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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.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.