Tài liệu ảnh hưởng của điều kiện môi trường tới quá trình lên men rượu vang sim

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 ---------- PHẠM THỊ HUYỀN ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG TỚI QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU VANG TỪ SIM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: VI SINH VẬT HỌC Người hướng dẫn khoa học TS. NGUYỄN QUANG THẢO HÀ NỘI, 2016 LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy giáo, TS. Nguyễn Quang Thảo, vụ Khoa học và Công nghệ, Bộ Công Thương và cô giáo, PGS. TS. Đinh Thị Kim Nhung, Giảng viên chính, tổ Thực vật – Vi sinh, Trường Đại hoc Sư phạm Hà Nội 2, người đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài này. Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong tổ bộ môn Thực vật – Vi sinh, Khoa Sinh – KTNN, trường Đại học sư phạm Hà Nội đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt kinh nghiệm trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu nhà trường, Ban Chủ nhiệm khoa Sinh – KTNN, Trung tâm thông tin thư viện, Phòng thí nghiệm Vi sinh vật trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành khóa luận này. Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân, những người đã luôn quan tâm, động viên, khích lệ, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, lựa chọn, tiến hành và hoàn thiện đề tài. Mặc dù đã cố gắng nhưng đề tài của em không tránh khỏi còn nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô, các bạn sinh viên để đề tài được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 28 tháng 4 năm 2016 Sinh viên Phạm Thị Huyền LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những gì viết trong khóa luận này đều là sự thật. Đây là kết quả của riêng tôi. Tất cả các số liệu trong bảng biểu và hình ảnh đều được thu thập từ thực nghiệm, qua xử lý thống kê, không có số liệu sao chép hay bịa đặt, không trùng với kết quả của bất kỳ tác giả nào đã công bố. Trong đề tài, tôi có sử dụng một số dẫn liệu của một số tác giả khác, tôi xin phép các tác giả được trích dẫn để bổ sung cho luận văn của mình. Nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Xin trân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 28 tháng 04 năm 2016 Sinh viên Phạm Thị Huyền MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................. 2 3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 2 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................... 2 5. Điểm mới của đề tài ................................................................................... 3 NỘI DUNG ....................................................................................................... 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................... 4 1.1. Tổng quan về đối tượng .......................................................................... 4 1.1.1. Sơ lược về cây sim .......................................................................... 4 1.1.2. Thành phần, cấu tạo và công dụng của quả sim ............................. 4 1.2. Khái quát chung về lên men rượu vang .................................................. 5 1.2.1. Khái niệm rượu vang ...................................................................... 5 1.2.2. Thành phần và giá trị dinh dưỡng của rượu vang ........................... 5 1.2.3. Nguyên liệu sản xuất rượu vang ..................................................... 6 1.2.4. Phân loại vang ................................................................................. 6 1.3. Hệ vi sinh vật tham gia vào quá trình lên men ...................................... 7 1.3.1. Nấm men ........................................................................................ 7 1.3.2. Vi khuẩn .......................................................................................... 9 1.3.3. Nấm mốc ....................................................................................... 10 1.3.4. Các vi sinh vật làm hỏng vang ..................................................... 10 1.3.5. Bệnh vang ..................................................................................... 10 1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của tế bào nấm men ........................................................................................................ 11 1.4.1 Nguồn cacbon ................................................................................ 11 1.4.2. Nguồn nitơ vô cơ........................................................................... 11 1.4.3. Nguồn photpho vô cơ .................................................................... 11 1.4.4. Nguồn oxi ...................................................................................... 11 1.4.5 Các nguyên tố khoáng .................................................................... 12 1.5. Yêu cầu của việc lựa chọn chủng nấm men lên men vang ................... 12 1.6. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men......................................... 12 1.6.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ ................................................................ 12 1.6.2. Ảnh hưởng của nồng độ cồn ......................................................... 13 1.6.3. Ảnh hưởng của pH ........................................................................ 13 1.6.4. Ảnh hưởng của hàm lượng đường và men giống ......................... 13 1.6.5. Ảnh hưởng của thời gian lên men ................................................ 14 1.6.6. Những biến đổi sinh lý, sinh hóa, vi sinh trong quá trình lên men rượu vang .............................................................................. 14 1.7. Tổng quan tình hình sản xuất trong nước và ngoài nước ..................... 15 1.7.1. Tình hình sản xuất rượu vang trên thế giới ................................... 15 1.7.2. Tình hình sản xuất rượu vang trong nước..................................... 16 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............. 18 2.1. Đối tượng ngiên cứu ............................................................................. 18 2.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị ................................................................ 18 2.2.1. Hóa chất ........................................................................................ 18 2.2.2. Dụng cụ thiết bị ............................................................................. 18 2.3. Môi trường ............................................................................................ 19 2.3.1. Môi trường Hansen (môi trường phân lập, MT1) ......................... 19 2.3.2. Môi trường nhân giống (môi trường 2, MT2) .............................. 19 2.3.3. Môi trường lên men (Môi trường 3, MT3) ................................... 19 2.4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 19 2.4.1. Các phương pháp vi sinh............................................................... 19 2.4.2. Phương pháp hóa học .................................................................... 22 2.4.3. Phương pháp xử lý kết quả thu được bằng thống kê toán học...... 23 2.5. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 24 2.6. Địa điểm nghiên cứu ............................................................................. 24 2.7. Thời gian nghiên cứu ............................................................................ 24 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 25 3.1. Phân lập, tuyển chọn chủng nấm men có khả năng lên men vang sim ......................................................................................................... 25 3.1.1. Phân lập chủng nấm men S.cerevisiae từ dịch siro sim ................ 25 3.1.2. Tuyển chọn chủng nấm men có khả năng lên men vang sim ....... 29 3.1.3. Xác định tên khoa học của chủng nấm men M2 ........................... 35 3.2. Nghiên cứu động thái phát triển của chủng nấm men S. cerevisiae M2 trong môi trường nhân giống .......................................................... 36 3.3. Nghiên cứu động thái lên men vang sim của chủng nấm men S. cerevisiae M2 ........................................................................................ 39 3.4. Ảnh hường của điều kiện môi trường tới quá trình lên men vang sim ......................................................................................................... 41 3.4.1. Nhiệt độ ......................................................................................... 41 3.4.2. pH .................................................................................................. 43 3.4.3. Tỷ lệ men giống ............................................................................ 45 3.5. Lên men với quy mô phòng thí nghiệm và xây dựng quy trình sản xuất rượu vang sim................................................................................ 47 3.5.1. Lên men với quy mô phòng thí nghiệm ........................................ 47 3.5.2. Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất rượu vang sim .......... 48 3.5.3. Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất rượu vang sim ............... 49 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................. 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 52 BẢNG CHỮ CÁI VIẾT TẮT TRONG KHÓA LUẬN 1. SLTB : Số lượng tế bào 2. Nxb : Nhà xuất bản 3. TĐC : Trao đổi chất 4. S.cerevisiae : Saccharomyces cerevisiae 5. h : Giờ 6. HL : Hàm lượng 7. TB/ml : Tế bào/ml 8. ĐHSP : Đại học sư phạm 9. tr : trang 10. CNS : Chất nguyên sinh 11. MT : Môi trường 12. STT : Số thứ tự 13. KHV : Kính hiển vi 14 VSV : Vi sinh vật DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Sản lượng vang tại một số quốc gia trên thế giới(1990 - 2000) (triệu hectolit).................................................................................. 16 Bảng 3.1. Kết quả phân lập các chủng nấm men ............................................ 27 Bảng 3.2. Đặc điểm hình thái tế bào học của 3 chủng nấm men M1, M2, M3 ................................................................................................... 28 Bảng 3.3. Nghiên cứu khả năng sinh trưởng của 3 chủng M1, M2, M3 ........ 29 Bảng 3.4. Thử hoạt lực lên men của 3 chủng nấm men M1, M2, M3 ............ 30 Bảng 3.5. Khả năng lên men của 3 chủng nấm men M1, M2, M3 ................. 31 Bảng 3.6. Khả năng lên men các loại đường khác nhau của 3 chủng nấm men .................................................................................................. 32 Bảng 3.7. Khả năng lên men ở các độ pH khác nhau của 3 chủng nấm men M1, M2, M3 ............................................................................ 33 Bảng 3.8. Khả năng tạo hương thơm và độ trong của 3 chủng nấm men ....... 34 Bảng 3.9. Tổng hợp kết quả tuyển chọn chủng nấm men ............................... 34 Bảng 3.10. Động thái phát triển của chủng nấm men S. cerevisiae M2 trong môi trường nhân giống .......................................................... 37 Bảng 3.11. Sự biến đổi hàm lượng đường và hàm lượng cồn trong quá trình lên men vang sim .................................................................... 39 Bảng 3.12. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình lên men vang sim. ............ 41 Bảng 3.13. Ảnh hưởng của pH tới quá trình lên men vang sim ..................... 43 Bảng 3.14. Ảnh hưởng của tỷ lệ men giống đến sự biến động số lượng tế bào trong thời gian 72 giờ của chủng S.cerevisiae M2 ................... 45 Bảng 3.15. Ảnh hưởng của tỷ lệ men giống tới quá trình lên men vang sim ................................................................................................... 46 Bảng 3.16. Kết quả phân tích rượu thành phẩm ............................................. 47 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Cây sim vào vụ thu hoạch ................................................................. 4 Hình 1.2. Sản phẩm rượu vang sim................................................................. 17 Hình 1.3. Một số sản phẩm rượu vang sim trong nước .................................. 17 Hình 3.1. Quả sim thu mẫu ............................................................................. 25 Hình 3.2. Các chủng nấm men phân lập được trên môi trường thạch đĩa ...... 26 Hình 3.3. Chủng nấm men M1, M2, M3 trên môi trường thạch nghiêng....... 28 Hình 3.4. Hình thái tế bào học của 3 chủng nấm men M1, M2, M3. ............. 28 Hình 3.5. Biểu đồ biểu diễn chiều cao cột kết lắng của 3 chủng nấm men M1, M2, M3....................................................................................... 32 Hình 3.6. Chủng M2 trên kính hiển vi quang học độ phóng đại 1000 lần ..... 35 Hình 3.7. Chủng nấm men M2 trên môi trường thạch nghiêng ...................... 35 Hình 3.8. Biểu đồ biểu diễn động thái phát triển của chủng nấm men S.cerevisiae M2 trong môi trường nhân giống ................................. 37 Hình 3.9. Biểu đồ biểu diễn sự biến đổi hàm lượng chất khô và hàm lượng cồn trong quá trình lên men vang sim .................................... 40 Hình 3.10. Biểu đồ biểu diễn động thái lên men vang sim của chủng S. cerevisiae M2 .................................................................................... 40 Hình 3.10. Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình lên men vang sim sau 7 ngày .................................................................. 42 Hình 3.11. Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình lên men vang sim sau 14 ngày ................................................................ 42 Hình 3.12. Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của pH tới quá trình lên men vang sim sau 7 ngày .......................................................................... 44 Hình 3.13. Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của pH tới quá trình lên men vang sim sau 14 ngày ........................................................................ 44 Hình 3.14. Động thái sinh trưởng của chủng nấm men S.cerevisiae M2 ở các tỷ lệ men giống khác nhau .......................................................... 46 Hình 3.15. Quy trình công nghệ sản xuất rượu vang sim. .............................. 49 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Từ xa xưa, con người đã biết cách tạo ra rượu và sử dụng rượu mặc dù chưa hiểu biết rõ bản chất và quá trình tạo ra rượu. Rượu đã trở thành một thứ đồ uống phổ biến và ưa chuộng trên toàn thế giới. Con người đã uống và thưởng thức rượu vang cách đây gần 5000 năm. Lịch sử của rượu vang và cách làm rượu vang là một nền văn minh có từ lâu đời. Việc khám phá ra rượu vang đầu tiên cũng là một cách tình cờ khi người ta nếm thử quả nho chín lên men mà lúc đầu thường mang đổ bỏ. Rượu vang ban đầu là phương pháp chiết xuất rượu từ cây nho. Hằng năm trên thế giới xuất khoảng 29 tỷ lít rượu vang. Trong đó các nước sản xuất nhiều nhất là: Pháp, Ý, Angiêri. Do nguồn gốc hình thành và nguồn nguyên liệu của đa số các loại rượu vang trên thế giới đều sản xuất từ quả nho nên trong tiềm thức của người dân khái niệm rượu vang đồng nghĩa với vang nho. Ở các nước nhiệt đới nóng ẩm như nước ta thì do điều kiện diện tích trồng nho còn hạn hẹp, chất lượng quả nho thấp mà các loại hoa quả nhiệt đới có chứa hàm lượng đường, axit amin, vitamin, khoáng chất… lại vô cùng phong phú. Vì vậy, người ta nghĩ đến việc sản xuất rượu vang từ các loại quả nhiệt đới khác nhau: mơ, táo, dứa, xoài, chanh leo, sim, hibiscus… có chất lượng cao và mang hương vị đặc trưng. Những sản phẩm hoa quả được ủ sau khi thành phẩm có độ cồn từ 8,5 độ trở lên được xem là vang. Ở Việt Nam, ngành sản xuất rượu vang mới thực sự bắt đầu từ những năm 80 của thế kỷ XX và được đánh dấu bằng sự ra đời của nhà máy vang Thăng Long, sau đó là một số nhà máy khác: vang Gia Lâm, vang Đà Lạt… Giá thành của rượu vang sản xuất trong nước sẽ thấp hơn so với vang nhập từ nước ngoài và vì vậy càng tăng tính cạnh tranh và thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp rượu vang trong nước. 1 Sim là một loại quả rất phổ biến ở khu vực trung du và miền núi phía bắc, đây là loại nguyên liệu rẻ tiền, có hàm lượng dinh dưỡng cao. Rượu vang sim là một thức uống có nồng độ cồn thấp, mang hương vị thơm ngon đặc trưng và có nhiều tác dụng bổ ích cho cơ thể. Sản xuất rượu vang từ quả sim sẽ làm phong phú thêm chủng loại rượu vang của Việt Nam, rượu sim có hàm lượng dinh dưỡng cao, bồi bổ sức khỏe và tăng thêm thu nhập cho nông dân. Để tạo ra rượu vang sim có chất lượng tốt phụ thuộc rất nhiều vào chủng nấm men lên men rượu vang sim và điều kiện môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình lên men. Xuất phát từ thực tiễn với những quan điểm trên tôi quyết định chọn và tiến hành nghiên cứu đề tài ‘‘Ảnh hưởng của điều kiện môi trường tới quá trình lên men rượu vang sim’’. 2. Mục đích nghiên cứu Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện môi trường tới quá trình lên men rượu vang sim từ đó làm cơ sở xây dựng quy trình công nghệ sản xuất rượu vang sim. 3. Nội dung nghiên cứu 3.1. Phân lập, tuyển chọn chủng nấm men có khả năng lên men vang sim. 3.2. Nghiên cứu động thái phát triển của chủng nấm men S. cerevisiae đã tuyển chọn trong môi trường nhân giống và động thái lên men của chủng này. 3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình lên men vang sim: Nhiệt độ, pH, tỷ lệ men giống. 3.4. Ứng dụng lên men vang sim và xây dựng quy trình sản xuất vang sim ở quy mô phòng thí nghiệm. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Ý nghĩa khoa học: Tìm được điều kiện môi trường lên men vang sim, phù hợp với công nghệ và chất lượng sản phẩm. 2 - Ý nghĩa thực tiễn: Tận dụng nguồn nguyên liệu có sẵn của địa phương, tạo ra một sản phẩm rượu vang có hương vị thơm ngon phù hợp với thị hiếu của người tiêu dùng, góp phần làm phong phú thị trường rượu vang trong nước và nâng cao thu nhập cho đồng bào dân tộc vùng cao. 5. Điểm mới của đề tài Đề tài đã phân lập, tuyển chọn được chủng nấm men S. cerevisiae M2 có khả năng lên men vang sim. Đã xác định được nhiệt độ: 28-300C, pH: 4-4.5, tỷ lệ giống bổ sung ban đầu: 10% thích hợp cho quá trình sinh trưởng và phát triển của chủng nấm men S. cerevisiae M2 lên men vang sim. Xây dựng quy trình lên men rượu vang sim ở quy mô phòng thí nghiệm. 3 NỘI DUNG CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về đối tượng 1.1.1. Sơ lược về cây sim Cây sim tên khoa học là Rhodomyrtus Hassk. tomentosa Ngành Ngọc (Ait.) Lan (Magnoliophyta) » Lớp Ngọc Lan (Magnoliopsida) » Phân Lớp Hoa Hồng (Rosidae) » Bộ Sim (Myrtales) » Họ Sim (Myrtaceae) » Chi Rhodomyrtus cùng họ với ổi, Hình 1.1. Cây sim vào vụ thu hoạch mận trám. Ngoài ra, còn có tên gọi khác là là hồng sim, đào kim nang, mác nim, piểu ním… 1.1.2. Thành phần, cấu tạo và công dụng của quả sim Cấu tạo: Qủa mọng, lạc, mềm và thơm. Màu tím đỏ thẫm, hạt xếp thành hai dãy trong mỗi ô. Thành phần hóa học: Qủa sim có chứa các flavon-glucosid, malvidin- 3 glucosid, các hợp chất phenol, các axit amin, đường và axit hữu cơ. Công dụng: Cây Sim mọc nhiều ở đồi núi hoặc được trồng làm cảnh. Đã từ rất lâu sim được ghi nhận như là một biểu tượng của tình yêu và sự tin cậy, gắn liền với tình cảm của con người. Qủa sim có chứa anthocyanin, tannin và đường. Theo Đông y, tất cả các bộ phận của cây đều có thể dùng làm thuốc. Trong đó, quả sim vị ngọt chát, tính bình. Qủa tươi hoặc khi ủ thành rượu sim có thể xem như vị thuốc chữa bệnh suy nhược thần kinh, có tác dụng dưỡng huyết, chỉ huyết (cầm máu), cố tinh, dùng chữa các chứng huyết hư, thổ huyết, mũi chảy máu, tiểu tiện ra máu, kiết lỵ, di tinh, băng huyết… 4 Màu tím của trái sim còn tốt cho những bệnh nhân bị các chứng nổi tĩnh mạch xanh dưới da. Nhiều tài liệu cho thấy các loại quả có màu tím, xanh, trắng chứa nhiều chất flavonoid, đặc biệt các loại quả chứa nhiều sắc tố như proanthocyanidin và anthocyanidin mang lại màu xanh tím đặc trưng trong trái sim là những chất có hoạt tính cao và tăng cường tính bền chắc cho hệ thống mạch máu. Sử dụng các loại quả này còn giảm được nguy cơ nhiễm trùng đường tiết niệu và cải thiện độ chắc của răng. Các chất có màu tím (có trong nhóm phytochemical) còn làm giảm cholesterol, triglyceride và thromboxane (là những thành phần tham gia vào sự phát triển tim mạch) trong máu, ngăn ngừa các bệnh tim mạch, đột quỵ và còn có khả năng chống sự lão hóa, già nua của tế bào (Nguyễn Minh Thủy, 2009). 1.2. Khái quát chung về lên men rượu vang 1.2.1. Khái niệm rượu vang Rượu vang (còn gọi là rượu chát, tiếng anh là wine) là một loại đồ uống có cồn được lên men từ nước nho hoặc các loại quả khác. Nấm men chuyển hóa đường trong quả thành rượu và carbon dioxide. Các giống quả khác nhau và chủng nấm men khác nhau tạo thành các dạng khác nhau của rượu vang. Các dạng rượu vang nổi tiếng là kết quả của sự tương tác rất phức tạp giữa phát triển sinh hóa của quả, các phản ứng liên quan đến quá trình lên men, cùng với sự can thiệp của con người trong quá trình tổng thể. 1.2.2. Thành phần và giá trị dinh dưỡng của rượu vang Ethanol: Là thành phần chính của rượu vang. Độ cồn trong rượu vang từ 10-15%V, tùy theo công nghệ và độ đường trong quả nho. Đường: Đường trong rượu vang từ 6,2 g/l – 13,2 g/l, chủ yếu là đường fructozo, glucozo và một ít galactozơ. Khoáng: Chứa một lượng phong phú các loại muối với hàm lượng thấp, giữ vai trò làm tăng hương vị và giá trị dinh dưỡng của rượu vang. 5 Vitamin: Vitamin có trong nước quả ít bị quá trình lên men phân hủy. Axitamin: Có vai trò quan trọng đối với sự sinh sản và phát triển của nấm men. Ngoài lượng axitamin có sẵn trong dịch quả, quá trình lên men vang cũng tạo thêm một số axitamin đã làm cho vang thành phẩm có hương vị đặc trưng. Các axitamin như: lizin, treonin, valin,… [17]. 1.2.3. Nguyên liệu sản xuất rượu vang Có rất nhiều nguồn nguyên liệu để sản xuất rượu vang. Trên thị trường quốc tế có thể nói nho là nguyên liệu phổ biến cho sản xuất rượu vang nho nhưng hiện nay rượu vang lên men từ các loại quả nhiệt đới khác cũng đang phát triển mạnh. Nho: chất lượng tốt, hương vị đậm đà, vị ngọt, nóng của cồn cân đối với vị chua chát của axit. Thành phần hóa học của nho có (%): 10-26 đường (glucozơ, fructozơ, saccarozơ); 0,5-0,7 axit hữu cơ (axit tactaric, axit malic); 0,1-0,9 các chất protein; 0,1-0,5 chất khoáng; có các vitamin C, B1, B2, cùng các chất thơm. Ngoài nho các loại quả khác như: dâu, dứa, mơ, mận, táo, sim cũng là nguyên liệu để sản xuất rượu vang [24]. Thành phần hóa học của quả, điều kiện chăm sóc, khí hậu có ảnh hưởng lớn đến chất lượng rượu vang. 1.2.4. Phân loại vang Có nhiều cách phân loại rượu vang khác nhau dựa vào màu sắc, đặc điểm chủng trái cây, nhà sản xuất, công nghệ sản xuất. Theo màu sắc: - Vang trắng ( Aliwen trắng): Vang chiết xuất từ trái nho trắng. - Vang đỏ (Aliwen đỏ): Vang chiết xuất từ trái nho đỏ - Vang hồng (Aliwen hồng): Vang pha trộn chiết xuất từ nho đỏ và nho trắng. Theo hàm lượng đường trong rượu: 6 - Vang khô: Trong rượu vang hầu như không có đường. - Vang ngọt: Hàm lượng đường trong vang khoảng 14-20% g/l, dùng để khai vị. - Vang bán khô: Hàm lượng đường trong vang từ 9-12%, thấp hơn vang ngọt. Theo xu hướng chung vang được chia thành hai nhóm chính: - Vang không có gas: tức là trong vang thành phần không có CO2. - Vang có gas: trong vang thành phẩm có CO2: vang bọt, sâm banh[24]. 1.3. Hệ vi sinh vật tham gia vào quá trình lên men 1.3.1. Nấm men 1.3.1.1. Sơ lược về nấm men Nấm men là tên chung chỉ nhóm nấm men có cấu tạo và sinh sản bằng cách nảy chồi, cũng có khi theo hình thức phân cắt tế bào. Chúng phân bố rộng rãi khắp nơi: trong đất trồng cây, nơi trồng hoa quả, nơi sản xuất rượu vang, nhất là trong môi trường chứa đường và pH thấp [6]. 1.3.1.2. Hình thái và cấu trúc của tế bào nấm men S.cereciviae - Hình thái: Tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae (S.cerevisiae) có dạng hình trứng, hình ovan. Kích thước nấm men 2-8µm x 4-10µm. Nấm men có hình tròn, màu trắng đục hoặc vàng nhạt, bề mặt lồi và căng. Hình dạng có thể thay đổi theo điều kiện nuôi cấy và tuổi tế bào. Mặc dù cấu tạo đơn bào nhưng nấm men mang đầy đủ tính chất của một cơ thể sống. - Cấu tạo: Nấm men có cấu tạo tế bào khá phức tạp, gần giống như tế bào thực vật. Có đầy đủ các cấu tạo thành tế bào, màng tế bào chất, ty thể, riboxom, nhân, không bào và các hạt dự trữ. + Thành tế bào: Thành tế bào nấm men được cấu tạo bởi hai lớp phân tử bao gồm 90% là hợp chất glucan và mannan, phần còn lại là protein, lipit và glucozamin. Glucan là hợp chất cao phân tử của D – Glucoza, mannan là hợp 7 chất cao phân tử của D – Manoza. Trên thành tế bào có nhiều lỗ, qua đó chất dinh dưỡng được hấp thu và các sản phẩm của quá trình trao đổi chất được thải ra. + Màng nguyên sinh chất: Màng nguyên sinh chất của tế bào nấm men dày khoảng 8nm có cấu tạo tương tự như màng nguyên sinh chất của vi khuẩn. + Tế bào chất: Nấm men cũng như tế bào chất của vi khuẩn, độ nhớt của tế bào chất cao hơn của nước 800 lần. + Nhân tế bào: Nhân tế bào nấm men là điển hình, có dịch nhân bên trong là chất dịch nhân. Cũng như nhân của tế bào sinh vật bậc cao, nhân của tế bào nấm men ngoài ADN còn có protein và nhiều loại men. Hạch nhân của tế bào nấm men không chỉ có một phân tử ADN như ở vi khuẩn mà có cấu tạo nhiễm sắc thể điển hình và có quá trình phân bào nguyên nhiễm gọi là gián phân. + Ty thể: Khác với vi khuẩn, nấm men đã có ty thể giống như ở tế bào bậc cao, đó là cơ quan sinh năng lượng của tế bào. Ty thể của nấm men có hình bầu dục, được bao bọc bởi hai lớp màng, màng trong gấp khúc thành nhiều tấm răng lược hoặc nhiều ống nhỏ làm cho diện tích bề mặt của màng trong tăng lên. + Riboxom: có hai loại: loại 80S gồm 2 tiểu thể 60S và 40S nằm trong tế bào chất, một số khác gắn với màng tế bào chất. Một số nghiên cứu chứng minh rằng: Các riboxom gắn với màng tế bào chất có hoạt tính tổng hợp protein cao hơn. Loại 70S là loại riboxom có trong ti thể. Ngoài các cơ quan trên, nấm men còn có không bào và hạt dự trữ volutin. + Bào tử: Nhiều nấm men có khả năng hình thành bào tử, đó là một hình thức sinh sản của nấm men. Có hai loại bào tử : bào tử bắn và bào tử túi [7], [9]. 1.3.1.3. Sinh sản của tế bào nấm men 8 Nấm men sinh sản dưới hai hình thức: vô tính và hữu tính Sinh sản vô tính: Các tế bào nấm men nói chung và nấm men thuộc chi S. cerevisiae nói riêng sinh sản chủ yếu theo lối nảy chồi. Khi tế bào phát triển đến một mức độ nhất định thì trên cơ thể nó xuất hiện mầm hay chồi. Khi một chồi xuất hiện thì enzim thủy phân phân giải một phần polysacarit của thành tế bào làm cho chồi chui ra khỏi tế bào mẹ. Ở mỗi chồi nhận được phần CNS và chất nhân của tế bào mẹ. sau đó nó tách ra khỏi tế bào mẹ sống độc lập không tách khỏi mà tạo thành những chồi nhỏ liên kết với nhau tạo thành một chuỗi khuẩn ty giả. Trong điều kiện thuận lợi một chồi nấm men trở thành một tế bào con và tách khỏi tế bào mẹ khoảng 20-30 phút [8]. Nấm men cũng có hình thức sinh sản bằng bào tử. Bào tử túi được hình thành trong túi bào tử nhỏ gọi là nang, trong nang có từ 1-8 bào tử đôi khi có đến 12 bào tử. Đó là quá trình tạo bào tử riêng rẽ không qua quá trình tiếp hợp. Bào tử sau khi ra khỏi túi gặp điều kiện thuận lợi sẽ phát triển thành tế bào nấm men mới. Tiếp theo là quá trình nảy chồi [9]. 1.3.1.4. Vai trò của chủng nấm men S.cereviae tới quá trình lên men rượu vang Nấm men có thể sử dụng đường glucose và fructose trong dịch quả và chuyển hóa chúng theo con đường đường phân pyruvat. Qúa trình này cung cấp năng lượng và chất khử để phục vụ sinh tổng hợp cho tế bào. Trong điều kiện kỵ khí, nấm men loại CO2 khỏi pyruvat trong phản ứng xúc tác bởi enzym pyruvat decarboxylase tạo ra axetanlđehyt và CO2. Tiếp theo, acetalđehyt khử thành ethanol dưới tác động của enzyme alcohol dehydrogenase và NADH. 1.3.2. Vi khuẩn Trong dịch nho cũng như trong rượu vang có rất nhiều vi khuẩn. Những loại này có thể làm cho rượu vang ngon hơn hoặc cũng có thể làm xấu đi hương vị hoặc làm hỏng rượu vang. Do đó chúng ta phải tạo điều kiện cho các 9 loài vi khuẩn có lợi phát triển, hạn chế các loài có hại phát triển. 1.3.3. Nấm mốc Nấm mốc phát triển ở vỏ quả, bã của quá trình sản xuất, thùng chứa hoặc đến từ không khí. 1.3.4. Các vi sinh vật làm hỏng vang Một số vi sinh vật tồn tại khá nhiều trong rượu vang gây hỏng rượu vang, vang bị đục, có vị chua gắt, mùi khó chịu như: Bacterium gracile, Acetobacter xylium, Acetobacter aceti [7]. 1.3.5. Bệnh vang Hiện tượng bệnh vang của lên men rượu vang được Pasteur nghiên cứu và khám phá. Đó là hiện tượng rượu bị chua đi và chất lượng rượu bị giảm rất nhanh. Nguyên nhân là do rượu vang tiếp xúc với không khí và do vi khuẩn axetic phát triển đã biến cồn thành axetic. Ngoài ra bệnh vang cũng có thể do các vsv lên men kỵ khí gây ra.  Bệnh vang dính Đặc điểm: Vang không chảy đều, lỏng như nước mà dính lại. Bệnh này thường kéo theo bệnh chua và đắng. Nguyên nhân: do bị nhiễm vi khuẩn lactic, vi khuẩn này đã tiết ra một loại đường riêng là dextran.  Bệnh vang đắng Đặc điểm: rượu bị chua và có vị đắng Nguyên nhân: do vi khuẩn lactic phá hủy glixerin tạo thành các acrolin.  Vang chua lactic Đặc điểm: rượu có vị chua khó chịu. Nguyên nhân: khi quả quá ngọt hoặc cho thêm quá nhiều đường, kỹ thuật lên men thấp, làm cho nấm men ngừng hoạt động, hoặc do cấy men chưa đủ, nhiệt độ cao, thiếu oxy,... vi khuẩn lactic sẽ chuyển hóa đường khử 10