CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1
Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang
CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Sự ra đời “Etude sur le vin” của L.Pasteur đã khiến hầu hết các nhà làm rượu vang vào cuối
thế kỷ XIX đều tin rằng sự có mặt của vi khuẩn lactic trong rượu là một trong những nhân tố
bất lợi cho quá trình sản xuất và ảnh hưởng không tốt đến chất lượng sản phẩm.
Song, vào những năm 20 của thế kỷ XX, nghiên cứu của 2 tác giả Ferré và Ribéreau (1920)
trên hai loại rượu vang đỏ Burgundy và Boudeaux đã chứng minh được rằng vai trò rất quan
trọng của quá trình chuyển hóa acid malic trong sản xuất rượu vang. Nhờ đó mà quá trình lên
men malolactic đã được con người chấp nhận và khuyến khích sử dụng như một quá trình lên
men phụ xảy ra trong rượu vang nhằm mục đích chuyển hóa acid malic có trong vang nho, đặc
biệt là đối với vang đỏ. Quá trình này góp phần làm giảm vò chua gắt của acid malic, giúp cải
thiện hương và đảm bảo độ bền về mặt vi sinh cho sản phẩm rượu vang.
Sau đó, một loạt các nổ lực tìm kiếm các tác nhân gây ra quá trình lên men malolactic được
tiến hành. Người ta thấy rằng, dòch nho và vang là một môi trường mang tính chọn lọc đối với
một vài loài vi khuẩn lactic. Những loài này hiện nay đã được biết đến tương đối chính xác
(Lafon-Lafourcade and Joyeux, 1979). Trong một vài nghiên cứu trên dòch nước nho, các tác giả
Fendant và Dôle; Maret và Sozzi (1977, 1979); Marel và cộng sự (1979) đã ghi nhận lại sự có
mặt của các loài vi khuẩn lactic lên men đồng hình thuộc giống Lactobacillus (Lb. plantarum,
Lb. casei) trong dòch nho. Trong suốt giai đoạn lên men ethanol, những loài này bò biến mất
cùng với các loài lên men lactic dò hình (Lb. hilgardii, Lb. brevis). Các loài vi khuẩn lactic có
trong canh trường lúc này hầu hết đều thuộc giống Pediococcus (P. cerevisiae, P. pentosaceus)
và một loài trong giống Leuconostoc (Leuconostoc oenos). Như vậy, những vi khuẩn lactic đồng
hình thuộc giống Lactobacillus có mặt chủ yếu trong dòch nho sẽ bò tiêu diệt rất nhanh sau khi
bắt đầu quá trình lên men rượu và được thay thế bởi loài Leuconostoc oenos ở giai đoạn cuối
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 2
Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang
Từ những thành quả đạt được, con người vẫn đang tiếp tục tìm tòi và khám phá những giải
pháp mới về mặt công nghệ để hoàn thiện và nâng cao hiệu quả quá trình lên men malolactic
bao gồm:
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 3
Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang
Việc nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn lactic cố đònh để chuyển hóa acid malic thành acid
lactic trong các môi trường nuôi cấy tónh (Spettoli và cộng sự, 1982), nuôi cấy liên tục
(Cuenat và Villettaz, 1984), kể cả việc việc so sánh năng lực chuyển hóa acid malic của
các chủng nuôi cấy khác nhau (Naouri và cộng sự, 1991).
Vấn đề chuyển hóa acid malic bởi enzyme malolactic cố đònh (EC 1.1.1.38) cũng được đề
cập đến rất nhiều nhưng kết quả nghiên cứu khi sử dụng enzyme cố đònh trên gel hầu
như không thành công (S. Gestrelius, 1982).
Nói tóm lại, lên men malolactic là một quá trình đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất
rượu vang, bên cạnh quá trình lên men chính được thực hiện bởi nấm men để tạo nên chất
lượng cho sản phẩm thì quá trình lên men malolactic đóng một vai trò không thể thiếu trong
việc làm biến đổi các thành phần hoá học, góp phần cải thiện chất lượng về mặt giá trò cảm
quan của sản phẩm, mang lại cho rượu vang những hương vò đặc trưng. Việc tìm kiếm những
những giải pháp kỹ thuật ứng dụng cho quá trình này đã được con người nghiên cứu từ rất lâu
và vẫn đang được tiếp tục. Nhưng đến nay, những kết quả đạt được cũng chỉ mang ý nghóa về
mặt học thuật và chưa được áp dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất.
1.2 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ QUÁ TRÌNH LÊN MEN MALOLACTIC
1.2.1 Đònh nghóa
Lên men malolactic (ML) là một quá trình chuyển hoá L-malic acid (chứa 2 nhóm carboxyl
trong phân tử) thành L- hoặc D-acid lactic (chỉ chứa một nhóm carboxyl) và carbon dioxide
được thực hiện bởi các giống vi khuẩn lactic bao gồm Lactobacillus, Oenococcus, Leuconostoc,
Pediococcus. Đây thực chất là một quá trình dò hoá acid malic, khi đó L-malic được decarboxyl
hoá thành L-lactic acid bởi xúc tác là enzyme malate carboxylase (EC1.1.1.38). Quá trình này
xảy ra bên trong tế bào theo phản ứng sau:
Một số tác giả (Margalit, 1997) cho rằng đây thực chất chỉ là một phản ứng hoá sinh vì quá
dehydrogenase, sau đó, sẽ xúc tác cho phản ứng khử acid pyruvic thành L-acid lactic. Cơ
chế này được tìm thấy ở Lactobacillus casei và Lactobacillus faecalis.
Con đường thứ ba là được tìm thấy ở Lactobacillus fermentum. Vi khuẩn này có khả
năng chuyển hóa L-acid malic thành acid lactic ở cả hai dạng đồng phân L- và D-. Ngoài
ra, còn có một số sản phẩm trao đổi chất trung gian như acetate, succinate và carbon
dioxide.
1.2.2 Vò trí của lên men malolactic trong quy trình sản xuất rượu vang
Trong công nghiệp sản xuất rượu vang, quá trình lên men malolactic được tiến hành sau
khi lên men chính, dòch lên men thu được gọi là “vang non” được tiến hành lắng gạn cặn và
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 5
Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang
được chuyển sang bồn hay nồi lên men tiếp theo. Quá trình này diễn ra rất chậm nhằm để
phân giải những gam đường cuối cùng, song song với quá trình này là vi khuẩn lactic sẽ phân
giải acid malic thành acid lactic làm cho vang được chuyển từ vò chua gắt sang vò chua nhẹ dễ
chòu, CO
2
còn được tiếp tục giải phóng nhưng có xu hướng giảm dần, hương vò rượu vang cũng
được hoàn thiện. Dung dòch lên men ở trạng thái tónh lặng, xác nấm men lắng xuống đáy bồn
hay nồi lên men. Tiếp theo, dòch vang được tiến hành lắng gạn tiếp vài lần, mỗi lần từ 20 đến
30 ngày để ổn đònh thành phần của rượu vang rồi tiếp tục đến quá trình ủ chín.
1.3 MỤC ĐÍCH VÀ ỨNG DỤNG
1.3.1 Mục đích
Lên men malolactic là một quá trình rất quan trọng trong sản xuất các loại vang đỏ hoặc các
loại rượu vang có độ chua cao được sản xuất từ những giống nho trồng ở các vùng khí hậu lạnh.
Quá trình này hoàn toàn không gây nguy hiểm đối với chất lượng vang vì trong quá trình lên
men vi khuẩn lactic chỉ sử dụng acid malic là chính mà không tác động gì tới các cấu tử và
thành phần khác có trong vang. E. Peymand đã xếp mức độ nguy hiểm cho chất lượng rượu
vang do tác động của vi khuẩn lactic theo chiều tăng dần lên như sau:
Lên men đường arabinose, acid citric và đường xylose tạo thành một lượng không lớn
quả tốt để giảm thiểu rủi ro về mặt vi sinh.
Vi khuẩn malolactic sinh trưởng trước trong môi trường pH thấp và chúng sử dụng các
chất dinh dưỡng như (amino acid, các base nitơ, vitamin) làm cho môi trường ngày càng
nghèo nàn những chất này. Từ đó giới hạn được sự sinh trưởng và phát triển của những
vi khuẩn khác.
Một số vi khuẩn malolactic có thể sản sinh ra độc tố (bacteriocins) có thể ức chế sinh
trưởng của những vi sinh vật khác mà không gây ảnh hưởng gì về mặt cảm quan và sức
khỏe con người.
Người ta nhận thấy rằng ở những loại rượu vang không có quá trình lên men malolactic hay
quá trình này không được kiểm soát chặt chẽ thì sau một thời gian đóng chai và bảo quản
thường xảy ra hiện tượng bò đục dòch vang hay đôi khi hình thành nên cặn lắng hay sủi bọt nhẹ
có khi kèm theo mùi lạ gần giống với mùi của món dưa cải bắp truyền thống của Đức
(sauerkraut). Dù ít hay nhiều thì điều này cũng làm ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng của rượu
vang thành phẩm. Vì vậy, nếu quá trình lên men malolactic được thực hiện một cách có kiểm
soát thì những rủi ro này có thể được loại trừ.
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 7
Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang
1.3.2 Phạm vi ứng dụng
Hiện nay, quá trình lên men malolactic được xem như là một giải pháp công nghệ quan
trọng nhằm cải thiện chất lượng của rượu vang đỏ và một số rượu rượu vang trắng (ở một số
vùng như Switzerland, Burgundy). Người ta nhận thấy rằng hầu hết các loại vang đỏ và khoảng
20% rượu vang trắng trên thế giới đều phải trải qua quá trình lên men này.
Đứng trên phương diện thành phần hoá học, lên men malolactic chỉ thích hợp cho sản xuất
các loại rượu vang có độ pH thấp, tức là có hàm lượng acid cao. Hầu hết các rượu vang đỏ (red
wine) trên thế giới đều được sản xuất thông qua quá trình lên men malolactic. Ví dụ như các
loại rượu vang đỏ: Pinot Noir, Merlot và Cabernet đều được tiến hành lên men malolactic gần
như hoàn toàn. Quá trình lên men malolactic xảy ra hầu hết ở vang đỏ bởi vì ở các vang này có
hàm lượng acid malic khá cao. Acid malic có thể bò phân giải bởi vi khuẩn lactic thành acid
lactic làm giảm vò chua gắt khó chòu cho vang. Hàm lượng acid malic trong nho còn tuỳ thuộc
Leuconostoc.
Oenococcus Pediococcus Lactobacillus
Hình 2.1 Các giống vi khuẩn lên men malolactic
1- Lactobaccilus.
Các trực khuẩn thuộc giống Lactobacillus đều là vi khuẩn gram dương. Chúng thường có
dạng hình que dài hoặc cũng có thể là ngắn gần như hình cầu. Đường kính khoảng 0,5 ÷0,7
µm và chiều dài có thể lên đến 8µm. Chúng đứng riêng lẻ, kết đôi hoặc kết thành chuỗi.
Có nhiều loài trong Lactobacillus được tìm thấy trong vang, được chia thành 2 nhóm: lên
men lactic đồng hình và dò hình tuỳ thuộc vào khả năng lên men đường hexose và pentose. Các
CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 9
Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang
loài lên men lactic đồng hình được liệt kê trong bảng 2.1 chỉ tạo ra được acid lactic từ đường.
Những loài vi khuẩn lactic dò hình được liệt kê trong bảng đều là những loài dò hình bắt buộc,
nghóa là lên men đường tạo sản phẩm là acid lactic, chúng còn có khả năng tạo ra nhiều sản
phẩm như acid acetic, acid succinic, ethanol, carbon dioxide... pH hoạt động tối thích cho các
trực khuẩn Lactobacillus là 5,5 ÷5,8. Chúng không thể sinh trưởng được trong môi trường có
pH thấp hơn 3,5.
Bảng 2.1 Vi khuẩn Lactobacillus lên men đồng hình và dò hình thường gặp trong rượu vang
Lên men đồng hình đường hexose Lên men dò hình đường hexose
L. bavaricus
L. casei
L. homohoichii
L. curvatus
L. saki
L. plantarum
L. fermentum
L. brevis
L. buchneri
L. fructovorans
Trong số các giống vi khuẩn kể trên, qua rất nhiều nghiên cứu người ta thấy rằng vi khuẩn
Oenococcus oeni là loài có khả năng sinh trưởng mạnh mẽ nhất (chòu đựng và thích nghi tốt
nhất trong môi trường rượu vang). Đồng thời chúng còn có khả năng cải thiện hương và vò làm
tăng chất lượng cho sản phẩm. Các chủng vi khuẩn còn lại tuy vẫn có khả năng chuyển hóa
acid malic là giảm vò chua cho rượu vang nhưng chúng không có khả năng điều chỉnh hương vò
(off-flavour), thậm chí có thể là nguyên nhân gây ra các biến đổi không mong muốn trong giai
đoạn tàng trữ và bảo quản sản phẩm. Vì thế, trong công nghiệp sản xuất rượu vang Oenococcus
oeni là loài mang lại nhiều đặc tính mong muốn nhất cho chất lượng rượu vang và được nhiều
nhà sản xuất ưu tiên lựa chọn.
2.1.2 Đặc điểm sinh lý của Oenococcus oeni
2.1.2.1 Nhu cầu về chất dinh dưỡng
1- Nguồn carbon
Carbohydrate
Monosaccharide: pentose và hexose
Con đường trao đổi các loại đường của vi khuẩn malolactic chưa được giải thích một cách
đầy đủ, đặc biệt là đối với chủng oenococci (Gravie 1986). Tuy nhiên, người ta có thể dự đoán
rằng vi khuẩn malolactic có thể chuyển hóa đường theo các con đường tương tự như những vi
khuẩn lên men dò hình khác.
Hình 2.2 Vi khuẩn Oenococcus oeni
CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 11
Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang
Hình 2.3 Sơ đồ tóm tắt các con đường trao đổi chất ở vi khuẩn malolactic
Đường pentose
Việc chuyển hóa đường pentose (arabinose, ribose, xylose) được thực hiện thông qua con
đường pentose phosphate (Hình 2.4). Từ một phân tử đường ban đầu có thể chuyển thành một
phân tử acid pyruvic hoặc acetyl phosphate; pyruvate biến một phần thành aldehyde acetic và
CO
2
;
cả. Glucose có thể tham gia trực tiếp vào các chu trình như:
Con đường đường phân: tạo thành 2 phân tử acid pyruvic và 2 ATP.
Con đường pentose phosphate: tạo thành acid lactic, CO
2
và acid acetic (hoặc ethanol) và
ATP.
Con đường phosphoketolase: tạo thành acid lactic, ethanol, CO
2
và ATP.
- Đối với fructose
Ở vi khuẩn Oenococcus oeni, có 2 con đường trao đổi fructose: lên men lactic dò hình
(heterolactic fermentation) và lên men kết hợp: dò hình/mannitol (mixed heterolactic/mannitol
fermentation) (Richter và cộng sự 2003). Trong đó, ở con đường thứ nhất, vi khuẩn này sử dụng
fructose như nguồn cơ chất tham gia vào con đường đường phân bình thường (con đường
EMP). Ngược lại, ở con đường thứ hai (chủ yếu là con đường mannitol) thì fructose đóng vai trò
là chất nhận điện tử cuối cùng và bò khử thành mannitol (xem hình 2.6) CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 13
Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang Hình 2.5 Con đường EMP chuyển hóa glucose thành acid pyruvic
CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 14
Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang
Bảng 2.2 Các enzyme tham gia vào quá trình trao đổi đường ở Leuconostoc oenos
(Veiga-Da-Cunha và cộng sự, 1993)
Hình 2.8 Sơ đồ chuyển hóa một số acid hữu cơ trong vang bởi vi khuẩn malolactic
Acid malic
Oenococcus oeni có thể phân giải acid malic thành acid lactic và CO
2
nhờ phản ứng
decarboxyl hóa với xúc tác enzyme malate carboxylase. Phản ứng này không trực tiếp sinh ra
năng lượng cho tế bào dưới dạng ATP nhưng nó là cơ sở cho sự hình thành lực vận chuyển
proton (proton motive force) qua màng tế bào (được đề cập chi tiết hơn ở phần 2.2.1.2), từ đó tế
bào có thể sinh tổng hợp được năng lượng.
Mặc dù vậy, năng lượng tổng hợp từ sự chuyển hóa acid malic không nhiều bằng năng
lượng được tạo thành bởi các con đường phổ biến như đường phân, trao đổi acid citric, pentose
phosphate, phosphateketolase... Do đó, để đảm bảo cho tế bào có thể sinh trưởng và phát triển
một cách thuận lợi, nhu cầu về glucose vẫn đóng vai trò cốt yếu. Tuy nhiên, một số nghiên cứu
cũng cho thấy nếu trong điều kiện không sinh trưởng (non-growing conditions), các vi khuẩn
malolactic, đặc biệt là Oenococcus oeni sẽ tiến hành phân giải acid malic trước thành acid lactic
rồi mới chuyển hóa glucose.
CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 17
Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang
Acid citric
Citric acid cũng được xem là nguồn cơ chất quan trọng trong quá trình tổng hợp năng lượng
của các loài vi khuẩn lactic thuộc giống Leuconostoc và Oenococcus. Sự chuyển hóa acid citric ở
vi khuẩn O. oeni được thực hiện qua nhiều phản ứng phức tạp hơn sự chuyển hóa acid malic
(chỉ qua một phản ứng) và diễn ra sau quá trình lên men malolactic.
Ghi chú: I Citrate lyase VII Acetoin reductase
II Oxaloacetate decarboxylase VIII Lactate dehydrogenase
III Pyruvate decarboxylase IX Pyruvate dehydrogenase complex
IV α-acetolactate synthase X Acetate kinase
V α-Acetolatate decarboxylase XI Decarboxyl hóa không enzyme
VI Diacetyl reductase XII Aspartate aminotranferase
2
Citrate
-
tạo thành acid citric. Kết
quả là năng lượng được hình thành theo cơ chế tương tự như cơ chế tổng hợp năng lượng được
trình bày ở phần 2.2.1.2.
Acid pyruvic
Oenococcus oeni có thể sử dụng trực tiếp pyruvate như nguồn cung cấp carbon (2 pyruvate
→ 1 lactate + 1 acetate + 1 CO
2
). Theo Nicole Warner và cộng sự (2005), kết quả nghiên cứu
khi nuôi cấy chủng vi khuẩn này trong môi trường có chứa pyruvate thu được như sau: lượng
sinh khối (tính theo khối lượng chất khô) đạt 4,0 g/mol pyruvat và lượng ATP tạo thành là
0,5mol/mol pyruvate. Tuy nhiên, khi nuôi cấy trong môi trường chứa glucose, lượng sinh khối
đạt được là 8,3 g/mol glucose. Điều này chứng minh được rằng vi khuẩn malolactic có thể sử
dụng được acid pyruvic để sinh trưởng và lượng sinh khối tạo thành khi sử dụng acid pyruvic
chỉ bằng một nửa so với khi sử dụng glucose.
Cơ chế chuyển hóa acid pyruvic có thể biểu diễn tóm tắt theo sơ đồ sau:
Hình 2.10 Sơ đồ chuyển hóa pyruvate thành acetate và lactate
Polyol
Các polyol đều không thích hợp cho sự sinh trưởng của hầu hết các loài vi khuẩn malolactic
ngoại trừ Lact. plantarum (theo Liu và cộng sự, 1995). Cơ chế chuyển hóa các loại polyol cũng
chưa được biết đến một cách rõ ràng.
CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 19
Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang
Sự chuyển hóa glycerol
Đối với glycerol, có hai con đường phân giải hợp chất này bởi vi khuẩn malolactic. Một là
phản ứng dehydrate glycerol thành hợp chất 3-hydroxyprionaldehyde bởi xúc tác enzyme
glycerol dehydrase hay glycerol kinase. Hai là phản ứng dehyrate hóa không enzyme để hình
chống lại ảnh hưởng của SO
2
trong môi trường, từ đó thúc đẩy phản ứng ngưng tụ anthocyanin
và catechin thành tannin tạo sắc tố bền,) (theo Timberlake và Bridle 1967a, Somer và
CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 20
Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang
Wescombe 1987). Cơ chế chuyển hóa acetaldehyde thành ethanol đã được miêu tả theo phản
ứng sau:
Bảng 2.3 Khả năng phân giải acetaldehyde của một số chủng vi khuẩn malolactic
Chú thích: (+) có khả năng; (–) không có khả năng
2 – Nguồn nitơ
Các acid amin
Vai trò của các acid amin đối với quá trình sinh trưởng của vi khuẩn malolactic vẫn đang
được nghiên cứu. Từ các kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy, nhu cầu về các acid amin đối với
từng chủng khác nhau là không giống nhau nhưng nhìn chung hầu hết các chủng đều cần
asparagine như một acid amin thiết yếu để sinh trưởng.
Theo Versari và cộng sự (1999), việc bổ sung thành phần acid amin vào môi trường nuôi cấy
rất cần cho sự sinh trưởng tối thích của vi khuẩn malolactic. Khi làm thí nghiệm trên các
chủng thuộc loài Oenococcus oeni trong môi trường nuôi cấy tổng hợp ở pH 5,0, tác giả đã thấy
rằng isoleucine, acid glutamic, tryptophan và arginine là những amino acid thiết yếu cho sự
sinh trưởng của loài này. Mặt khác, sự thiếu hụt các thành phần như glycine, phenyl alanine,
proline và tyrosine sẽ ảnh hưởng nhiều đến quá trình lên men malolactic nhưng ít ảnh hưởng
CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 21
Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang
đến sinh trưởng của vi khuẩn lactic. Sự ảnh hưởng của các acid amin đến sinh trưởng của vi
khuẩn malolactic cũng như các cơ chế vận chuyển chúng cũng đã và đang được nghiên cứu.
Một số các acid amin quan trọng cho sự sinh trưởng và trao đổi chất của vi khuẩn
malolactic:
Arginine
pathway). Tuy nhiên, sự chuyển hóa arginine ở những loài này được xem như không điển hình
cho vi khuẩn malolactic.
CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 22
Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang
Asparagine và glutamine
Asparagine được xem là acid amin thiết yếu cho sự sinh trưởng của hầu hết các chủng thuộc
loài O. Oeni. Sự chuyển hóa asparagine (xem hình 2.12) trong tế bào vi khuẩn lactic như sau:
Hình 2.12 Sơ đồ chuỗi chuyển hóa asparagine và glutamine ở vi khuẩn lactic
Đầu tiên, asparagine được vận chuyển vào trong tế bào nhờ protein vận chuyển và tiêu tốn
năng lượng dưới dạng ATP. Sau đó asparagine tiếp tục được deamine hóa thành acid aspartic
nhờ xúc tác asparaginase (E 3.5.1.1). Từ đây, acid aspartic tiếp tục được chuyển hóa tiếp theo 3
con đường chính:
Sự chuyển hóa aspartic với xúc tác enzyme aspartase thành acid fumaric. Acid này
tiếp tục được chuyển hóa tiếp thành acid malic (bởi enzyme fumarase) hay acid
succinic (bởi enzyme succinate dehydrogenase).
Sự chuyển hóa acid aspartic thành oxaloacetate (nhờ enzyme aspartate
aminotransferase) rồi thành pyruvate (nhờ enzyme oxaloacetate decarboxylase).
CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 23
Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang
Phản ứng decarboxyl hóa acid aspartic thành alanine bởi xúc tác enzyme aspatate
decarboxylase.
Cần lưu ý rằng đối với O. oeni, trong trường hợp sinh trưởng nhờ acid malic, ở hàm lượng
thấp (<0,3 mmol/L) acid aspartic có thể thúc đẩy sự sinh trưởng của chúng trong khi ở hàm
lượng cao hơn (>6 mmol/L) thì sự sinh trưởng nhờ acid malic lại bò ức chế (xem bảng 2.4),
song có thể làm tăng khả năng sử dụng đường glucose (S.Q. Liu, 2002).
Bảng 2.4 Ảnh hưởng của L-aspartic đến sinh trưởng của vi khuẩn malolactic
Lượng sinh khối tạo thành mg/mL
Chủng
Canh
2
L (chủng này được xem là có khả năng tổng hợp protease ngoại bào).
Tuy nhiên, tất cả những nghiên cứu nói trên cũng chưa làm sáng tỏ được khả năng thủy
phân các protein của các vi khuẩn lactic trong rượu vang mặc dù khả năng này đã được con
người biết rất rõ đối với vi khuẩn lactic trong sữa.
3- Nguồn khoáng (Mn, Mg, K, Na)
Đối với O. oeni, nhu cầu về các loại khoáng của từng chủng khác nhau cũng khác nhau. Tuy
nhiên một điều đáng lưu ý là trong các loại khoáng sử dụng thì nguyên tố Mn được xem là
nguyên tố rất quan trọng cần thiết cho sự sinh trưởng của O. oeni. Kết quả nghiên cứu của tác
giả S. Theobald và cộng sự (2005) trên các chủng O. oeni được nuôi cấy trong môi trường cơ
bản (Basal medium) và môi trường dòch cà chua (TJM) cho thấy (xem bảng 2.5):
Bảng 2.5 Lượng sinh khối thu được ứng với các môi trường chứa các loại khoáng khác nhau
Chú thích bảng: Các tế bào vi khuẩn O. oeni được nuôi cấy trong môi trường cơ bản (BM) có
bổ sung một loại khoáng. Môi trường này có thành phần như sau: 5 g/L pepton, 20 g/L trypton,
CHƯƠNG 2: TÁC NHÂN LÊN MEN MALOLACTIC 25
Lên men malolactic trong sản xuất rượu vang
5 g/L dòch chiết nấm men, 5 g/L glucose, 5g/L fructose, 3g/L acid citric, 1g/L Tween 80, 0,5 g/L
MgSO
4
.7H
2
O. Hàm lượng mỗi loại khoáng bổ sung vào môi trường BM tương ứng với hàm lượng
của nó trong dòch ép cà chua. Chỉ số OD
546
nm dùng để xác đònh lượng sinh khối thu được có
trong dòch canh trường tại thời điểm sau 10 ngày nuôi cấy.
Trong số các cation được bổ sung vào môi trường nuôi cấy (Ca, Zn, K, Fe, Mn, Mg, Cu)
chỉ có Mn kích thích sự tăng trưởng của tế bào sau 10 ngày nuôi cấy: so với mẫu đối
chứng (H
. Ở
hàm lượng acid pantothenic thấp hơn (hàm lượng giới hạn) sẽ tạo thành một lượng lớn các
erythritol, acetate và glycerol. Khi đó, con đường lên men ethanol sẽ được thay thế bởi con
đường tạo thành các hợp chất này. Tuy nhiên, sự có mặt của acid pantothenic lại không ảnh
hưởng đến quá trình lên men đường ribose.
Ảnh hưởng của acid pantothenic đến quá trình lên men ethanol liên quan tới sự thay đổi
hàm lượng các CoA-SH và acetyl-CoA. Hai chất này là các cosubstrates (dạng coenzyme liên kết
Copyright: Tài liệu đại học ©