Đề tài Công nghệ sản xuất rượu vang

Cuống nho chiếm 3 – 6 % m/m cuống nho % m/m nước 78-80 đường 0.5-1.5 axit hữu cơ 0.5-1.6 pH 4-4.5 tannin 2-7 chất khoỏng 2-2.5 Hợp chất chứa nitơ 1-1.5 + Quả nho chiếm 94 – 97 % m/m trong đú : vỏ 9.6% và hạt 4.4 % vỏ nho hạt nho nước 78 - 80 25 - 45 đường 34 - 36 axit hữu cơ 0.8 - 1.6 0.5 - 1.6 antoxvan 0 - 0.5 4 - 4.5 tannin 0 - 4-3 4 - 10 chất khoỏng 1.5 - 2 2 - 4 h/c chứa nitơ 1.5 - 2 4 - 6.5 sỏp 1 - 2 chất bộo 13 - 20 Bờn cạnh nho thỡ cũn cú nhiều nguồn cú thể dựng để sản xuất rượu vang như : tỏo, mơ, dứa, vải... Cỏc thành phần húa học của cỏc loại quả như sau : TấN QUẢ NƯỚC PROTEIN AXIT H/CƠ GLUXIT cam 88.0 0.8 1.0 0.9 dõu 87.0 1.0 1.0 6.2 dứa 87.0 0.7 0.4 13.6 đào 87.9 0.6 0.8 9.6 mận 85.1 0.7 0.8 13.5 mơ 88.6 1.3 2.0 12.1 nho ngọt 73.1 0.4 0.8 14.8 nho ta 79.7 0.4 1.7 1.7 xoài 82.6 0.6 1.2 15.9 tỏo mốo 76.9 1.6 0.8 11.5 vải 82.1 0.8 0.9 16.5 Túm lại những loại quả nếu cú chứa lượng đường, protein, vitamin, muối khoỏng, và khụng chứa nhiều cỏc chất độc hại cho quỏ trỡnh phỏt triển của nấm men đều cú thể là nghuyờn liệu sản xuất vang. Ở VỆT NAM do điều kiện trồng nho khụng phỏt triển như cỏc nước khỏc nờn việc sử dụng cỏc loại quả khỏc luụn là mục tiờu chớnh trong quy trỡnh sản xuất rượu vang. II.NẤM MEN Cỏc tiờu chớ lựa chọn nấm men Để sản xuất rượu vang đạt chất lượng thỡ nấm men dúng một vai trũ khụng kộm phần quan trọng so với việc lựa chọn nho. Lựa chọn nấm men phải đảm bảo cỏc chỉ tiờu sau đõy: khả năng lờn men tốt trong mụi trường cú nồng độ đường cao cho nồng độ cồn cao cú thể lờn men kiệt đường ( độ đường sút thấp) chịu được độ cồn cao, độ axit cao tạo cho sản phẩm hương vị thơm ngon đặc trưng, khụng nhiểm mựi lạ, khụng tạo vỏng trờn bề mặt cú khả năng dể kết lắng tốt và làm trong dịch đường nhanh, đồng thời chịu được chất sỏt trựng... Nấm men dựng trong sản xuất rượu vang cú trong tự nhiờn, trờn bề mặt quả, trờn cành, trờn lỏ nho. Hoặc nấm men tỡm thấy trờn cỏc thiết bị sản xuất, trong mụi trường làm vang, hay từ nấm men thuần chủng được bổ sung vào. Trong quỏ trỡnh lờn men tự nhiờn: + Saccharomyces ellisoideus: lờn men cho độ rượu cao + Schizosaccharomyces pombe: lờn men tạo rượu cồn đồng thời phõn giải axit malic làm vang cú vị chỏt + Kloeckera apiculata: lờn men tạo 4 – 5% (v/v) Lờn men tự nhiờn khú kiểm soỏt, do vậy chất lượng rượu khụng ổn định Vỡ vậy việc lựa chọn nấm men được đưa từ bờn ngoài vào để kiểm soỏt quỏ trỡnh lờn men là vụ cựng quan trọng dưới đõy xin giới thiệu một số chủng nấm men dựng trong lờn men rượu vang : Saccharomyces vini (ellipsoideus) Do Hansen phõn lập năm 1883 từ nho + Cú thể lờn men đường sacaroza (cú enzim invertaza) + Chịu được độ cồn cao 17 – 18% (v/v) + Cú khả năng kết lắng nhanh nờn dễ làm trong vang + Tạo cho sản phẩm hương vị thơm ngon đặc trưng + Là chủng nấm men đựợc sử dụng nhiều ở Việt Nam Saccharomyces oviformis Phõn lập từ quả nho cho lờn men tự nhiờn + Cú thể lờn men với độ đường cao + Chịu được độ cồn cao 17 – 18% (v/v) + Lờn men kiệt đường + Lờn men dịch quả cú hàm lượng đường cao để chế rượu vang khụ cho chất lượng cao Saccharomyces chevalieri + Phõn lập từ quả nho, nước dừa hoặc nước cọ + Cú thể lờn men đường sacaroza (cú enzim invertaza) + Chịu được độ cồn cao 16% (v/v) Saccharomyces bayanus Phõn lập ở vung Jura (Phỏp) + Chịu được độ cồn cao + Sử dụng được glixerin khi cạn đường Loại nấm men thường được sử dung rộng rải trong sản xuất rượu vang đú là : Saccharomyces ceravisiae Phõn loại Tờn Giới Fungi Nghành Ascomycotina Dưới nghành Saccharomycotina Dớp Saccharomycetes Bộ Saccharomycetales Bọ Saccharomycetaceae Giống Saccharomyces Loài S.cerevisiae Đặc điểm của Saccharomyces ceravisiae :ễOovv Dựng trong sản xuất bỏnh mỡ và trong sản xuất vang Được phõn lập từ vỏ quả nho. Lờn men cho hàm lượng đường cao, tạo sản phẩm hương vị thơm ngon đặc trưng. Cú khả năng kết lắng khỏ nhanh nờn dể dàng làm trong rượu. Chịu được độ cồn cao 18 – 20% (v/v) Là loại nấm men tế bào cú dạng hỡnh trứng, chiều rộng 5 micromet, chiều dài 10 micromet. Sinh sản bằng hỡnh thức nảy chồi, cú khi sinh sản bằng hỡnh thức phõn chia đặc biệt trong điều kiện nồng độ rượu cao nú vẩn cú khả năng sống sút. Là chủng nấm men đựợc sử dụng nhiều ở Việt Nam trong cụng nghệ sản xuất rượu vang. Như vậy để đảm bảo quỏ trỡnh lờn men được diển ra theo yờu cầu thỡ bờn cạnh việc tận dụng nguồn vi sinh vật cú sẵn trong tự nhiờn thỡ cũng cần phải đưa từ giống thuần khiết từ bờn ngoài vào. Điều này khụng chỉ hạn chế được sự phỏt triển của cỏc loại nấm men hoang dại khụng cú lợi cho quỏ trỡnh lờn men, mà cũn giỳp kiểm soỏt tốt hơn cỏc thụng số kỉ thuật trong quỏ trỡnh lờn men. Núi túm lại nguyờn liệu thụ ảnh hưởng rất lớn đến quỏ trỡnh sản xuất rượu vang, tựy theo điều kiện và quy trỡnh cụng nghệ sản xuất mổi nơi, mà nguyờn liệu đầu vào cú thể khỏc nhau sao cho vẩn đảm bảo yờu cầu của sản phẩm về mựi thơm, màu sắc lẩn hương vị của rượu vang. PHẦN III: CôNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU VANG Sơ đồ cụng nghệ được biểu diễn như sau: Đóng chai & làm nút Thu hoạch ép (27oC) Ngâm dịch ép Loại vỏ Lên men (18-30oC . 4-10ngày Bổ sung khí SO2 Nho Sản xuất vang đỏ Sản xuất vang trắng Lên men (8-18oC . 2-3tuần) Lên men malolactic Loại vỏ Tàng trữ Lọc trong Vang trắng Vang đỏ ổn định lạnh I. Thu hoạch nho Nho có thể được thu hoạch quanh năm. Việc thu hoạch bắt đầu khi các nhà công nghệ quyết định rằng độ chín của nho đã thích hợp cho quá trình lên men. Nho trắng lúc nào cũng có độ đường (khoảng 21-23oBx) thấp hơn nho đỏ (khoảng 22-24oBx).Có thể thu hoạch nho theo cách thủ công bằng tay hoặc nhờ đến máy móc. Điều kiện và phương thức thu hoạch có ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng vang. Ngày nay người ta thường thu hoạch nho bằng máy không chỉ vì nó nhanh hơn, tốn ít nhân công hơn mà còn vì một số ưu điểm khác nữa mà cách thu hoạch bằng tay không bao giờ có được. Hình1: Thu hoạch nho bằng máy Hình2: Thu hoạch nho bằng tay Ưu điểm Nhược điểm Thu hoạch bằng máy móc + năng suất cao, rút ngắn thời gian do đó tiết kiệm về mặt kinh tế + chỉ thu hoạch nho, rất ít cành, lá và cọng nho lẫn vào bên trong + có thể thực hiện vào ban đêm, khi nhiệt độ xuống thấp + rất nguy hiểm khi máy móc bị hỏng hóc trong khi đang thu hoạch + có xu hướng cuốn theo những vật liệu không phải nho trong quá trình thu hoạch như: côn trùng, mảnh kim loại, thậm chí cả tổ chim,... + có thể gây ra hiện tượng dập nát, vết thâm trên quả nho Hái nho bằng tay + không làm quả bị thâm hay trầy xước + thu hoạch được cả chùm + chỉ thu hoạch được vào ban ngày + năng suất thấp, không cạnh tranh được về kinh tế Thời điểm thu hoạch là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng nho và cả các quá trình công nghệ sau này. Thu hoạch nho bằng máy có thể tiến hành vào ban đêm khi mà nhiệt độ bên ngoài rất thấp, do đó có thể giảm xuống mức thấp nhất sự trích ly các hợp chất phenol. Phenol có thể chuyển vị đắng vào trong vang trắng và vang hồng. Bên cạnh đó, nhiệt độ giảm cũng hạn chế được hiện tượng oxi hoá và sự xâm nhập của các vi khuẩn không mong muốn vào bên trong quả nho. Năng suất thu hoạch bằng máy cao hơn nên đảm bảo cho việc thu hoạch diễn ra nhanh chóng kịp thời điểm chín nhất của cả vườn nho rộng. Một máy có thể thay thế được cho 50 người và năng suất có thể lên đến 1,5 acre/h (tức là khoảng hơn 6000m2/h). Thời tiết ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của nho khi thu hoạch. Thu hoạch nho lúc trời mưa làm giảm hương thơm, giảm độ đường. Đặc biệt trong mùa mưa bão, chất lượng nho còn giảm do dập, nát, gãy cành,... thời tiết lạnh lại làm tăng nồng độ axit và giảm độ đường của quả. Máy móc cho phép các nhà máy sản xuất nhanh chóng hạn chế được hiện tượng này. Mặt khác, quả nho được thu hoạch rất sạch sẽ do máy có các quạt hút trên các băng tải giúp loại bỏ hết các lá khỏi quả. Người ta cũng có thể thêm khí SO2 sớm vào các khoang chứa quả tại thời điểm này để ngăn cản sự oxi hóa xảy ra. II.Phõn loại nho Việc phân loại nho là một trong những công đoạn quan trọng đảm bảo lựa chọn được những quả nho có chất lượng cao nhất. Sau khi nho được tháo dỡ từ máy thu hoạch sang thùng vận chuyển rồi được trải ra một cái bàn rộng và công nhân sẽ cẩn thận lựa chọn để loại bỏ những quả bị hỏng, những thứ lẫn vào trong để đảm bảo không có nguyên liệu nào khác ngoài nho được mang đi ép. III. ép quả và ngõm nho Một trong những quá trình quan trọng, là chiếc chìa khoá công nghệ để sản xuất ra được loại rượu vang đỏ ngon là quá trình chiết chất thơm và chất màu từ vỏ quả vào trong dịch lên men. Phần thịt quả nho hầu hết đều không có màu (trừ một số loại nho hiếm gặp như loại Alicante Bouschet và Sousao thì có màu bên trong). Trong khi đó lớp vỏ lại rất giàu các sắc tố, có chứa các hợp chất như anthocyanin và tannin quyết định màu và cấu trúc của rượu vang đỏ sau này. Có rất nhiều phương pháp lên men rượu vang đỏ nhưng đều quy tụ lại ở một mục đích là chiết được các thành phần chứa màu và mùi từ vỏ mà phải đảm bảo không chiết quá lâu. Việc này được ví như pha một tách trà. Trà sẽ dậy mùi thơm ngon khi các chất từ lá chè tiết ra một cách vừa đủ, không ngâm lâu quá mà cũng không để nhanh quá. Lên men rượu vang đỏ được bắt đầu bằng việc ép quả, kết quả sẽ thu được khối dịch ép mà lẫn vào trong đó là vỏ và hạt nho. Người ta cũng có thể sử dụng cả cuống và cọng của quả nho tham gia vào quá trình lên men. Nó sẽ cho mùi rất thú vị cùng các nguyên tố cấu trúc nhưng để thực hiện được việc này thì những cuống đó phải trải qua một quá trình gọi là “làm chín”. Nếu không rượu nho sẽ có vị đắng và chát. Một biến thể khác trong các phương pháp sản xuất rượu vang là để quá trình lên men bắt đầu từ bên trong quả nho bằng cách giữ nguyên cả chùm nho mang lên men mà không cần ép. Nhưng hầu hết quá trình lên men sẽ chỉ bắt đầu với khối bán lỏng gồm có hạt, vỏ, thịt và dịch quả nho. Nếu để bình thường, vỏ nho sẽ tạo thành một lớp nổi lên trên bề mặt dịch nho. Vi khuẩn có mặt trong không khí sẽ lên men ở ngay bề mặt phân cách này sinh ra các axit dễ bay hơi làm bốc mùi gắt của dấm, dịch ép bị hỏng và không thể tiến hành các quá trình lên men tiếp theo. Để tránh hiện tượng này người ta phải luôn luôn làm ẩm bề mặt bên trên, có thể bằng cách nhấn chìm nó thường xuyên hoặc giữ cho nó luôn ngập trong dịch bằng một thiết bị cơ khí hoặc bơm dịch ép đảo trộn lên trên. Nhúng chìm là một phương pháp cổ điển nhất thực hiện bằng máy hoặc một loại sào đặc biệt và thậm chí là một cái gậy. Cách này thường áp dụng cho những thùng lên men nông có nắp mở trên đỉnh thùng. Bơm là phương pháp có khả năng đảo trộn tốt hơn vì lực của nó tạo ra mạnh đồng thời thích hợp với những thùng lên men lớn và kín như tank lên men làm bằng thép chống rỉ. Mặt khác còn làm tăng quá trình tách chiết chất màu và tannin. Kỹ thuật sử dụng thùng quay có máy đảo trộn bên trong đang gây ra một vài tranh cãi trong giới sản xuất. Toàn bộ tank chứa sẽ quay một cách cơ học nhằm trộn đều hỗn hợp bên trong. Những người phản đối cho rằng nó gây ra vị đắng nhẹ cho rượu nhưng những người ủng hộ giải thích rằng đó chẳng qua là vì không đủ khí O2 cung cấp cho dịch và vị đắng là kết quả của sự khử mà thôi. Sau khi ngâm, phần thịt quả cùng với vỏ, hạt và một phần dịch nho được đưa vào trong máy ép để chiết nốt các chất còn sót lại trong vỏ. Lực ép và thông số áp suất quyết định lớn đến chất lượng rượu vang. Chất sắc tố chủ yếu có trong vỏ quả nho là anthocyanin. Chính hợp chất này gây ra màu sáng chói của rượu vang mới lên men. Mặc dù vậy nó không ổn định. Để hình thành dạng polymer ổn định phải trải qua một loạt các phản ứng hoá học mà sự có mặt của O2 và việc sử dụng tank lên men bằng gỗ sồi là rất quan trọng. Đối với vang trắng, sau khi ép nho xong, vỏ sẽ được tách riêng và loại bỏ. Đôi khi dịch nho được làm trong bằng cách để lắng chúng trong 24-48 giờ ở 5-10oC, bằng phương pháp lọc hoặc ly tâm. Có thể bổ sung enzym pectolase để thúc đẩy quá trình phá vỡ mô thành tế bào làm rút ngắn thời gian lắng trong. Nếu lọc trong quá lâu có thể làm mất đi nhiều vi sinh vật tự nhiên. Điều này hoàn toàn có lợi khi sự lên men được kiểm soát một cách chặt chẽ nhưng không có lợi đối với lên men tự nhiên nhờ nấm men có sẵn trên vỏ quả nho. Mặc dù vậy quá trình ổn định lâu lại làm tăng thêm mùi hương tự nhiên, góp phần cho quá trình lên men sau này. Chúng ta có thể sử dụng nhiều chủng loại nấm men để sản xuất ra những loại rượu vang khác nhau. Mỗi chủng nấm men được lựa chọn dựa trên đặc tính lên men vì nó ảnh hưởng không nhỏ đến hương vị rượu vang sau này. Nấm men được bổ sung vào tank lên men cùng lúc khi dịch nho được chuyển từ máy ép sang. Tất cả các tank lên men đều phải có máy làm lạnh để hạ nhiệt độ vì có nhiệt toả ra trong quá trình lên men và cũng để duy trì nhiệt độ tối ưu để cho những loại rượu vang có chất lượng hảo hạng. Hầu hết nhiệt độ lên men vang đỏ nằm trong khoảng 65-75o Fahrenheit. Trong vài giờ đầu tiên khi nấm men được hoạt hóa, do sinh ra nhiều khí CO2 dẫn đến hiện tượng đẩy lớp vỏ nho lên trên bề mặt thiết bị lên men. Vì vậy, cứ hai ngày một lần phải dùng bơm để đảo trộn dịch lên men và làm tăng sự chiết chất màu, chất tannin từ vỏ nho. Trong quá trình bơm, dịch lên men phải được bắn mạnh trong không khí làm để tăng lượng không khí hoà tan. Nấm men yêu cầu một lượng O2 nhất định để tăng sinh khối. Đây cũng là một trong những giai đoạn mà O2 ảnh hưởng có lợi đến chất lượng rượu vang. Giai đoạn này chủ yếu lên men lớp vỏ nho. Sau đó dịch được chuyển tiếp sang tank lên men khác còn phần bã rắn được bơm sang máy ép để tách chiết nốt phần dich còn lại. IV.LấN MEN Quỏ trỡnh lờn men cú thể được bắt đầu với việc bổ sung thờm chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae sao cho mật độ tờ bào khoảng 106-107 CFU/ml dịch nho. Điều này đảm bảo cho việc thu được rượu vang cú chất lượng và mựi vị mong muốn. Nếu lờn men được tiến hành một cỏch tự nhiờn, tức là tận dụng cỏc loại nấm men cú mặt trờn bề mặt quả nho thỡ sẽ khụng kiểm soỏt được cỏc thụng số của quỏ trỡnh lờn men và thường ỏp dụng để làm rượu vang thủ cụng trong gia đỡnh. Trong lờn men tự nhiờn, một vài chủng nấm men bao gồm Kloeckera, Hanseniaspora, Candida, Metschnikowia hoạt động được trong 2-3 ngày đầu của quỏ trỡnh lờn men. Sau đú, sự tớch tụ cỏc sản phẩm tạo thành ức chế sự phỏt triển của cỏc chủng này và chỳng chết dần, chỉ duy nhất cũn lại Saccharomyces cerevisiae tiếp tục lờn men và tồn tại cho đến cuối cựng. S.cerevisiae cú thể chịu đựng được nồng độ ethanol cao hơn cỏc chủng khỏc. Cũng vỡ đặc tớnh chịu được nồng độ rượu cao mà S.cerevisiae được ứng dụng rộng rói trong sản xuất cụng nghiệp. Qúa trình lên men có thể được tiến hành tự nhiên nhờ nấm men có sẵn trên vỏ quả nho hoặc bổ sung chủng Saccharomyces cerevisiae. Theo cách truyền thống người ta hay lên men trong các thùng gỗ rộng hay các tank có vỏ bêtông. Những nhà máy làm rượu vang ngày nay sử dụng tank bằng thép không rỉ vừa đảm bảo vệ sinh vừa dễ dàng điều khiển được nhiệt độ. Một cách tự nhiên, qúa trình lên men sẽ dừng lại khi tất cả các đường lên men được chuyển sang rượu hoặc độ rượu đạt đến giới hạn chịu đựng được của chủng nấm men liên quan. Con người có thể can thiệp bằng cách thêm vào một lượng rượu để ức chế nấm men, lọc vô trùng hoặc ly tâm. Rượu vang trắng Rượu vang đỏ Nhiệt độ lên men 10-18oC 25-30oC Thời gian lên men 2-3 tuần 2-3 tuần Nồng độ rượu yêu cầu 10-14% 10-14% Bảng : các thông số của quá trình lên men V.LấN MEN MALOLACTIC Quỏ trỡnh lờn men malolactic là giai đoạn lờn men thứ hai trong quy trỡnh sản xuất rượu vang. Thụng qua giai đoạn này mà rượu vang cuối cựng được cải thiện về màu sắc lẩn mựi thơm. Tuy nhiờn nếu kiểm soỏt được cỏc điều kiện lờn men malolactic mới cho kết quả như mong muốn, nếu quỏ lạm dụng, kiểm soỏt cỏc thụng số của quỏ trỡnh lờn men khụng chớnh xỏc cú thể làm cho rượu vang xuất hiện mựi khú chịu, màu sắc khụng như mong muốn và cú thể gõy hư hỏng rượu vang. Cú thể núi lờn men là giai đoạn phức tạp trong quy trỡnh sản xuất rượu vang, trong đú quan trọng và phức tạp nhất là giai đoại lờn men thứ hai hay cũn gọi là giai đoạn lờn men malolactic. Vậy lờn men malolactic xảy ra như thế nào? Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến quỏ trỡnh này, cũng như cỏch kiểm soỏt nú ra sao? Lờn men malolactic là quỏ trỡnh chuyển đổi axit malic thành CO2 và axit lactic. Quỏ trỡnh này xảy ra do vi khuẩn LACTIC ACID( LAB )gồm 4 loại sau đõy: Lactobacillus Pediococcus Leuconostoc Oenococcus Tất cả cỏc vi khuẩn LAB cú đặc điểm sau đõy: là những vi khuẩn vi khuẩn gram dương, bất động yếm khớ khụng bắt buộc biến đổi axit malic thành axit lactic mụi trường sống đũi hỏi phải chứa nhiều đường, vitamin, axit amin. khụng sinh tổng hợp được enzim catalase, nitrate reductase và cytochrome oxidase Tuy nhiờn giữa cỏc loại vi khuẩn LAB trờn chớnh là khả năng sử dụng glucose khỏc nhau. Cỏc LAB được tỡm thấy trờn lỏ, cuống, và dịch quả nho, đặc biệt thường tỡm thấy trong cỏc thiết bị lờn men rượu vang. Đõy là đồ thị về chu trỡnh phỏt triển của cỏc vi khuẩn LAB trong quỏ trỡnh lờn men và tàng trữ rượu vang. Dựa vào đồ thị ta thấy chu kỡ phỏt triển của cỏc vi khuẩn LAB ở cỏc thời điểm khỏc nhau trong quỏ trỡnh lờn men và tàng trữ rượu vang. Ở giai đoạn lờn men thứ nhất tạo ra sản phẩm chủ yếu là rượu etylic thỡ sinh khối nấm men tăng chủ yếu. Trong khi đú ở giai đoạn lờn men malolactic thỡ sinh khối vi khuẩn Oenococcus tăng chủ yếu. Như vậy trong 4 loại vi khuẩn LAB thỡ vi khuẩn Oenococcus đúng vai trũ chủ yếu trong việc tạo ra cỏc sản phẩm phụ cho quỏ trỡnh lờn men. Những đặc điểm của vi khuẩn Oenococcus oeni Cú tờn cũ là Leuconostoc oenos (đổi tờn thành Oenococcus oeni vào năm 1995) O. oeni cú mặt trờn bề mặt nho, lỏ nho và trong mụi trường sản xuất vang • Là cầu khuẩn, Gram dương, bất động và khụng tạo bào tử. Cỏc càu khuẩn tồn tại thành từng cặp hoặc thành từng chuỗi Là vi khuẩn yếm khớ tựy tiện, chịu được độ axit cao (pH sinh trưởng tối ưu là 4,8 Mụi trường vang: - Nhiệt độ thấp 12 – 18°C - Nồng độ ethanol cao 10 -14% v/v - pH thấp 3,0 – 3,5 - nồng độ SO2 cao > 10 mg/L - mụi trường nghốo chất dinh dưỡng •Quỏ trỡnh sinh trưởng của O. oeni đũi hỏi mụi trường phức tạp: Yờu cầu bắt buộc với một số axit amin (arginine, axit glutamic, isoleucine, tyrosine, valine và cysteine) Sinh trưởng chậm: khuẩn lạc phỏt triển sau 5 ngày, thời gian thế hệ khoảng 4h trờn mụi trường tổng hợp FT80, pH 5.3 , 30°C. Chuyển húa đường theo cơ chế lờn men dị hỡnh (heterofermentative: hexose chuyển húa thành axit D-lactic, CO2, axit axetic, ethanol) Cú khả năng tạo ra axit L-lactic từ axit L-malic nhờ enzim malolactic (lờn men malolactic) O. oeni là vi khuẩn thớch hợp nhất cho quỏ trỡnh lờn men malolactic: - Thớch nghi tốt nhất với mụi trường vang - Khụng gõy ra những tỏc động xấu tới vang Ban đầu, vi khuẩn lactic cú trờn bề mặt quả nho với tỉ lệ 102 – 104 CFU/mL (Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei, Lactobacillus hilgardii, Lactobacillus brevis, Leuconostoc mesenteroides, Pediococcus damnosus và Pediococcus pentosaceus, chỉ cú một tỉ lệ nhỏ O. oeni Khi kết thỳc quỏ trỡnh lờn men rượu cồn, O. oeni chiếm ưu thế và thực hiện quỏ trỡnh lờn men malolactic (106 UFC/mL) V.1. Cơ chế lờn men malolactic: EML HOOC-CHOH-CH2-COOH HOOC-CHOH-CH3 + CO2 NAD, Mn2+ Oenococcus oeni Hmal- Hmal- H+ Lac- CO2 Kiềm - + axit nH+ ? Lactococcus lactis Mal2- Mal2- H+ CO2 Kiềm - + ? Lac- Lac- Lac- nH+ Hỡnh : Sự vận chuyển axit malic bởi enzim malate permeas V.1.1. Lợi ớch thụng qua quỏ trỡnh lờn men malolactic + Làm giảm axit để làm mềm rượu vang bởi axit malic trong quỏ trỡnh lờn men sẽ bị chuyển đổi thành axit lactic và giải phúng CO2 vỡ vậy làm mất đi gốc –COOH vỡ vậy tớnh axit giảm + Tăng tớnh đậm đà của rượu thụng qua chất diaxetyl 1 sản phẩm phụ của quỏ trỡnh lờn men malolactic do vi khuẩn Oenococcus chuyển đổi axit citric. Diaxetyl cung cấp cho rượu vang mựi thơm của bơ, chớnh nhờ mựi thơm này kết hợp với độ nhẹ của axit làm tăng sự đậm đà và lụi cuốn người tiờu dựng. + Bờn cạnh diaxetyl thỡ cũng cú nhiều hợp chất thơm được tạo ra bởi phản ứng của cỏc vi khuẩn LACTIC với nhiều thành phần khỏc cú trong rượu vang như những hợp chất được tỏch chiết từ thựng lờn men bằng gổ sồi, do vậy sản phẩm cuối cựng đậm đà hơn cú mựi thơm của bơ, vani,... + Trong rượu vang đỏ thụng qua quỏ trỡnh lờn men malolactic sẽ làm giảm tớnh se, gắt trong rượu. Điều này là do sự polyme húa của tanin và anthocyanins , người ta cho rằng những polyme cú phõn tử lượng lớn thường làm giảm tớnh se hơn những polyme cú phõn tử lượng bộ. Vỡ vậy thụng qua quỏ trỡnh lờn men malolactic mà tớnh se, gắt trong rượu giảm đi. + Làm thay đổi phổ màu trong quỏ trỡnh lờn men, điều này vụ vựng quan trọng đối với rượu vang đỏ bởi màu của chất sắc tố tỏch chiết từ nho cú màu tăng dần từ đỏ sỏng => màu ngọc lựu=> màu tớa khi tớnh axit giảm dần. + Ổn định vi sinh vật •Lờn men malolactic làm nghốo chất dinh dưỡng và cỏc nguồn carbon thuận lợi cho quỏ trỡnh phỏt triển của vi khuẩn như: axit citric, axit malic, đường lờn men cũn sút (pentose, glucose và fructose): hạn chế sự phỏt triển của vi khuẩn cú hại. •Cú sự tổng hợp cỏc chất khỏng khuẩn trong quỏ trỡnh lờn men malolactic •CHÚ í: khụng nờn thực hiờn quỏ trỡnh lờn men malolactic đối với vang cú pH cao (tạo điều kiện thuận lợi cho sự phỏt triển của vi khuẩn cú hại) V.1.2. Kiểm soỏt quỏ trỡnh lờn men malolactic Trong quỏ trỡnh lờn men malolactic cú tạo ra nhiều sản phẩm tạo mựi thơm, hương vị cho rượu vang, tuy nhiờn bờn cạnh những ưu điểm của nú cũng khụng ngoại trừ những rủi ro cú thể xảy ra trong quỏ trỡnh lờn men malolactic. Ta phải cú những yờu cầu nghiờm ngặt đặt ra trong giai đoạn này , đặc biệt điều chỉnh sao cho lượng sản phẩm diaetyl tạo ra khụng quỏ cao, bởi chất này kớch thớch thần kinh gõy đau đầu cho người tiờu dựng. Vỡ vậy khụng được lam dụng, mà phải cú sự kiểm soỏt chặt chẽ. Cỏc yếu tố cụng nghệ: Cỏc bước cụng nghệ sản xuất rượu vang ảnh hưởng đến lờn men malolactic: Quỏ trỡnh lọc ảnh hưởng khụng tốt đến sự phỏt triển của vi khuẩn lactic (loại bỏ hệ vi sinh vật nội tại, giảm lượng chất dinh dưỡng) Quỏ trỡnh chuyển thựng khi kết thỳc lờn men rượu cồn loại bỏ nấm men (nguồn dinh dưỡng khi nấm men tự phõn) Khụng nờn bổ sung sulfite khi kết thỳc quỏ trỡnh lờn men Cỏc yếu tố vi sinh vật: Tương tỏc giữa cỏc nhúm vi sinh vật cựng tồn tại trong vang: vi khuẩn - vi khuẩn, vi khuẩn - nấm men: cạnh tranh chất dinh dưỡng. Trong lờn men rượu cồn: + Tương tỏc vi khuẩn - nấm men mang tớnh cạnh tranh, sau đú cú tớnh hỗ trợ + Tương tỏc vi khuẩn - vi khuẩn: Pediococcus, Lactobacillus, Leuconostoc và Oenococcus: canh tranh dinh dưỡng, một số loài vi khuẩn sinh tổng hợp bacteriocin Sự tấn cụng của bacteriophage Cỏc yếu tố húa lý: pH pH cú ảnh hưởng lớn nhất đến sự phỏt triển của vi khuẩn lactic pH tối ưu của vi khuẩn lactic gần pH trung tớnh pH càng thấp thỡ thời gian giữa lờn men rượu cồn và lờn men malolactic càng lõu Ở pH < 3,0, sự sinh trưởng của vi khuẩn lactic rất khú thậm chớ khụng thể xảy ra Độ axit cao làm giảm pH nội bào và ảnh hưởng đến hoạt động của cỏc enzim khỏc nhau pH ảnh hưởng đến nhiều đến sinh tổng hợp ATP, RNA, protein làm vụ hoạt protein. pH ảnh hưởng đến quỏ trỡnh chuyển húa đường và axit malic Ở pH 3,0, vi khuẩn khụng thể chuyển húa đường pH ảnh hưởng đến màng tế bào cytoplasmic Nồng độ rượu ethylic: Rượu ethylic là sản phẩm của quỏ trỡnh lờn men của nấm men (10 – 16% v/v) Khả năng chống chịu rượu ethanol phụ thuộc vào cỏc điều kiện khỏc của mụi trường: khả năng này giảm khi nhiệt độ tăng và pH của vang giảm Nồng độ ethanol thấp (khoảng 3% v/v) kớch thớch sự phỏt triển của O. oeni Khi nồng độ đạt 8%, ethanol bắt đầu ức chế và cú thể tiờu diệt O. oeni Nếu ethanol được bổ sung từ từ thỡ sẽ làm giảm sự ức chế đối với O. oeni Ảnh hưởng của ethanol: + Mất ổn định cấu trỳc màng tế bào: tăng độ lỏng màng tế bào, mất cõn bằng màng tế bào (mất khả năng bỏn thấm) + Ảnh hưởng đến quỏ trỡnh nhõn bản DNA, hoạt độ enzim nội bào, sự võn chuyển cơ chất (axit amin, đường, axit hữu cơ) + Biến tớnh protein Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng lớn tới chất lượng rượu vang. Nhiệt độ ảnh hưởng tới tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật núi chung Nhiệt độ tối ưu của vi khuẩn là 25-30°C Nhiệt độ thớch hợp để LMML là 20 – 30°C Ở 15°C, LMML rất chậm và hầu như khụng cú sự phỏt triển của O. oeni Nhiệt độ thấp ảnh hưởng tới cấu trỳc DNA, RNA, làm ”cứng húa màng tế bào” Nhiệt độ là yếu tố dễ dàng điều chỉnh nhất (so với nồng độ ethanol và axit) Sulfite: Sulfite cú thể được bổ sung vào trong quỏ trỡnh sản xuất vang dưới dạng muối hoặc khớ, sulfite cú tỏc dụng chống oxi húa và khỏng khuẩn Sulfite cú thể được sinh ra bởi quỏ trỡnh chuyển húa của nấm men Sulfite càng cú khả năng khỏng khuẩn khi pH càng thấp Nồng độ 1 - 10 mg/L SO2 tự do và từ 50 - 100 mg L-1 SO2 kết hợp (100 - 150 mg/ L SO2 tổng số) cú thể ức chế sự phỏt triển của vi khuẩn lactic Sulfite ảnh hưởng đến hoạt độ một số enzim : enzim ma