Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của khối lượng bánh men thuốc bắc và nồng độ đường ban đầu lên hàm lượng một số hợp chất thứ cấp trong sản phẩm rượu vang dứa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ Khoa Cơ khí – Công nghệ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ảnh hưởng của khối lượng bánh men thuốc bắc và nồng độ đường ban đầu lên hàm lượng một số hợp chất thứ cấp trong sản phẩm rượu vang dứa Sinh viên thực hiện: Lớp: Công nghệ thực phẩm 48C Thời gian thực hiện: 11/2018 – 03/2019 Địa điểm thực hiện: Trung Tâm Nghiên Cứu, Ứng Dụng và Thông Tin Khoa Học và Công Nghệ thuộc Sở Khoa Học và Công Nghệ tỉnh Quảng Trị Giáo viên hướng dẫn: PGS. TS. Đỗ Thị Bích Thủy Bộ môn: Công nghệ thực phẩm HUẾ - 2019 1 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Tình hình sản xuất dứa từ năm 2015 – 2018 và kế hoạch sản xuất năm 2018...............................................................................................................3 Bảng 2.2. Thành phần hóa học của một số giống dứa...........................................4 Bảng 2.3. Tiêu chuẩn hóa học của vang ...............................................................6 Bảng 2.4. Thành phần các loại rượu có trong vang .............................................7 Bảng 4.1. Diễn biến bên ngoài của quá trình lên men.........................................37 Bảng 4.2. Các giá trị Bx, pH, ethanol, các sản phẩm phụ tại thời điểm lựa chọn kết thúc lên men chính.........................................................................................54 Bảng 4.3. Mô tả cảm quan bằng chủ quan của người làm thí nghiệm................54 Bảng 4.4. Mô tả cảm quan bằng chủ quan của người làm thí nghiệm................61 2 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1. Hình thái tế bào nấm men....................................................................10 Hình 2.2. Men bánh.............................................................................................11 Hình 2.3. Sơ đồ tóm tắt quá trình đường phân xảy ra trong tế bào nấm men.....15 Hình 2.4. Sơ đồ tóm tắt lên men và hô hấp xảy ra trong tế bào nấm men..........16 Hình 2.5. Tóm tắt cơ chế hóa sinh của quá trình lên men rượu..........................17 Hình 2.6. Sơ đồ tóm tắt cơ chế hóa sinh sự tạo thành sản phẩm phụ trong quá trình lên men rượu...............................................................................................19 Hình 3.1. Bánh men Làng Vân............................................................................25 Hình 3.2. Thiết bị lên men 15L CENTRION......................................................26 Hình 3.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát........................................................31 Hình 4.1. Sự thay đổi giá trị Bx và pH dịch dứa theo màu sắc của vỏ................35 Hình 4.2. Sự thay đổi hàm lượng đường trong quá trình lên men......................40 Hình 4.3. Sự thay đổi của pH trong quá trình lên men........................................43 Hình 4.4. Sự thay đổi ethanol trong quá trình lên men.......................................45 Hình 4.5. Sự thay đổi của các sản phẩm bậc hai trong quá trình lên men của nồng độ chất khô ban đầu 20%...........................................................................47 Hình 4.6. Sự thay đổi của các sản phẩm bậc hai trong quá trình lên men của nồng độ chất khô ban đầu 30%...........................................................................49 Hình 4.7. Sự thay đổi của các sản phẩm bậc hai trong quá trình lên men của nồng độ chất khô ban đầu 40%...........................................................................50 Hình 4.8. Sự thay đổi của các sản phẩm bậc hai trong quá trình lên men của nồng độ chất khô ban đầu 50%...........................................................................52 Hình 4.9. Ảnh hưởng của khối lượng bánh men ban đầu lên giá trị Bx..............55 Hình 4.10. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của khối lượng bánh men ban đầu lên giá trị pH....................................................................................................................56 Hình 4.11. Ảnh hưởng của khối lượng bánh men ban đầu lên giá trị ethanol.. . .57 Hình 4.12. Ảnh hưởng của khối lượng bánh men ban đầu lên các sản phẩm bậc hai........................................................................................................................59 3 MỤC LỤC PHẦN 1 MỞ ĐẦU................................................................................................1 1.1. Đặt vấn đề.......................................................................................................1 1.2. Mục đích đề tài...............................................................................................2 1.3. Nội dung đề tài...............................................................................................2 PHẦN 2 TỔNG QUAN........................................................................................3 2.1. Giới thiệu về dứa............................................................................................3 2.1.1. Giá trị của dứa.............................................................................................3 2.1.2. Thu hoạch và bảo quản dứa.........................................................................4 2.2. Giới thiệu về rượu vang..................................................................................5 2.2.1. Giá trị rượu vang.........................................................................................5 2.2.2. Phân loại rượu vang.....................................................................................5 2.2.3. Tiêu chuẩn chất lượng vang........................................................................5 2.2.4. Thành phần cơ bản của vang.......................................................................7 2.3. Quá trình lên men rượu vang..........................................................................9 2.3.1. Giới thiệu về nấm men................................................................................9 2.3.2. Nấm men dùng trong sản xuất rượu vang.................................................11 2.3.3. Cơ chế lên men rượu.................................................................................13 2.3.4. Sự tạo thành các sản phẩm phụ của quá trình lên men rượu ....................18 2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men vang......................................21 2.4.1. Ảnh hưởng của hàm lượng đường.............................................................21 2.4.2. Ảnh hưởng của độ pH...............................................................................21 2.4.3. Ảnh hưởng của nồng độ rượu....................................................................21 2.4.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ............................................................................22 2.4.5. Ảnh hưởng của acid hữu cơ.......................................................................22 2.4.6. Ảnh hưởng của Nitơ..................................................................................22 2.4.7. Ảnh hưởng của các loại muối khoáng.......................................................23 4 2.4.8. Ảnh hưởng của lượng men giống..............................................................23 2.4.9. Ảnh hưởng nồng độ ôxy hoà tan...............................................................23 PHẦN 3 VẬT LIỆU, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................................................................................................25 3.1. Vật liệu và phạm vi nghiên cứu....................................................................25 3.1.1. Vật liệu......................................................................................................25 3.1.2. Phạm vi......................................................................................................26 3.2. Nội dung nghiên cứu....................................................................................26 3.2.1. Nghiên cứu xác định hàm lượng đường của dịch dứa theo độ chín..........26 3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số lên hàm lượng ethanol và các sản phẩm bậc hai tạo thành trong sản phẩm........................................................26 3.3. Phương pháp nghiên cứu..............................................................................27 3.3.1. Phương pháp vật lý....................................................................................27 3.3.2. Phương pháp hóa học................................................................................27 3.3.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm để thực hiện nội dung nghiên cứu...........29 PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..............................................................35 4.1. Nghiên cứu xác định nồng độ chất khô trong dứa theo độ chín...................35 4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên sự biến đổi một số chỉ tiêu trong quá trình lên men.......................................................................................36 4.2.1. Sự thay đổi của Bx theo thời gian với các nồng độ chất khô ban đầu của dịch lên men khác nhau.......................................................................................40 4.2.2. Sự thay đổi của giá trị pH..........................................................................43 4.2.3. Sự thay đổi của giá trị ethanol...................................................................45 4.2.4. Sự thay đổi của giá trị của các sản phẩm bậc hai......................................46 4.2.5. Xác định thời gian lên men chính..............................................................53 4.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của khối lượng bánh men lên hàm lượng ethanol và các sản phẩm bậc hai tạo thành trong sản phẩm..................................................55 4.3.1. Ảnh hưởng của khối lượng bánh men ban đầu lên giá trị Bx....................55 4.3.2. Ảnh hưởng của khối lượng bánh men ban đầu lên giá trị pH...................56 5 4.3.3. Ảnh hưởng của khối lượng bánh men ban đầu lên giá trị ethanol............57 4.3.4. Ảnh hưởng của khối lượng bánh men ban đầu lên giá trị các sản phẩm bậc hai tạo ra trong quá trình lên men........................................................................58 PHÂN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..............................................................62 5.1. Kết luận........................................................................................................62 5.2. Kiến nghị......................................................................................................62 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................63 PHỤ LỤC............................................................................................................66 6 KÍ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT Acetyl – CoA: Acetyl coenzyme A A. awamori: Aspergillus awamori A. usami: Aspergillus usami A. flavus: Aspergillus flavus A. niger: Aspergillus niger ATP: Adenosine Triphosphate ATTP: An toàn thực phẩm B. cereus: Bacillus cereus Bộ NN và PTNT: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn E. Coli: Escherichia coli EDTA: Ethylenediaminetraacetic acid EMP: Electromagnetic pulse FAO: Food and Agriculture Organization of the United Nations (Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc hay Tổ chức Nông lương Liên Hiệp Quốc). FAD: flavin adenine dinucleotide Gr: gram M. sircinilloides: Mucor sircinilloides NAD+: Nicotinamide adenine dinucleotide P. aeruginosa: Pseudomonas aeruginosa TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam RE: Refined Extra 7 PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Việt Nam có đặc điểm địa hình khá đặc biệt, dài và hẹp, khoảng cách từ cực Nam đến cực Bắc là 1650 km. Theo chiều dài đất nước, Việt Nam có nhiều vùng khí hậu khác nhau dẫn đến việc hình thành các vùng sinh thái nông nghiệp khác nhau. Sản phẩm nông nghiệp nói chung và sản phẩm rau trái nói riêng vì vậy mà rất đa dạng và phong phú. Trong đó phải kể đến là dứa. Nhờ đặc tính dễ thích nghi trong bất kỳ điều kiện thời tiết trải dài từ Bắc vào Nam, dứa - một loại trái cây nhiệt đới cho giá trị kinh tế lẫn chất lượng dinh dưỡng khá cao. Trong những năm qua, dứa đã trở thành một loại quả có giá trị xuất khẩu cao, được nhiều thị trường trong và ngoài nước yêu thích nhất là thị trường các nước Châu Âu và các nước thuộc vùng khí hậu ôn đới. Việc sử dụng dứa để làm nguyên liệu cho một số ngành công nghệ trong đó có công nghệ rượu vang là điều tất yếu để phát triển sản phẩm từ nông sản này. Ở một số quốc gia trên thế giới, sản xuất rượu vang trở thành một ngành mang lại doanh thu lớn và tạo dựng được những thương hiệu nổi tiếng trên thị trường như: Robert Mondavi (Mỹ), Château Gruaud-Larose (Pháp), Concha Y Toro (Chile), Urbina (Tây Ban Nha), Lucente (Ý), .... Bên cạnh việc dùng nho làm nguyên liệu sản xuất chính cho vang thì việc sử dụng những nguên liệu khác để làm đa dạng hóa thị trường vang đang là hướng đi mới đầy tiềm năng hiện nay. Ở Việt Nam, cùng với sự phát triển của kinh tế - xã hội nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng về rượu vang ngày càng cao. Tuy nhiên, ngành công nghiệp sản xuất rượu vang ở nước ta vẫn chưa thực sự đáp ứng được những yêu cầu đó, quy mô sản xuất nhỏ, chất lượng còn hạn chế. Nhiều sản phẩm rượu trên thị trường còn chứa nhiều các hợp chất thứ cấp như methanol, aldehyd, rượu bậc cao, .... gây ngộ độc rượu cho người sử dụng. Bên cạnh đó Việt Nam có nguồn men là bánh men truyền thống cũng cần phải tìm cách để chúng được ứng dụng rỗng rãi hơn và cho chất lượng rượu tốt hơn. Vì vậy việc nghiên cứu nâng cao chất lượng sản phẩm bằng cách hoàn thiện công nghệ sản xuất là vấn đề cần thiết. Xuất phát từ vấn đề trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu thực hiện đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đường ban đầu và khối lượng bánh men thuốc bắc gieo cấy ban đầu lên hàm lượng một số hợp chất trong sản phẩm rượu vang dứa”. 8 1.2. Mục đích đề tài - Mục tiêu chung: góp phần đa dạng hóa sản phẩm từ quả dứa. - Mục tiêu cụ thể: cung cấp một số thông số công nghệ thích hợp có ảnh hưởng đến hàm lượng các sản phẩm bậc hai tạo thành trong quá trình lên men rượu dứa gồm: nồng độ đường ban đầu và khối lượng bánh men thuốc bắc gieo cấy ban đầu. 1.3. Nội dung đề tài - Xác định độ chín của quả dứa thích hợp (dựa trên màu sắc của vỏ) để làm nguyên liệu lên men rượu. - Nghiên cứu xác định một số thông số công nghệ thích hợp cho quá trình lên men rượu từ nước dứa nhằm thu được sản phẩm chứa các hợp chất bậc hai thấp, bao gồm: + Nồng độ chất khô ban đầu. + Hàm lượng bánh men sử dụng gieo cấy ban đầu. 9 PHẦN 2 TỔNG QUAN 2.1. Giới thiệu về dứa Dứa là loại trái cây của miền nhiệt đới có nguồn gốc từ các nước Brazil, Paraquay ở Trung và Nam Mỹ. Tên ban đầu của dứa là “Ananas”, sau đó các nhà thám hiểm Tây Ban Nha thấy quả dứa khá giống chóp quả thông nên đặt là “Pine”, người Anh thêm chữ “Apple” để nói lên vị ngọt dịu và ăn được của nó. Tiếng Việt thì gọi dứa là “thơm” hay “khóm” [4]. Theo thống kê của FAO (2016) Việt Nam có sản lượng dứa đứng hàng thứ 10 trên thế giới với tổng diện tích trồng dứa của cả nước khoảng 34642 ha và sản lượng đạt 555047 tấn. Các tỉnh có diện tích canh tác dứa lớn đáng kể như Tiền Giang, Kiên Giang, Long An và Hậu Giang chiếm 70 – 80% sản lượng dứa cả nước [6]. Theo Báo cáo ngành trồng trọt tại Việt Nam 2017, tình hình sản xuất dứa ở nước ta năm 2015 đến 2017 và kế hoạch năm 2018 được thể hiện ở bảng sau: Bảng 2.1. Tình hình sản xuất dứa từ năm 2015 – 2018 và kế hoạch sản xuất năm 2018 Dứa 2015 2016 2017 KH 2018 Tổng diện tích (1000 ha) 39,7 40,5 41 42 Sản lượng (1000 tấn) 578,2 560,4 567,1 610 Nguồn: Theo Bộ NN và PTNT, 2017 Tuy nhiên, tình hình chế biến và sử dụng các sản phẩm từ dứa ở nước ta chưa được đa dạng, chủ yếu là dứa khoanh đóng hộp, dứa rẻ quạt, dứa đông lạnh, nước ép dứa hay dứa pure để xuất khẩu hoặc là tiêu thụ tươi. Vì vậy, việc nghiên cứu phát triển đa dạng hơn các sản phẩm từ dứa là cần thiết. 2.1.1. Giá trị của dứa [9] Trái dứa có khoảng 72 – 88% nước, 8 – 18,5% đường, 0,3 – 0,8% acid, 0,25 – 0,5% protein, khoảng 0,25% muối khoáng. 70% đường dứa là saccharose, 10 còn lại là glucose. Acid nhiều nhất trong thành phần acid hữu cơ của dứa là citric acid 65%, còn lại là malic acid 20%, tatric acid 10%, succinic acid 3%. Trong quả dứa còn có enzyme thủy phân protein là bromelin giúp cho việc tiêu hóa tốt. Hàm lượng bromelin được tăng dần từ ngoài vào trong và từ dưới gốc lên trên ngọn, được sản xuất bằng cách trích ly từ vỏ và cùi dứa. Hàm lượng vitamin C khoảng 15 – 55mg%, vitamin A 0,06mg%, vitamin B 1 0,09mg %, vitamin B2 0,04mg%, .... Thành phần hóa học của dứa thay đổi tùy theo giống, độ chín, thời vụ, địa điểm và điều kiện trồng trọt. Bảng 2.2. Thành phần hóa học của một số giống dứa Độ khô Đường khử % % % % Dứa hoa Phú Thọ 18 4,19 11,59 0,51 3, 8 Dứa hoa Tuyên Quang 18 3,56 12,22 0,57 3, 8 Dứa Victoria nhập nội 17 3,2 10,9 0,5 3, 8 Dứa Hà Tĩnh 12 2,87 6,27 0,63 3, 6 Dứa mật Vĩnh Phú 11 2,94 6,44 0,56 3, 9 Dứa Cayen Phủ Quỳ 13 3,2 7,6 0,49 4, 0 Dứa Cayen Cầu Hai 13,5 3,65 6,5 0,49 4, 0 Khóm Đông Nai 15,2 3,4 9,8 0,31 4, 5 Khóm Long An 14,8 3,3 8,6 0,37 4, 0 Khóm Kiên Giang 13,5 2,8 7,5 0,34 4, 1 Giống dứa Saccharose Độ acid pH 11 2.1.2. Thu hoạch và bảo quản dứa [9] Độ chín thu hoạch của dứa Theo Viện Khoa học Nông nghiệp miền Nam, người ta đánh giá độ chín của dứa theo 5 mức sau đây: Độ chín 4: 100% vỏ trái có màu vàng sẫm, trên 5 hàng mắt mở. Độ chín 3: Khoảng 4 hàng mắt mở, 75 – 100% vỏ trái có màu vàng tươi. Độ chín 2: 3 hàng mắt mở, 25 – 75% vỏ trái có màu vàng tươi. Độ chín 1: trái vẫn còn xanh bóng, một hàng mắt mở. Độ chín 0: trái vẫn còn xanh sẫm, mắt chưa mở. Tại các nông trường, dứa được thu hoạch khi độ chín tại ruộng là 1 và 2, sẽ có màu sáng đẹp, khoảng 4 – 8 ngày sau dùng để ăn tươi hay chế biến đều tốt. Trái ở độ chín 3 và 4 tại ruộng sẽ dễ dàng bị hỏng sau khi thu hoạch. 2.2. Giới thiệu về rượu vang Rượu vang là một sản phẩm nguyên chất thu được từ sự lên men rượu toàn phần từ nho tươi ép ra nước, hoặc từ hỗn hợp nước nho và bã nho ép ra nước [19]. 2.2.1. Giá trị rượu vang Dùng rượu vang với lượng vừa phải có tác dụng kích thích, lợi cho sức khỏe, rượu vang có lượng cồn trung bình nên người già và phụ nữ có thể sử dụng được [19]. Rượu vang có nhều chất dinh dưỡng hơn hẳn các loại rượu khác và có thành phần tương đối ổn định, lên men từ nước quả nên có hương vị và mùi thơm đặc trưng riêng đặc trưng cho loại quả đó. Sản xuất rượu vang thương phẩm làm tăng giá trị kinh tế và đem lại lợi nhuận cho người làm vườn. 2.2.2. Phân loại rượu vang Căn cứ vào màu sắc sản phẩm phân thành: vang đỏ, vang trắng, vang hồng, tương ứng với từng loại vang này có chỉ tiêu về giới hạn, màu sắc nhất định. Căn cứ theo độ rượu, hàm lượng đường, hàm lượng acid, .... có trong vang mà phân tích thành các loại: vang khô, vang dịu, vang ngọt nhưng xu hướng chung vang được phân làm hai nhóm chính là vang không gas và vang có gas 12 (CO2), trong đó mỗi nhóm lại phân thành một số loại khác nhau tuỳ theo hương, vị, .... của từng loại sản phẩm [12]. 2.2.3. Tiêu chuẩn chất lượng vang Thành phần hóa học của rượu vang tương đối phức tạp và có sự thay đổi tùy vào thành phần nguyên liệu sử dụng, những biến đổi trong quá trình lên men chính, lên men phụ và quá trình tàng trữ kết hợp với phương pháp hay công nghệ sản xuất. 13 2.2.3.1. Tiêu chuẩn hóa học Bảng 2.3. Tiêu chuẩn hóa học của vang [22] Tên chỉ tiêu 1. Hàm lượng ethanol (cồn) ở 20 oC, % thể tích, không nhỏ hơn Mức 8,5 2. Hàm lượng methanol, mg/l ethanol 100o, không lớn hơn - Rượu vang đỏ 400 - Rượu vang trắng và vang hồng 250 3. Độ axit dễ bay hơi, meq/l sản phẩm a), không lớn hơn 20 4. Hàm lượng lưu huỳnh dioxit (SO2), mg/l sản phẩm, không lớn hơn - Rượu vang đỏ có hàm lượng đường kính theo tổng hàm lượng glucose và fructose nhỏ hơn 5 g/l 150 - Rượu vang đỏ có hàm lượng đường tính theo tổng hàm lượng glucose và fructose không nhỏ hơn 5 g/l 200 - Rượu vang trắng và rượu vang hồng có hàm lượng đường tính theo tổng hàm lượng glucose và fructose nhỏ hơn 5 g/l 200 - Rượu vang trắng và rượu vang hồng có hàm lượng đường tính theo tổng hàm lượng glucose và fructose không nhỏ hơn 5 g/l 250 - Rượu vang nổ 235 5. Áp suất dư trong chai tại 20 oC, bar, không nhỏ hơn - Đối với chai có dung tích không nhỏ hơn 0,25 lít 3,5 - Đối với chai có dung tích nhỏ hơn 0,25 lít 3,0 a) meq = mili đương lượng, 1 meq tương đương với 60 mg axit axetic. Các kim loại nặng: Đồng 4 mg/l; Kẽm 5 mg/l; Sắt 10 mg/l; Thiếc 20 mg/l; Chì 0,2 mg/l; Asen 0,2 mg/l. Các hợp chất Cyanua không được có. Độ lệch các chỉ tiêu: etylic ± 0,5%; đường ± 0,5g/100 ml; acid ± 0,1 g/l. 2.2.3.2. Tiêu chuẩn vi sinh vật Không được có các vi sinh vật gây bệnh như E.coli, Coliform, Clostridium perfringens, Salmonella, P. aeruginosa, B. cereus, Streptococcus faecalis… Đối với vi khuẩn hiếu khí thì 100 (khuẩn lạc/gr, ml). 14 Nấm 100 (khóm/gr, ml). 2.2.3.3. Tiêu chuẩn cảm quan [22] - Màu sắc: đặc trưng cho từng loại sản phẩm. + Vang đỏ là: màu đỏ, đỏ lựu, đỏ thắm. + Vang hồng là màu hồng đến đỏ tươi. + Vang trắng là vàng rơm đến vàng ánh. - Mùi: thơm đặc trưng của nguyên liệu và sản phẩm lên men, không có mùi lạ. - Vị: đặc trưng cho từng loại sản phẩm, không có vị lạ. - Trạng thái: trong, không vẩn đục. 2.2.4. Thành phần cơ bản của vang Hiện nay, việc nghiên cứu các thành phần trong rượu vang vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu. Cho đến nay, chúng ta mới biết được một số thành phần cơ bản như sau: 2.2.4.1. Các loại rượu Trong vang rượu etylic đóng vai trò chủ yếu etylic có vai trong tạo mùi của vang. Ngoài rượu etylic là chủ yếu trong vang còn có nhiều loại rượu bậc cao khác như: Bảng 2.4. Thành phần các loại rượu có trong vang [13] STT Tên các loại rượu Hàm lượng trong vang Ngưỡng nồng độ cảm (mg/l) nhận được (mg/l) Vang trắng: 20 - 1000 1000 Vang đỏ: 80 - 350 1000 Etylic 9 - 20 1500 3 Isopropilic 0,3 - 3 2000 4 n-propilic 5 - 50 100 - 500 5 Isobutylic 20 - 100 100 - 200 6 n-Butylic 2-10 50 - 100 7 Isomalic bất hoạt 20 - 50 50 - 100 8 Isomalic hoạt tính 100 - 250 30 - 100 1 Metylic 2 15 STT Tên các loại rượu 9 n malic 10 Hàm lượng trong vang Ngưỡng nồng độ cảm (mg/l) nhận được (mg/l) 2 - 20 50 - 100 n- Hexylic 0,5 - 10 5 - 20 11 n-Heptylic 0,3 - 3 2 - 10 12 n- Totylic 0,2 - 2 1-5 2.2.4.2. Các acid hữu cơ Các loại acid hữu cơ có trong vang có nguồn gốc từ dịch quả và một phần là sản phẩm của quá trình lên men. Các acid hữu cơ đóng vai trò hết sức quan trọng đối với hương vị của vang (lượng có trong các loại quả khác nhau sẽ tạo nên hương vị đặc trưng cho loại rượu đó). Các acid như tartaric, lactic, citric là những acid hữu cơ có lợi. Còn các acid: formic, propionic, butyric, acetic ở hàm lượng cao có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm (như acid acetic nếu hàm lượng cao sẽ làm cho vang bị chua, mùi nồng, nhưng nếu không có thì hương vị của vang sẽ bị giảm ). Các acid hữu cơ giúp cho việc duy trì độ pH thấp và ngăn chặn sự xâm nhập của các loại vi khuẩn, tăng cường sự ổn định cho vang. 2.2.4.3. Các loại đường Đường là nguyên liệu tạo nên các loại rượu trong quá trình lên men. Trong dịch quả chính chủ yếu là các loại đường khử: fructose, glucose, galactose. Ngoài ra, còn có saccharose. Thành phần và tỷ lệ các loại đường là khác nhau phụ thuộc vào loại quả, vùng, năm và vụ thu hoạch. Trong quá trình lên men các loại đường khử nhanh chóng được nấm men sử dụng chuyển hoá thành rượu và CO2. Đường saccharose trong quá trình lên men được các enzyme của nấm men thủy phân thành đường đơn sau đó chuyển thành rượu. Hàm lượng đường sót trong vang thành phẩm được coi là một trong những chỉ tiêu phân loại và đánh giá chất lượng của vang. Tuỳ theo loại vang mà hàm lượng đường sót còn lại nhiều hay ít. 16 2.2.4.4. Các vitamin Các vitamin có trong dịch trái cây sau khi lên men vẫn còn trong vang thành phẩm. Theo một số tác giả, vitamin không bị phá huỷ bởi sự lên men vang mà còn được bổ sung và hoàn thiện hơn trong vang thành phẩm. Chất lượng và hàm lượng các vitamin trong vang thành phẩm phụ thuộc vào điều kiện và thời gian tàng trữ của vang [8]. 2.2.4.5. Các amino acid Theo các kết quả phân tích cho thấy trong vang thành phẩm có hầu hết các loại amino acid. Các amino acid có vai trò quan trọng đối với sự sinh sản và phát triển của nấm men. Ngoài lượng amino acid trong dịch quả, quá trình lên men cũng tạo thêm được một số amino acid làm cho vang thành phẩm có hương vị đặc trưng (chính amino acid trong mỗi loại nấm men khác nhau cũng sẽ cho một loại hương vị đặc trưng riêng). 2.2.4.6. Các chất thơm Hợp chất thơm trong trái cây do các chất có nguồn gốc terpen quyết định, hầu hết chúng đều bị phân huỷ hoặc bị thoát ra ngoài cùng CO 2 trong quá trình lên men vang. Mùi thơm của vang thành phẩm do các cấu tử thơm như các loại rượu bậc cao, etylacetate, metylacetate, acetaldehyd, acetic tạo ra từ quá trình lên men và tàng trữ. Mùi thơm của vang không phải là mùi thơm của chính nguyên liệu làm ra vang, mà mùi thơm của vang phải là mùi đặc trưng của sản phẩm lên men từ một loại trái cây nhất định. Các chất thơm đóng vai trò quan trọng đối với giá trị cảm quan của vang [13]. 2.2.4.7. Các chất khoáng Các chất khoáng như Ca, Mg, Mn, Al, P, S, Na, K, .... mặc dù có hàm lượng rất nhỏ phụ thuộc vào từng nguyên liệu nhưng giữ vai trò quan trọng trong quá trình lên men vang. Các chất khoáng có tác dụng tốt đối với sự sinh sản và phát triển của nấm men làm tăng hương, vị, giá trị dinh dưỡng của vang [7; 13]. 2.3. Quá trình lên men rượu vang 2.3.1. Giới thiệu về nấm men Nấm men là tên chung để chỉ những nhóm nấm có cấu tạo đơn bào, sống riêng lẻ hoặc sống thành từng đám, không di động và sinh sản vô tính bằng hình thức nảy chồi. Chúng phân bố rộng rãi trong thiên nhiên như trong đất, nước, lương thực thực phẩm, .... đặc biệt có nhiều trong các loại hoa quả chín, ngọt. 17 Nấm men thường được sử dụng trong sản xuất vang là các chủng thuộc giống Saccharomyces. - Lớp: Ascomycetes. - Bộ: Endomycetales. - Họ: Endomycetaceae. - Họ phụ: Saccharomyceteae. - Giống: Saccharomyces. Tế bào nấm men có nhiều hình dạng khác nhau: hình cầu, hình ovan hoặc elip, hình quả chanh, hình trụ, hình chùy hoặc đôi khi còn kéo dài ra thành hình sợi (Hình 2.1). Nấm men có thể thay đổi hình dáng và kích thước trong các giai đoạn phát triển và điều kiện môi trường xung quanh. Hình thái của chúng không thay đổi chỉ ở các giống nuôi cấy khi còn trẻ trong các môi trường dinh dưỡng tiêu chuẩn. So với các vi sinh khác, tế bào nấm men có kích thước tương đối lớn: đường kính khoảng 7 µm; chiều dài 8 – 12 µm. Trọng lượng riêng của tế bào nấm men không khác mấy so với vi khuẩn: - Ở nấm men chỉ số này là: 1,055 – 1,060. - Ở vi khuẩn chỉ số này là: 1,050 – 1,112 [3; 11; 18]. Hình 2.1. Hình thái tế bào nấm men. 18 2.3.2. Nấm men dùng trong sản xuất rượu vang 2.3.2.1. Nấm men tự nhiên Trong nước quả tươi có các vi sinh vật khác nhau nhiễm vào từ môi trường xung quanh. Phần lớn là nấm mốc, nấm men, một số vi khuẩn, xạ khuẩn... Nấm men ít hơn nấm mốc nhưng lại có khả năng sinh trưởng và phát triển nhanh hơn trong điều kiện yếm khí hoặc thiếu O 2 đồng thời lên men tích tụ cồn. Nhờ điều kiện kỵ khí và trong dịch cồn làm ức chế nấm mốc, tạo điều kiện cho nấm men phát triển chiếm ưu thế trong lên men [7]. Các men tự nhiên hay men dại luôn có sẵn trên bề mặt quả. Một số loại như: Sacchraromyces apiculata, Mycorderma, Hancelnula, Gichia... Nếu để men dại phát triển tự nhiên thì quá trình lên men rất khó điều chỉnh và chất lượng rượu thu được không ổn định. 2.3.2.2. Men bánh [7; 10] Men bánh là men nhân dân sản xuất ở những vùng có tập quán nấu rượu. Vì nguyên liệu dùng để chế biến rượu trong nhân dân là gạo nên môi trường nền là bột gạo, đồng thời với một số nguyên liệu khác mà người sản xuất men vẫn giữ bí mật và gồm vài chục vị thuốc bắc như: đại tiểu hồi, thảo quả, xuyên khung, bạch chỉ, đinh hương, nhục đậu, liên kiều, cát cánh,... Sau khi chế biến xong các khối men giống như bánh, hình tròn dẹt mặt trên phủ một lớp trấu có tác dụng làm cho khối men xốp (Hình 2.2). Khối lượng một bánh men từ 10 – 100g. Hình 2.2. Men bánh. Hệ vi sinh vật trong bánh men: - Nấm mốc gồm có Aspergillus oryzea, A. flavus, A. awamori, A. usami, A. niger, Mucor (M. Sircinilloides), Rhizopus, Penicillium và Amylomyces rouxii, .... Nấm mốc sinh enzyme amylase đường hóa tinh bột. 19 - Nấm men chủ yếu là Saccharomyces cerevisiae. Ngoài ra còn thấy Hyphopichia butonii, Pichia anomada, Candida, .... Những nấm men này coi như là men dại, men tạp có lẫn trong nấm men và không mong muốn. Nấm men rượu chuyển hóa đường thành rượu. - Trong bánh men còn thấy có loài men giả là Endomycopsis fibuliger. Giống Endomycopsis tương tự như nấm men nhưng có thể mọc sợi, có khả năng sinh glucoamylase và thủy phân tinh bột thành đường glucose. - Vi khuẩn: thường thấy có mặt vi khuẩn lactic, vi khuẩn acetic, .... Nói chung, vi khuẩn có mặt trong bánh men đều là vi khuẩn tạp nhiễm, không mong muốn xuất hiện. 2.3.2.2. Nấm men nuôi cấy thuần chủng [3; 10] Việc sử dụng nấm men thuần khiết trong sản xuất rượu vang ở quy mô công nghiệp được phổ biến rộng rãi do tính ưu việt của nó. Sử dụng nấm men thuần khiết giúp cho thời gian lên men nhanh, quá trình lên men không bị dừng giữa chừng, nồng độ cồn thu được cao hơn lên men tự nhiên, vang có màu sáng hơn và hương vị thanh khiết hơn. Những chủng nấm men thuần khiết thường dùng cho lên men rượu vang là Saccharomyces vini, Saccharomyces uvarum, Saccharomyces oviform... - Saccharomyces vini Nấm men Saccharomyces vini khá phổ biến trong quá trình lên men nước quả, chiếm tới 80% trong tổng số Saccharomyces có trong nước quả khi lên men. Đa số các tế bào của loài này hình oval, có kích thước (3 – 8) x (5 – 12)µm, sinh sản theo lối nảy chồi và tạo thành bào tử. Saccharomyces vini có khả năng khử đường saccharose thành đường fructose và glucose, vì vậy trong lên men có thể bổ sung loại đường này vào dịch quả và hàm lượng rượu được hình thành đối với nhiều nòi của nấm men này chỉ đạt được 8 – 10% so với thể tích. Khả năng kết lắng nhanh, ở giai đoạn cuối của quá trình lên men Saccharomyces vini thường bị già không tiếp tục chuyển đường thành cồn và bị chết nhanh. - Saccharomyces uvarum Nấm men Saccharomyces uvarum được tách ra từ nước nho, rượu và nước quả giúp bào tử lên men tự nhiên. Về hình thái nó không khác với các loài khác. Khả năng sinh bào tử khá mạnh trên môi trường thạch – malt. Các nòi của loài này có thể lên men 12 – 13o cồn trong dung dịch nước nho. 20