pháp chuẩn (sắc ký khí, chuẩn độ, kit enzym).

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được tiến hành từ năm 2012 đến 2014, bao gồm các giai đoạn phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn, thử nghiệm lên men malolactic trên môi trường nước nho axit và rượu vang non, đánh giá khả năng chịu SO2 và etanol, và phân tích các hợp chất thơm tạo thành.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: 20 chủng vi khuẩn lactic được phân lập từ nguyên liệu tại Ninh Thuận, trong đó 8 chủng có khả năng lên men malolactic được chọn để thử nghiệm chi tiết. Hai chủng NT9 và NT12 được lựa chọn cuối cùng dựa trên hiệu quả lên men và khả năng chịu SO2, etanol.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn malolactic: Từ 20 chủng vi khuẩn lactic phân lập được, 8 chủng có khả năng lên men malolactic được chọn. Trong đó, chủng NT9 và NT12 có khả năng phân giải axit malic cao nhất với hàm lượng axit malic còn dư lần lượt là 0,28 g/l và 0,20 g/l sau lên men, thời gian lên men ngắn (23-24 ngày).

2. Khả năng chịu SO2 và etanol: Chủng NT12 có khả năng chịu SO2 (100 mg/l K2S2O5) và etanol (14% v/v) tốt hơn chủng NT9, với hàm lượng axit malic còn lại sau lên men chỉ 0,14 g/l so với 1,45 g/l của NT9. Thời gian lên men của NT12 cũng ngắn hơn (25 ngày so với 30 ngày).

3. Hiệu quả lên men malolactic trên môi trường rượu vang non: Chủng NT12 tiếp tục thể hiện khả năng phân giải axit malic tốt hơn (0,12 g/l còn dư) so với NT9 (0,75 g/l). Hàm lượng axit lactic tạo thành của NT12 là 1,64 g/l, cao hơn đáng kể so với 0,95 g/l của NT9.

4. Ảnh hưởng đến các hợp chất thơm: Chủng NT12 tạo ra hàm lượng diaxetyl (0,27 mg/l) cao hơn NT9 (0,25 mg/l), trong khi hàm lượng axit axetic của NT12 thấp hơn (0,25 g/l so với 0,35 g/l). Điều này cho thấy NT12 tạo ra hương thơm đặc trưng tích cực mà không gây mùi bơ quá mức, phù hợp với sản xuất rượu vang đỏ.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy chủng vi khuẩn malolactic NT12 là ứng viên phù hợp nhất để ứng dụng trong công nghệ sản xuất rượu vang tại Việt Nam. Khả năng phân giải axit malic nhanh và triệt để giúp giảm độ chua, tăng tính ổn định sinh học của rượu vang. Khả năng chịu SO2 và etanol cao giúp vi khuẩn tồn tại và hoạt động hiệu quả trong môi trường rượu vang non có điều kiện khắc nghiệt. Hàm lượng diaxetyl tạo ra phù hợp với ngưỡng cảm nhận, góp phần tạo hương thơm đặc trưng mà không gây mùi bơ quá mức, điều này đồng thuận với các nghiên cứu quốc tế về vai trò của vi khuẩn malolactic trong việc điều chỉnh hương vị rượu vang. So với phương pháp lên men malolactic tự phát truyền thống, việc sử dụng chủng vi khuẩn thuần khiết như NT12 giúp rút ngắn thời gian lên men từ vài tháng xuống còn khoảng 3-4 tuần, đồng thời kiểm soát chất lượng sản phẩm tốt hơn. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hàm lượng axit malic và axit lactic trước và sau lên men của các chủng, cũng như bảng phân tích các hợp chất thơm để minh họa sự khác biệt về chất lượng rượu vang.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng chủng vi khuẩn malolactic NT12 trong sản xuất rượu vang: Khuyến nghị các nhà sản xuất rượu vang tại Việt Nam sử dụng chủng NT12 để cấy giống trong quá trình lên men malolactic nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm thời gian lên men và tăng tính ổn định sinh học. Thời gian thực hiện: ngay trong các vụ sản xuất tiếp theo.

2. Tối ưu hóa điều kiện lên men malolactic: Đề xuất kiểm soát chặt chẽ các yếu tố môi trường như pH (khoảng 3,0-3,5), nhiệt độ (25°C), nồng độ SO2 và etanol để tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn malolactic phát triển và hoạt động hiệu quả. Chủ thể thực hiện: bộ phận kỹ thuật và quản lý sản xuất.

3. Phát triển quy trình nuôi cấy vi khuẩn malolactic: Xây dựng quy trình nuôi cấy vi khuẩn malolactic thuần khiết, bao gồm bước thích nghi vi khuẩn trong môi trường giàu dinh dưỡng có bổ sung cồn để giảm sốc khi đưa vào rượu vang non. Thời gian thực hiện: 3-6 tháng để hoàn thiện quy trình.

4. Đào tạo và chuyển giao công nghệ: Tổ chức các khóa đào tạo cho kỹ thuật viên và nhà sản xuất về kỹ thuật tuyển chọn, nuôi cấy và ứng dụng vi khuẩn malolactic trong sản xuất rượu vang. Chủ thể thực hiện: các viện nghiên cứu, trường đại học và doanh nghiệp sản xuất rượu vang.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà sản xuất rượu vang trong nước: Giúp cải tiến công nghệ sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm thời gian lên men và tăng tính ổn định của rượu vang.

2. Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành vi sinh vật học và công nghệ thực phẩm: Cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu thực nghiệm để phát triển các nghiên cứu tiếp theo về vi khuẩn malolactic và công nghệ lên men rượu vang.

3. Chuyên gia và kỹ thuật viên trong ngành công nghiệp rượu vang: Hỗ trợ trong việc lựa chọn chủng vi khuẩn phù hợp, tối ưu hóa quy trình lên men và kiểm soát chất lượng sản phẩm.

4. Doanh nghiệp cung cấp chế phẩm vi sinh và nguyên liệu cho ngành rượu vang: Tham khảo để phát triển các sản phẩm chế phẩm vi khuẩn malolactic phù hợp với điều kiện sản xuất trong nước.

Câu hỏi thường gặp

1. Vi khuẩn malolactic là gì và vai trò của chúng trong sản xuất rượu vang?
   Vi khuẩn malolactic, chủ yếu là Oenococcus oeni, chuyển hóa axit malic thành axit lactic và CO2 trong quá trình lên men malolactic, giúp giảm độ chua, tăng tính ổn định và tạo hương vị đặc trưng cho rượu vang.

2. Tại sao cần tuyển chọn chủng vi khuẩn malolactic phù hợp?
   Chủng vi khuẩn phù hợp có khả năng chịu được điều kiện khắc nghiệt như pH thấp, nồng độ cồn cao và SO2, giúp quá trình lên men diễn ra hiệu quả, rút ngắn thời gian và nâng cao chất lượng rượu vang.

3. Làm thế nào để đánh giá khả năng lên men malolactic của một chủng vi khuẩn?
   Đánh giá dựa trên khả năng phân giải axit malic, tạo axit lactic, thời gian lên men, khả năng chịu SO2 và etanol, cũng như ảnh hưởng đến các hợp chất thơm như diaxetyl trong môi trường rượu vang.

4. Quá trình lên men malolactic ảnh hưởng như thế nào đến hương vị rượu vang?
   Quá trình này tạo ra các hợp chất thơm như diaxetyl, axetoin, góp phần tạo mùi bơ, hạt dẻ và làm mềm vị chua, đồng thời giảm mùi rau và mùi không mong muốn, làm tăng giá trị cảm quan của rượu vang.

5. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu này trong sản xuất rượu vang thương mại không?
   Có, việc sử dụng chủng vi khuẩn malolactic thuần khiết như NT12 giúp kiểm soát quá trình lên men, nâng cao chất lượng sản phẩm và rút ngắn thời gian sản xuất, phù hợp với quy mô sản xuất thương mại.

Kết luận

• Đã phân lập và tuyển chọn thành công chủng vi khuẩn malolactic NT12 có khả năng lên men malolactic mạnh, chịu được SO2 và etanol trong môi trường rượu vang non.
• Chủng NT12 phân giải axit malic hiệu quả, tạo ra axit lactic và diaxetyl với hàm lượng phù hợp, góp phần nâng cao chất lượng hương vị rượu vang.
• Ứng dụng chủng vi khuẩn NT12 giúp rút ngắn thời gian lên men malolactic từ vài tháng xuống còn khoảng 3-4 tuần, tăng tính ổn định sinh học và cảm quan sản phẩm.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và công nghệ để phát triển công nghệ sản xuất rượu vang nội địa chất lượng cao, giảm nhập khẩu và tăng giá trị kinh tế.
• Đề xuất triển khai ứng dụng chủng vi khuẩn NT12 trong sản xuất rượu vang tại các vùng trồng nho chính của Việt Nam, đồng thời phát triển quy trình nuôi cấy và đào tạo kỹ thuật viên.

Các nhà sản xuất rượu vang nên phối hợp với viện nghiên cứu để thử nghiệm và áp dụng chủng vi khuẩn NT12 trong quy trình sản xuất thực tế, đồng thời tiếp tục nghiên cứu tối ưu hóa điều kiện lên men malolactic nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Rượu vang là đồ uống có cồn được sản xuất từ quá trình lên men dịch quả nói chung mà phổ biến nhất là từ quả nho. Do nho là loại quả có thành phần hoá học thích hợp cho nấm men phát triển và có hương thơm đáp ứng được những yêu cầu cho sản xuất rượu vang chất lượng cao. Trải qua lịch sử hình thành và phát triển lâu đời, rượu vang nho với nồng độ rượu vừa phải từ 10-14%v là đồ uống có lợi cho sức khỏe của con người với giá trị dinh dưỡng cao, hương vị thơm ngon rất được ưa chuộng ở khắp nơi trên thế giới. Từ nhiều năm nay, rượu vang nho đã trở thành thức uống phổ biến ở nước ta.

Thị trường rượu vang trong nước rất phát triển, tuy nhiên vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu cả về chất và lượng. Theo số liệu của Tổng cục thống kê, kể từ năm 2010 đến nay, rượu vang nhập khẩu đã tăng khoảng 25%/ năm. Trong đó, Ninh Thuận được biết đến là vùng trồng nho chính có sản lượng lớn nhất cả nước, hiện trồng chủ yếu là giống nho Red Cardinal thường dùng để ăn tươi hơn là để lên men rượu vì cho màu sắc nhạt, không hấp dẫn. Do vậy, chất lượng rượu vang Việt Nam hiện nay chưa thật cao khi so sánh với rượu vang nhập khẩu do hương và vị sản phẩm chưa đạt tiêu chuẩn, màu sắc dễ bị nâu hoá, sản phẩm bị lắng cặn…Với tiềm năng về thị trường lớn như ở nước ta, việc cải tiến công nghệ để sản xuất rượu vang nho là vấn đề đang rất được quan tâm.

Nhiều nước trên thế giới đã giải quyết được vấn đề này bằng những nghiên cứu hoàn thiện công nghệ sản xuất rượu vang nho đi sâu làm rõ các cơ chế như: sự chuyển hóa các thành phần trong nho thành các chất thơm trong rượu vang, tác động của điều kiện môi trường đến sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn malolactic trong quá trình lên men malolactic[26, 27]…Quá trình lên men rượu vang là quá trình lên men thực hiện chủ yếu nhờ nấm men và một phần bởi vi khuẩn lactic có mặt trên quả nho hoặc trên thiết bị làm rượu. Nấm men sử dụng hệ enzym của mình để chuyển hóa glucoza và một số đường khác thành rượu và các sản phẩm phụ khác (rượu bậc cao, este, các axít hữu cơ.), trong khi đó vi khuẩn lactic chuyển hóa axít malic thành axít lactic và CO2 bằng quá trình lên men malolactic. Lên men malolactic đóng vai trò quan trọng trong sản xuất rượu vang đỏ và 1 số loại vang 1 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] trắng, đây là một quá trình không thể thiếu trong việc làm biến đổi các thành phần hóa học, mang lại cho rượu vang những hương vị đặc trưng. Với điều kiện, công nghệ sản xuất rượu vang của Việt Nam hiện nay, việc phân lập và tuyển chọn một số chủng vi khuẩn lactic để tối ưu hóa quá trình lên men malolactic là rất cần thiết.

Điều này đã giúp các nhà sản xuất rượu vang kiểm soát quá trình sản xuất rượu vang được tốt hơn, giảm rủi ro tạo ra các sản phẩm hỏng hoặc có chất lượng không ổn định, đồng thời làm đa dạng các chủng loại rượu vang phục vụ cho nhu cầu người tiêu dùng. Từ đó mở ra hướng nghiên cứu mới cho công nghệ sản xuất rượu vang nho chất lượng cao của Việt Nam giải quyết những vấn đề thực tiễn của ngành sản xuất rượu vang trong nước.Vì vậy, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu tuyển chọn vi khuẩn malolactic và ứng dụng trong công nghệ sản xuất rượu vang”. 2 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu chung về rƣợu vang 1.1 Vài nét về rượu vang Rượu vang là thức uống có cồn được sản xuất bằng phương pháp lên men không chưng cất từ dịch nho. Nhờ tác nhân lên men (lên men một giai đoạn) hoặc nhờ nấm men và vi khuẩn lactic (lên men hai gian đoạn) đã tạo cho rượu vang có hương vị đặc trưng, cũng như giá trị dinh dưỡng cao hơn hẳn các loại rượu khác.

Thuật ngữ “Rượu vang”- tiếng la tinh là “vinum”, được bắt nguồn từ chữ “vinea”, có nghĩa là cây nho. Trước tiên việc sản xuất rượu vang được tiến hành bằng cách ép lấy dịch quả nho, sau đó lên men hoàn toàn tự nhiên trong các hang đá. Người La Mã có công truyền bá nghề trồng nho làm rượu sang Pháp Marseilles từ thế kỉ II, sau đó là vùng Champagne và Monselle Valley vào khoảng thế kỉ IV. Pháp bắt đầu xuất khẩu rượu vang sang Anh và Đức vào thế kỉ XII.

Vào năm 1857, lần đầu tiên trong lịch sử, Louis Pasteur công bố những nghiên cứu về quá trình lên men, xác định rõ vai trò quan trọng của nấm men trong quá trình lên men rượu và sự biến đổi hoá sinh trong quá trình lên men của nấm men [8]. Đến nay đã có hàng trăm loại rượu vang khác nhau đáp ứng được nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng. Phân loại rượu vang được dựa trên màu sắc: vang màu và vang trắng, trong các loại vang màu thì rượu vang đỏ có giá trị cao nhất. Ngày nay nguyên liệu chế biến rượu vang được mở rộng ra các loại nguyên liệu quả khác nhau, phong phú về màu sắc và chất lượng.

Trải qua nhiều thế kỷ, rượu vang đã khẳng định vai trò của nó với sức khỏe con người. Louis Pasteur đã nhiều lần khẳng định: “Rượu vang là loại đồ uống rất vệ sinh và rất có lợi cho sức khoẻ”. Khoa học hiện nay đã phát hiện trong rượu vang đỏ có chứa chất trans-resveratrol là một chất chống oxi hóa, gặp trong vỏ của quả nho đỏ (vỏ mỗi quả chứa khoảng 2µg trans-resveratrol). Các polyphenol trong Chất này có tác dụng trung hòa các tác nhân oxi hóa, chẳng hạn các gốc tự do được tạo thành trong quá trình trao đổi chất bình thường của tế bào.

Các gốc tự do này sẽ gây hư hại mô nếu không nhanh chóng được loại bỏ. Chính tác dụng nói trên của 3 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] trans-resveratrol đã góp phần làm giảm nguy cơ tử vong do bệnh nhồi máu cơ tim ở người [30].2 Công nghệ sản xuất rượu vang [7, 8, 12] Lên men là một quá trình trao đổi chất dưới tác dụng của các enzyme tương ứng. Tùy theo sản phẩm tích tụ sau quá trình lên men mà người ta chia các kiểu lên men khác nhau. Có hai hình thức lên men chính là lên men yếm khí và lên men hiếu khí.

Lên men rượu là quá trình lên men yếm khí với sự có mặt của nấm men, chúng sẽ chuyển hóa đường thành ethanol và CO2. Thực chất đây là quá trình oxi hoá - khử có mặt các enzyme của nấm men. Năng lượng sinh ra phục vụ cho hoạt động sống của nấm men hoặc bị tiêu hao dưới dạng nhiệt [7]. Sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình lên men có thể dẫn tới sốc nhiệt làm ảnh hưởng tới hoạt tính của nấm men.

Do vậy giữ nhiệt độ ổn định trong quá trình lên men là một yếu tố quan trọng giúp quá trình lên men được hoàn thành. Nấm men nhạy cảm nhất với nhiệt độ trong giai đoạn đầu phát triển và nhân lên và nó trở nên chống chịu tốt hơn trong giai đoạn sau. Do vậy đối với lên men rượu vang thì giai đoạn đầu của quá trình lên men nên duy trì ở nhiệt độ 18-22oC và sau đấy cho phép tăng dần lên [7, 12]. Nhiệt độ lên men ban đầu quá cao có thể là nguyên nhân gây ra hiện tượng ì ở cuối quá trình lên men.

Quá trình lên men rượu chia làm hai thời kỳ chính: - Thời kỳ phát triển sinh khối: giai đoạn này với sự có mặt của oxy, tế bào nấm men phát triển sinh khối. - Thời kỳ lên men chuyển đường thành rượu và CO2: giai đoạn này nấm men hấp thụ các chất dinh dưỡng và sử dụng các enzyme sẵn có của mình thực hiện xúc tác sinh học trong quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống, tạo thành rượu và CO2. Sản phẩm thu hồi của quá trình lên men rất phức tạp. Ngoài ethanol còn nhiều chất khác như este, rượu bậc cao, các axit hữu cơ, glycerol, dầu fusel.

Tỷ lệ các sản phẩm phụ này phụ thuộc vào điều kiện của môi trường lên men. 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Trong quá trình này, nấm men chuyển hóa đường thành rượu và giải phóng CO2 dưới tác dụng xúc tác của enzyme do nấm men tạo ra theo con đường Enol- pyruvat [7]. Nho đỏ Nghiền/chà tách cuống Cuống SO2 Sulfite hóa Ngâm Tách dịch nho rỉ Tách cặn Cặn Nấm men Hiệu chỉnh thành phần dich nho Hoạt hóa nấm men Lên men Vi khuẩn lactic Lên malolactic Ủ rượu Ổn định rượu Làm trong Cặn Rót sản phẩm Rượu Vang 5 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.1 Quy trình công nghệ sản xuất rƣợu vang đỏ trên thế giới. Trong quả nho và nhiều loại quả khác, hầu như chỉ có đường khử glucoza, fructoza.

Vì vậy nếu sử dụng dịch lên men hoàn toàn từ dịch ép quả thì quá trình lên men rất thuận lợi. Sản phẩm thu hồi của quá trình lên men rất phức tạp. Ngoài etanol, còn có nhiều các hợp chất khác như este, rượu bậc cao, các axít hữu cơ, glyxerol. Este: Các este được cho là có ý nghĩa lớn nhất đối với sự hình thành hương vị rượu vang [40].

Mùi quả đặc trưng của vang chủ yếu nhờ vào một hỗn hợp của hexyl axetat, etyl caprilat. Este có mặt nhiều nhất trong rượu vang là etyl axetat. Nó được hình thành trong quá trình lên men và trong quá trình lưu giữ ở thùng gỗ sồi. Ngưỡng cảm nhận của etyl axetat là 160 mg/l [41].

Trên ngưỡng này, nó ảnh hưởng xấu đến hương vị của rượu nhưng ở nồng độ thấp hơn thì nó lại đóng góp tích cực vào giá trị cảm quan của vang. Rượu bậc cao: Rượu bậc cao được hình thành trong quá trình lên men rượu và đạt tới nồng độ từ 150-550 mg/l [41]. Rượu bậc cao và các este của nó đóng vai trò quan trọng đến việc tạo hương cho rượu. Các rượu bậc cao chủ yếu là các isobutyl và các amyl alcohol.

Ở nồng độ thấp hơn 300 mg/l, nó tạo hương rất tốt cho rượu nhưng ở nồng độ cao hơn, hương của nó không chấp nhận được. Các axít hữu cơ: Các axít hữu cơ có tác dụng làm bền và nâng cao giá trị cảm quan của rượu, đặc biệt là rượu vang trắng [31]. Đặc tính bảo quản của nó cũng làm tăng độ bền hóa lý và vi sinh vật của rượu vang.