Mở đầu này có thể xảy ra tự phát trong thời gian lưu trữ rượu hoặc được điều khiển bởi các tác nhân vi sinh vật [37]. Ở Việt Nam, hầu hết các sản phẩm rượu vang đều chỉ trải qua 2 giai đoạn, đó là giai đoạn lên men rượu và lên men phụ nhằm lắng trong cũng như ổn định chất lượng rượu vang mà không có quá trình lên men malolactic. Chính điều này cũng đã góp phần làm hạn chế chất lượng cũng như mùi vị của sản phẩm, đặc biệt là đối với những loại quả có hàm lượng acid malic cao. Để cải tiến kỹ thuật sản xuất rượu thì một trong những kỹ thuật đang được quan tâm nhiều đó là kỹ thuật cố định tế bào vi sinh vật trên chất mang.
Ưu điểm lớn nhất của tế bào cố định là có thể chủ động điều khiển được quá trình lên men, đồng thời tế bào sau khi cố định cũng có thể tái sử dụng nhiều lần và không lẫn vào sản phẩm. 2 Chương 2: Tổng quan tài liệu CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu về chanh dây 2.1 Nguồn gốc Có khoảng 400 loại chanh dây được trồng ở các nước nhiệt đới, nhưng chỉ có 30 loại ăn được. Chanh dây là loại trái cây có hình quả trứng, mọc chủ yếu ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt. Loài cây này có nguồn gốc ở Brazil, được nhập vào Việt Nam khoảng đầu thế kỷ 20, được trồng ở Lâm Đồng, Kontum, Gia Lai, Đắk Lắk… để lấy quả làm nước giải khát, làm cảnh và che bóng mát.
Đến nay, một số tỉnh đồng bằng sông Cửu Long như: Hậu Giang, Cần Thơ, An Giang, Kiên Giang…cũng bắt đầu phát triển trồng chanh dây để lấy quả cung ứng cho nhu cầu thị trường.2 Đặc điểm sinh học Cây chanh dây còn gọi là dây mát, mát mát, dây lạc tiên trứng, dây chùm bao trứng, tên khoa học Passiflora edulis Sims, thuộc họ Lạc tiên (Passifloraceae). Chanh dây là một loại dây leo, thân nhỏ, hình trụ có rãnh dọc, nhiều lông thưa. Cây mọc leo có khi dài tới hàng chục mét. Hoa mọc ở kẽ lá, màu trắng hồng, đài 5 cánh màu xanh lục, cánh hoa dài 2 – 2.5 cm; tràng 5 cánh rời nhau, xếp xen kẽ với các lá đài; tràng phụ do 4 – 5 hàng sợi trắng, gốc tím; cuống nhụy dài 1.
Quả mọng, hình cầu hoặc hình trứng, da trơn hoặc nhăn nhăn nhẹ, rộng 4 – 6 cm, vỏ màu tím đỏ hoặc màu vàng. Bên ngoài trái cây chứa nhiều nước vị chua chua ngọt ngọt, thơm nhẹ nhàng, với vô số hạt nhỏ. 3 Chương 2: Tổng quan tài liệu Hình 2. 1 Trái chanh dây [47].
Người ta thường chỉ trồng chanh dây cho trái màu nâu tím, hoặc loại trái màu vàng, chịu được nóng. Có thể trồng cây bằng cách gieo hạt, giâm cành hoặc chiết ghép. Cây chanh dây rất dễ trồng, ưa đất khô ráo, cần ít nước, thậm chí sống được cả nơi sỏi đá hoặc đất cát. Cây đạt độ trưởng thành ở 12 tháng tuổi, có thể vươn dài tới 15 m, cho thu hoạch tốt trong vòng 5 – 6 năm, mỗi năm từ tháng 10 đến tháng 4, nhưng thường sau 4 năm người ta lại thay cây mới.3 Thành phần hóa học Chanh dây có hàm lượng đường vừa phải (8.5g glucide/100g), thấp hơn một số loại trái cây thông thường khác (trung bình là 9 – 12g/100g), nhưng phần lớn lượng đường này là fructose có độ ngọt cao (so với đường saccharose), vì vậy chanh dây vẫn có vị ngọt, mặc dù nó còn chứa các loại axit hữu cơ, chủ yếu là axit citrique (3.9g/100g, ít chua hơn trái chanh).
Ngoài ra, trong chanh dây còn có một tỉ lệ chất nhất định proteine, lipide, các chất khoáng và chất vi lượng như sắt, phốtpho, kẽm, magnesium,… nhiều loại vitamin, đặc biệt là vitamin C và nhất là chất xơ (fibre); về 4 Chương 2: Tổng quan tài liệu năng lượng cung cấp, chanh dây tương đương với xoài, sơri; về magnesium, tương đương với chuối… Các acid amin gồm có: prolin, valin, tyrosin, treonin, glycin, leucin, arginin. Hạt có chứa nhiều dầu béo ăn được. Thành phần dinh dưỡng trong 100g “thịt” quả: Ca P Fe Vitamin Vitamin Chất xơ Protein Glucid Lipid (mg) (mg) (mg) A (IU) C (mg) (g) (g) (g) (g) Hàm 4-17 35-64 0.3 lượng [35] Tỷ lệ đường trong chanh dây: Thành phần (%) Loại chanh dây Fructose Glucose Saccharose Đỏ tía 33.4 [35] Hàm lượng acid có trong chanh dây: Loại chanh Acid (%) dây citric malic lactic malonic succinic ascorbic Đỏ tía 13.4 Ứng dụng Nhờ hương vị phong phú, chanh dây thường đựơc ép lấy nước để làm sirô giải khát hoặc chế biến các loại thực phẩm, thức uống… Ngoài ra, chanh dây còn có tác dụng an thần, gây ngủ nhẹ, giảm sự lo âu hồi hộp, hạ huyết áp (nhẹ), dịu các cơn co giật (trong cơn động kinh), giảm cơn đau bụng cơ năng và đau bụng kinh [52]. 5 Chương 2: Tổng quan tài liệu 2.2 Lên men rượu vang 2.1 Giới thiệu sơ lược về rượu vang Rượu vang là loại đồ uống có cồn, tạo ra từ quá trình lên men dịch nho tươi.
Khi quá trình lên men kết thúc, người ta không chưng cất mà để lắng trong tự nhiên, gạn lọc và hoàn thành sản phẩm. Đây là một thức uống có giá trị dinh dưỡng cao, hương vị thơm ngon và có lợi cho sức khỏe con người khi dùng một cách điều độ. Ngoài thành phần chủ yếu là nước (chiếm từ 65% đến 85%), rượu nho còn chứa nhiều hợp chất khác: các hợp chất vô cơ, hợp chất hữu cơ gồm rượu (chủ yếu là rượu etylic, rượu glycerol), acid hữu cơ, polyphenol (gồm anthocyane (chất màu thực vật: xanh da trời, tím hoa cà), và chất chát), enzyme, vitamin. Hàm lượng đường của rượu biến đổi từ 4.
Việc làm rượu vang bắt đầu ngay từ khi con người sống gần các cây nho hoang dã, vào khoảng 4000 năm trước công nguyên, bắt đầu ở Caucase rồi sau đó là Mésopotamie. Ngày nay rượu vang được ưa chuộng trên khắp thế giới, đặc biệt là ở các nước Châu Âu. 1: Một số nước sản xuất rượu vang hàng đầu thế giới Thứ tự Nước Sản lượng (tấn) 1 France 5,329,449 2 Italy 5,056,648 3 Spain 3,934,140 4 USA 2,232,000 5 Argentina 1,564,000 6 China 1,300,000 7 Australia 1,274,000 8 South Africa 1,157,895 9 Germany 1,014,700 10 Chile 788,551 [58] 6 Chương 2: Tổng quan tài liệu 2.2 Tác nhân vi sinh vật Lên men rượu thường được chia thành 2 giai đoạn: Lên men chính ở nhiệt độ 20-30oC khoảng 10 ngày hoặc dài hơn, quá trình lên men chính hoạt động nhờ các loại nấm men Saccharomyces và lên men phụ ở nhiệt độ 15 – 18oC, quá trình lên men malolactic được tiến hành sau quá trình lên men chính. Cấu tạo của tế bào nấm men: nấm men là vi sinh vật đơn bào thuộc nhóm Eukaryote, tế bào có dạng hình ovan, dạng bụi hoặc dạng bông, sinh sản bằng cách nảy mầm hoặc sinh sản tách đôi, phát triển tốt ở nhiệt độ 18 – 25oC, ức chế sinh sản ở nhiệt độ 35oC và ở 40oC thì ngưng sinh sản.
pH tối thích là 4 – 6, do đó trong sản xuất rượu vang người ta thường chuẩn bị dịch quả có pH từ 3 – 3. Tế bào có cấu tạo rất phức tạp gồm có màng tế bào, màng tế bào chất, tế bào chất, nhân không bào, các hạt dự trữ như glycogen, voluten,. Trong tế bào còn có ribosome nơi tổng hợp protein và ty thể nơi xảy ra quá trình oxy hóa khử cung cấp nguồn năng lượng cho tế bào. 2 Hình thái nấm men Saccharomyces cerevisiae [55][57].
Thành phần hóa học và dinh dưỡng của nấm men: Thành phần hóa học và dinh dưỡng của nấm men phụ thuộc chủng giống, môi trường, trạng thái sinh lý cũng như điều kiện nuôi cấy. Men ép chứa trung bình 75% nước, 25% chất khô. Các chất khô của nấm men bao gồm những thành phần sau: protid 30 – 50%, glucid 24 – 40%, lipid 2 – 5%, khoáng 5 – 11% [36]. Yêu cầu của chủng nấm men trong quá trình lên men này là: phát triển nhanh trong dịch đường lên men, có thể lên men ở môi trường có nồng độ acid cao và độ cồn cao.
7 Chương 2: Tổng quan tài liệu 2.3 Cơ sở hóa sinh Lên men rượu là một quá trình sinh học, dựa trên cơ sở hóa sinh xảy ra trong quá trình lên men các loại nước quả dưới tác dụng của các enzyme của nấm men, trong đó từ cơ chất ban đầu là các dạng đường lên men được sẽ chuyển hóa thành ethanol và khí CO2 thông qua hoạt động trao đổi chất của một số vi sinh vật đặc biệt (nấm men, trực khuẩn) ở điều kiện kị khí. Cơ chế của quá trình này có thể được tóm tắt theo sơ đồ sau: Sơ đồ 2. 1 Cơ chế lên men ethanol [58]. 8 Chương 2: Tổng quan tài liệu 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men Ảnh hưởng của nhiệt độ Nấm men Saccharomyces cerevisiae thích hợp lên men ở nhiệt độ tối ưu là 28 – 320C.
Nếu lên men ở nhiệt độ thấp 20 – 220C, thời gian lên men sẽ kéo dài. Tuy nhiên, nhiệt độ này sẽ hạn chế sự phát triển của tạp khuẩn. Ở nhiệt độ 33 – 350C, hoạt tính của nấm men sẽ giảm và điều kiện thuận lợi để vi khuẩn, nấm men hoang dại phát triển mạnh. Ở nhiệt độ 300C, nấm men hoang dại phát triển mạnh hơn nấm men S.cerevisiae 2 – 3 lần, còn ở nhiệt độ 35 – 380C chúng phát triển nhanh gấp 6 – 8 lần.
Mặt khác, khi lên men rượu ở nhiệt độ cao sản phẩm sẽ tạo ra nhiều este, aldehyt, CO2…Ở 400C, phần lớn nấm men sẽ ngừng sinh trưởng [40]. Ảnh hưởng của pH Nồng độ ion H+ trong canh trường có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của nấm men. Chúng có khả năng làm thay đổi điện tích các chất tham gia cấu tạo màng tế bào, làm tăng hoặc giảm mức độ thẩm thấu các chất dinh dưỡng cũng như chiều hướng của quá trình lên men. Mỗi vi sinh vật chỉ hoạt động trong một trạng thái ion nhất định, trạng thái này phụ thuộc vào pH của môi trường.
Trong điều kiện lên men rượu, pH tối ưu để tạo thành ethanol là 4. Nếu tăng pH thì rất dễ bị nhiễm khuẩn, glycerin sẽ tạo ra nhiều hơn, do đó sẽ làm giảm hiệu suất lên men.2 nấm men tuy phát triển chậm hơn so với pH ở 4.0 nhưng tạp khuẩn hầu như không phát triển [40]. Khi nấm men đã phát triển nhanh và đủ mạnh, ta tăng pH đến giá trị tối ưu cho nấm men phát triển về điều kiện tối ưu.