1. Một số loại vi khuẩn trong quá trình lên men
1.1. NẤM MỐC
1.1.1. Aspergillus niger
1.1.1.1. Có khả năng tạo nhiều enzym: amylaza, maltaza, proteaza…
1.1.1.2. Dùng để đường hóa tinh bột
1.1.1.3. Chịu pH thấp
1.1.1.4. Nhiệt độ 30-330C
1.1.1.5. Dễ phát triển trên môi trường tinh bột
1.1.2. Aspergillus oryzae
1.1.2.1. Phát triển trong khoảng nhiệt độ rộng( 15-400C), nhiệt độ tối ưu là 30-320C
1.1.2.2. Thường có màu vàng khi già
1.1.2.3. sinh ra các loại enzym để thủy phân tinh bột và protein
1.1.2.4. Khả năng sinh enzym mạnh chủ yếu là : amylaza, proteaza, mantaza, catalaza
1.1.3. Zymomonas mobilis
1.1.3.1. Sử dụng con đường Nhập-Doudoroff cho quá trình lên men
1.1.3.2. Lên men liên tục tạo rượu kém, không ổn định
1.1.3.3. Chỉ có thể chuyển hóa glucose, fructose và sucrose với ethanol, không thể lên men các carbohydrate phức tạp hơn
1.1.3.4. Kích thước: dài 2-6µm, rộng 1-1,4µm
1.1.3.5. Nhiệt độ tối ưu 25-30°C
1.1.3.6. Là một thanh hình vi khuẩn g(-)
1.1.4. Vi khuẩn lactic
1.1.4.1. Tích tụ nitơ cho nấm men, tạo pH thích hợp cho quá trình lên men(pH = 4.5-5)
1.1.4.2. Nhiệt độ thích hợp 370C
1.1.4.3. Kích thước 0,6-0,9×1,5-6µm
1.1.4.4. Tế bào hình que, đầu tròn
1.2. NẤM MEN
1.2.1. Có khả năng tiết hệ enzim Zymaza
1.2.2. Lên men được ở nhiệt độ tương đối cao.
1.2.3. Hình ô van
1.2.4. Sống kị khí không bắt buộc
1.2.5. -Thuộc chi Saccharomyces
1.2.6. Kích thước: 3-10x2-12µm
1.2.7. Lên men nhiều loại đường khác nhau
1.2.8. Chịu được môi trường có độ acid cao, nồng độ cồn cao.
1.2.9. Nhiệt độ tối ưu: 25-300C
1.2.10. Các nấm men chỉ lên men đường mono hoặc disaccharit, trong điều kiện kị khí
1.2.11. Nồng độ đường thích hợp cho qúa trình lên men là 10-15%
1.2.12. pH = 4 - 4.5
2. Các vi sinh vật gây hại cho quá trình lên men rượu
2.1. VI KHUẨN
2.1.1. Streptomyces
2.1.1.1. Gây mùi “đất” cho rượu
2.1.2. Vi khuẩn lactic
2.1.2.1. Tạo CO2 làm hỏng chất lượng rượu gây “nở hoa” làm đục rượu
2.1.2.2. Có thể tạo mùi hôi (lysine->histamin)
2.1.3. Acetic
2.1.3.1. gây vị chua
2.1.4. Bacillus
2.1.4.1. Gây mùi khó chịu và gây đục rượu
2.2. NẤM MEN
2.2.1. Saccharomyces
2.2.1.1. làm đục rượu, sủi bọt do CO2
2.2.2. Zygosaccharomyces, Pichia
2.2.2.1. làm đục rượu vang và tạo mùi làm ảnh hưởng đến chất lượng rượu
2.2.3. Brettanomyces/ Dekkra
2.2.3.1. tạo ra mùi khó chịu do hợp chất vinyl phenol sản phẩm phân hủy amino acid và các sản phẩm oxy hóa các hợp chất aldehyde của thùng gỗ đựng rượu vang
3. Các vi khuẩn thường được dùng trong quá trình lên men rượu
3.1. Hanseniaspora apiculate – Kloeckera apiculata
3.1.1. Trong nghề làm rượu vang người ta không mong muốn loài men này phát triển, nếu có thì chỉ cần có trong giai đoạn đầu tạo được 3 – 40 cồn.
3.1.2. Kloeckera apiculata: kích thước tương đối nhỏ, có hình ovan – elip hoặc hình quả chanh, tế bào có một đầu nhỏ người ta thường gọi là men hình chùy. Sinh sản bằng nảy chồi, rất phổ biến ở vỏ quả và nhiễm vào nước quả chiếm đến 90% tổng số men khi bắt đầu lên men. Nó có thể lên men tạo thành 6 – 70 cồn, nhưng tạo ra một loạt các acid bay hơi cũng như các este của chúng làm cho dịch có mùi tạp và nó còn kìm hãm các loài nấm men chính trong lên men, K. apiculata nhạy cảm với SO2.
3.2. Saccharomyces uvarum
3.2.1. Men này được tách từ nước nho, rượu len 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 – 130 cồn trong dung dịch nước nho. Một vài nòi được dùng trong sản xuất rượu vang.
3.3. Saccharomyces cerevisiae
3.3.1. Đây là tên hiện nay dùng phổ biến, trước đây người ta gọi là Saccharomyces cerevisiae Meyer hay là S. ellipsoideus theo Lodder là Saccharomyces vini.
3.3.2. Nấm men này phổ biến trong quá trình lên men nước quả chiếm tới 80% trong tổng số Saccharomyces có trong nước quả khi lên men. Khả năng kết lắng của nó phụ thuộc vào từng nòi: các tế bào dạng bụi hoặc dạng bông. Nguồn dinh dưỡng cacbon của loại này là đường, cồn và acid hữu cơ, những tác nhân sinh trưởng là acid pantotinic, biotin, mezoinozit, thiamin và piridoxin.
3.3.3. Đa số các tế bào của loài này hình ovan có kích thước (3 – 8) x (5 – 12)m, sinh sản theo lối nẩy chồi và tạo thành bào tử. Saccharomyces cerevisiae sinh ra enzyme invectara có khả năng khử đường sacaroza thành fructoza và glucoza, vì vậy trong lên men ta có thể bổ sung loại đường này vào dung dịch quả và hàm lượng rượu được tạo thành bình thường đối với nhiều nòi của men này chỉ đạt được 8 – 10% so với thể tích.
3.3.4. Ở giai đoạn cuối lên men Saccharomyces cerevisiae kết lắng nhanh và làm trong dịch rượu.
3.3.5. Ở nòi của giống này có đặc tính riêng về khả năng tạo cồn, chịu sunfit, tổng hợp các cấu tử bay hơi và các sản phẩm thứ cấp tạo ra cho vang có mùi vị đặc trưng riêng biệt.
3.3.6. Giai đoạn cuối cùng của quá trình lên men các tế bào Saccharomyces cerevisiae thường bị già, không tiếp tục chuyển đường thành cồn và bị chết rất nhanh.
3.4. Saccharomyces chevalieri
3.4.1. Tên khác là Saccharomyces chevalieri Guilliermond. Nấm men này được tách từ nước nho lên men tự nhiên, từ rượu vang non được gây men nước dừa hoặc nước cọ. Saccharomyces chevalieri thuần chủng lên men nước nho có thể tạo 160 cồn. Nó thường lẫn với Saccharomyces cerevisiae.
3.5. Saccharomyces oviformics
3.5.1. Tên khác là Sac. Beuanes saccardo. Được tách ra từ nước nho tự lên men, nhưng loại nấm men này ít hơn so với Sacch. vini. Giống thuần chủng phát triển tốt trong nước nho và các loại nước quả khác, có khả năng chịu được đường cao, cồn cao, lên men kiệt đường và tạo thành tới 180 cồn.
3.5.2. Các yếu tố sinh trưởng của loại này giống như Sacch. vini và có khả năng chịu được cồn cao. Dùng các nòi thuần chủng của giống này lên men dịch quả có hàm lượng đường cao để chế vang khô cho kết quả tốt.
3.5.3. Có hình dáng giống như Saccharomyces cerevisiae và có thể tạo thành 18% rượu trong quá trình lên men, giống này tạo thành màng trên dịch quả. S. oviformis lên men được glucose, fructose, mantose, saccarose, maltose và 1/3 rafinose, không lên men được lactose, pentose. Điều khác nhau cơ bản của S. oviformis với S. vini là: S. oviformis không lên men được galactose và men nổi lên bề mặt dịch lên men tạo thành màng.
3.5.4. Hai giống sản xuất rượu vang này (S. vini và S. oviformis) có nhiều nòi được dùng trong sản xuất.
4. Yêu cầu đối với chọn nấm men thuần chủng
4.1. Tạo cho rượu hương vị thơm ngon tinh khiết
4.2. Chịu được độ rượu cao và độ acid của môi trường cũng như các chất sát trùng
4.3. Làm trong dịch rượu nhanh
4.4. Sử dụng đường cho lên men gần như hoàn toàn
4.5. Có hoạt lực lên men cao đối với nước quả
4.6. Kết lắng tốt
5. Các yếu tố ảnh hưởng tới nấm men trong lên men rượu vang
5.1. Oxy
5.1.1. Trong quá trình lên men giai đoạn đầu yêu cầu oxy cao nhất để nấm men sinh sản, phát triển tăng sinh khối. Nếu có giai đoạn nhân giống thì cũng cần phải cung cấp oxy bằng cách lắc hoặc sục khí.
5.1.2. Hầu hết các chủng nấm men trong lên men rượu vang thuộc giống Saccharomyces. Chúng là nhóm vi sinh vật kỵ khí tùy tiện. Khi trong môi trường đủ lượng oxy nấm men phân hủy đường dùng làm nguồn năng lượng và cấu tạo tế bào tăng sinh khối.
5.1.3. Trường hợp thiếu oxy (kỵ khí) nấm men sử dụng phần oxy hòa tan trong môi trường để sinh trưởng và chủ yếu là lên men.
5.2. Nguồn Nitơ
5.2.1. Đối với dịch nhân giống hoặc hoạt hóa giống thì hỗn hợp các nguồn nitơ và các chất sinh trưởng rất có ý nghĩa
5.2.2. Đa số trong nước quả có các hợp chất nitơ đủ cung cấp cho nấm men. Tuy nhiên cũng có trường hợp không đủ nguồn nitơ do đó cần bổ sung thêm nguồn nitơ. Trong trường hợp này người ta thường dùng amon sulphat (NH4)2SO4. Cũng có thể dùng men tự phân cho thêm vào môi trường. Nếu dịch quả quá chua dùng tartrat amon-kali hay amon hydroxy trung hòa bớt acid.
5.2.3. Ngoài ra để chống oxy hóa nước quả, người ta có thể thêm hóa chất vào nước quả sau khi ép và trước khi lên men. Chất dùng rộng rãi là SO2 (anhydrit sunphurơ). SO2 là hóa chất được cho phép dùng trong sản xuất rượu vang ở hầu hết trên thế giới và có tác dụng nhiều mặt: chống oxy hóa, làm giảm hoặc tiêu diệt vi khuẩn có hại. Nguồn SO2 phổ biến trong rượu vang là natri sunfit Na2SO3. Không nên dùng quá liều lượng cho phép sẽ làm cho rượu vang có mùi khó chịu và diệt một số vi khuẩn có ích.
5.2.4. Trong nước quả thường có đủ các chất khoáng đối với nhu cầu của nấm men. Vì vậy, không cần phải bổ sung thêm chất khoáng. Tuy nhiên trong nghiên cứu cũng như trong nhân giống có thể thêm nguồn phospho kali ở dạng muối phosphat và magiê ở dạng muối sulfat.
5.3. Nhiệt độ
5.3.1. Nhiệt độ lên men có ảnh hưởng đến đời sống của nấm men, đến quá trình lên men và chất lượng của sản phẩm.
5.3.2. Nhiệt độ lên men cao, thời gian của quá trình lên men ngắn, độ cồn có thể thấp, đường sót còn nhiều và hương vị của sản phẩm có khi không tốt.
5.3.3. Nhiều công trình nghiên cứu về sản xuất rượu vang đã xác định được khoảng nhiệt độ lên men rượu vang trắng thích hợp là 15 – 300C, nếu lên men ở những thang độ thấp hơn thì càng tốt. Còn lên men rượu vang đỏ (nước quả lẫn với xác quả) phải chiết xuất các chất thơm và polyphenol từ vỏ quả nên cần thang độ cao hơn, thường là 250C.
5.4. pH của môi trường
5.4.1. Trong sản xuất rượu vang người ta thường chuẩn bị môi trường nước quả có độ pH bằng 3.0 – 3.5.
5.4.2. Trong thực tế lên men những dịch quả chua thường được rượu vang ngon. Đối với dịch quả thường có độ pH từ 2.8 – 3.8. Khoảng pH này nấm men vẫn hoạt động được. Vùng pH tối thích của nấm men là 4 – 6.
5.5. Hàm lượng đường
5.5.1. Trong nước quả thường có hàm lượng đường không đều do vậy người ta thường bổ sung thêm đường saccaroza. Đa số các loại nấm men hoạt động bình thường trong môi trường đường dưới 20%. Có một số chủng hoạt động ở môi trường có đường cao hơn. Khi nhân giống thường dùng môi trường có đường thấp dưới 10%