Sharing Chemistry with the Community

Hóa học đằng sau trái nho

Nho là một loại trái cây vô cùng dinh dưỡng cần thiết cho cuôc sống của chúng ta. Giống như nhiều loại trái cây khác, bạn có thể sử dụng toàn bộ trái nho từ trong ra ngoài. Mỗi thành phần đều có ích. Bạn có thể tham khảo thêm về điều này tại đây nhé! Tuy nhiên trong bài viết lần này, blog sẽ chỉ đề cập về hóa học đằng sau trái nho chứ không nói nhiều về công dụng. Bạn đã sẵn sàng cho chuyến hành trình này chưa? Let’s go!

Đôi nét

Nho (vitis vinifera) là một loại cây leo, sống lâu năm, thân có tua cuốn chia thành 2 – 3 nhánh tua, mọc đối diện với lá. Lá đơn, mọc so le,  hình tim, phiến rộng xẻ từ 5 – 7, có răng cưa ở mép lá. Hoa nhỏ, mọc thành cụm, màu lục nhạt, có các loại hoa đực, hoa cái, hoa lưỡng tính. Quả mọng, hình trứng hoặc hình cầu, vỏ mỏng có khoảng 4 hạt hình lê bên trong. Nho ra hoa từ tháng 5 – 7.

Nho và rượu vang làm từ nho, đã là một phần của văn hóa lịch sử loài người từ rất lâu đời. Các nhà khảo cổ học trên thế giới gần đây phát hiện ra một vài lọ gốm bên trong di tích đồ đá mới có từ khoảng những năm 6000 TCN (Trước công nguyên). Các lọ đó có chứa dư lượng màu đỏ của rượu vang. Điều này cho thấy rượu vang có từ thời tiền sử nhiều khả năng được làm từ nho hoang dã. Ngày nay, nho được dùng làm nguồn nguyên liệu chế biến nước ép nho, nho khô, rượu vang, và các chế phẩm dược.

Trên các bức tường trong những ngôi mộ cổ của người Ai Cập là hình ảnh đầy màu sắc của khung cảnh thu hoạch nho và sản xuất rượu vang, những di tích này được xác định là đã có ít nhất từ những năm 2700 TCN. 700 năm sau, các thủy thủ đã vận chuyển cây nho qua Địa Trung Hải đến Hy Lạp. Từ đó nho được trồng và lan rộng khắp châu Âu và di thực đến nhiều nước khác trên thế giới. Nho là loại cây ưa sáng, ưa nắng, chịu được nhiệt độ cao nhưng không chịu được khí hậu ẩm mưa nhiều. Ở Việt Nam, nho được trồng ở nhiều nơi nhưng thích hợp nhất là ở vùng Ninh Thuận, làm nên thương hiệu nho Ninh Thuận nổi tiếng Việt Nam.

Ngoại hình

Một quả nho là một quả mọng gắn liền với một thân cây với các bộ phận thiết yếu là vò, thịt nho và hạt. Vỏ là lớp ngoài của quả mọng. Nó được tạo thành từ 6-10 lớp tế bào có thành dày. Bề mặt bên ngoài là một lớp sáp gọi là lớp biểu bì, làm cho nho không thấm nước. Các thành phần chính của vỏ là màu, tannin, chất thơm và kali. Bên dưới vỏ là cùi, tạo nên khối lượng của nho. Các tế bào trong tủy có không bào rất lớn có chứa nước ép. Khi nho được ép, thịt nho vỡ ra và nước ép chảy ra. Hai đến bốn hạt được tìm thấy bên trong thịt và rất giàu tannin.

Thành phần hóa học

Nho được tạo ra tới 70-80% nước và chất rắn hòa tan. Nho có cả hợp chất hữu cơ và vô cơ. Các thành phần quan trọng để làm rượu vang đường, hợp chất hữu cơ, hợp chất phenolic, hợp chất nitơ, hợp chất hương liệu, khoáng chất và hợp chất pectic. Sau đây, chúng ta sẽ tìm hiểu điển hình vài thành phần hóa học có trong trái nho nhé!

1.Đường

Các loại đường chính trong nước nho là fructose và glucose. Hàm lượng đường thay đổi trong khoảng từ 150 đến 250 g / L. Trong glucose trái cây chưa chín là đường chiếm ưu thế. Trong quả chín tỷ lệ fructose so với glucose là 1: 1. Nếu trái cây bị quá chín thì đường fructose là đường chiếm ưu thế. Sự biến đổi của nho dẫn đến sự thay đổi về lượng đường. Vì thế, những người sản xuất rượu thường dựa trên tỉ lệ này để lựa chọn nho làm rượu.

Thí dụ như 2 loại rượu Chardonnay và Pinot blanc được phân loại là các loại rượu có fructose cao, trong khi Chenin blanc và Zinfandel được coi là loại glucose cao. Fructose, glucose và sucrose khác nhau đáng kể về độ ngọt. Thang độ ngọt được xắp xếp như sau: fructose ngọt hơn sucrose, ngọt hơn glucose. Mặt khác nếu fructose được coi là 100, thì sucrose là 84 và glucose là 66. Đó là một sự khác biệt khá lớn. Thông tin này rất quan trọng đối với nhà sản xuất rượu vang. Thí dụ như nếu một nhà làm rượu muốn làm ngọt rượu, anh ta sẽ cần ít fructose hơn sucrose để đạt được cùng một độ ngọt.

Glucose và fructose là các loại đường lên men. Trong quá trình lên men, nấm men chuyển đổi các loại đường này thành rượu và carbon dioxide. Lượng rượu sản xuất có liên quan đến lượng đường ban đầu có trong nước ép; do đó, việc kiểm soát lượng đường trong nước trái cây, người ta có thể kiểm soát lượng rượu trong rượu vang mong muốn. Cần lưu ý rằng mối quan hệ giữa hàm lượng đường và rượu hình thành không chính xác. Nói một cách đơn giản, sự chuyển đổi đường thành rượu là ° Brix x .55 =% rượu trong rượu vang.

Hàm lượng đường trong nước ép thường được biểu thị bằng ° Brix. Đơn vị ° Brix đại diện cho gram đường trên 100 gram nước trái cây. Thông thường, nó được hiểu là gram đường trên 100 ml nước trái cây. Hàm lượng đường trong nước ép theo ° Brix có thể là được đo bằng khúc xạ kế hoặc tỷ trọng kế ° Brix. Đường trong nước trái cây cũng có thể đo bằng cách xác định khối lượng riêng.

2.Axít hữu cơ

Bên cạnh đường, axit hữu cơ là chất rắn dồi dào nhất có trong nước ép nho. Chúng là một thành phần rất quan trọng của nước trái cây. Chúng chịu trách nhiệm cho hương vị và có ảnh hưởng rõ rệt đến sự ổn định của nho, màu sắc và độ pH. Các axit hữu cơ chính được tìm thấy trong nho là tartaric, malic, và ở một mức độ nhỏ, citric. Nhiều hữu cơ khác axit, bao gồm axit amin, cũng được tìm thấy trong nước trái cây, nhưng axit tartaric và malic chiếm hơn 90% tổng số axit có mặt.

Nồng độ của cả hai axit bắt đầu tăng trong quá trình tăng trưởng. Trong quá trình chín, đường tích tụ và axit giảm. Nho là một trong những loại trái cây hiếm có axit tartaric. Những thứ ảnh hưởng đến thành phần axit là khí hậu, sự đa dạng và thói quen văn hóa. Nồng độ axit thấp hơn trong quả chín với khí hậu ấm hơn so với quả chín ở vùng khí hậu lạnh hơn.

3.Các hợp chất phenolic

Các hợp chất phenolic là thành phần quan trọng nhất của nho. Các hợp chất phenolic đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định màu sắc và hương vị của rượu vang. Nó cũng tham gia vào các phản ứng hóa nâu của nho. Các hợp chất phenolic chủ yếu nằm trong hạt và vỏ của nho. Các nước trái cây chứa một lượng rất nhỏ (3 đến 5% tổng số phenol). Thí dụ như rượu vang trắng thường được sản xuất từ ​​nước trái cây với ít vỏ và hạt. Hàm lượng phenolic của chúng thấp, trong phạm vi tương đương 100 đến 250 mg / L axit gallic (GAE). Trong khi đó, rượu vang đỏ được sản xuất thông thường với vỏ và hạt. Tùy thuộc vào độ dài của thời gian tiếp xúc, hàm lượng phenol của rượu vang đỏ thường dao động trong khoảng từ 1000 đến 3500 GA / mg GA.

Hai chất chính có trong nhóm hợp chất này là anthocyanin và tanin. Anthocyanin là sắc tố và chúng chịu trách nhiệm cho màu đỏ và màu tím của nho và rượu vang. Chúng tồn tại ở cả hai dạng màu và không màu. Trong rượu vang đỏ mới làm, hầu hết các anthocyanin có màu đều có mặt ở dạng tự do. Khi rượu vang đỏ để lâu, anthocyanin kết hợp với các hợp chất phenolic. Ở trạng thái kết hợp, sắc tố góp phần ổn định màu trong rượu vang đỏ.

Tannin là những hợp chất rất phức tạp. Chúng là những phân tử lớn có   trọng lượng phân tử trên 500. Chúng có màu vàng, nâu và đỏ. Chúng có vị se (astringent) và đắng (bitter). Trong quá trình chế biến và lão hóa, các tannin trùng hợp. Phản ứng trùng hợp dẫn đến tăng kích thước phân tử. Nói chung các phân tử nhỏ   nhiều vị đắng hơn là vị se. Nhưng khi kích thước phân tử tăng (do trùng hợp), sự se được cảm nhận nhiều hơn vị đắng. Nguyên nhân là do việc tăng kích thước phân tử làm cho các hợp chất này không hòa tan và do đó, chúng kết tủa, và độ se (wine’s astringency) của rượu giảm.

Trong đó, độ se là một sự đo lường về cảm giác làm khô ráo hoặc tạo nếp nhăn bề mặt niêm mạc, gây ra chủ yếu bởi các chất tannin có trong các rượu vang đỏ, nhưng trong chừng mực nào đó, cũng bởi vị chua cao ở trong những rượu vang trắng. Một độ ổn định nào đó về chất tannin thì đáng mong muốn, như một phần của sự cân xứng phức tạp trong các rượu vang đối với việc trữ. Nhưng ở một số vang đỏ còn non, lượng quá mức chất tannin làm gián đoạn dòng nước miếng để bôi trơn miệng, và tạo ra cảm giác khó chịu với nếp nhăn trong niêm mạc vòm miệng. Vị chua cao trong những vang trắng có thể tạo một hiệu ứng tương tự.

4.Hợp chất nitơ

Nho chứa các hợp chất nitơ khác nhau. Chúng bao gồm các cation amoni và các hợp chất nitơ hữu cơ: như axit amin, peptide và protein. Các hàm lượng nitơ của nho thay đổi theo giống, khí hậu, đất, thụ tinh và các loại thói quen văn hóa. Tổng nồng độ nitơ của trái cây tăng lên trong giai đoạn trưởng thành.

Các hợp chất chứa nitơ rất quan trọng vì chúng đóng vai trò là chất dinh dưỡng cho nấm men và vi khuẩn axit lactic. Nitơ ảnh hưởng đến sự hình thành sinh khối (quần thể tế bào hoặc năng suất tế bào), tốc độ lên men và sản xuất các sản phẩm phụ khác nhau, lần lượt ảnh hưởng đến các thuộc tính cảm quan của rượu vang. Protein (hợp chất nitơ) có liên quan tính ổn định của rượu. Không đủ nitơ có thể gây ra sự chậm chạp hoặc bị mắc kẹt lên men và hình thành mùi “trứng thối” (H2S). Để tránh vấn đề như vậy, người ta phải thường bổ sung Diammonium phosphate (DAP). Giá trị lớn nhất lượng bổ sung DAP được phép hợp pháp là 958,7 mg / L.

5.Hợp chất thơm

Nhiều hợp chất mùi dễ bay hơi được tìm thấy trong rượu vang. Những chất thơm được lấy từ ba nguồn chính:

1. Nho (trái cây)

2. Lên men

3. Lão hóa và trưởng thành

Nho chứa nhiều hợp chất hương vị. Một số hợp chất này đã được báo cáo để cung cấp cho một loạt các đặc điểm khác nhau của chúng. Thí dụ như:

a. 2-methoxy-3-isobutyl pyrazine – Hợp chất chiếm ưu thế cho giống ớt chuông mùi cho các giống như Cabernet Sauvignon và Sauvignon blanc.

b. 4-vinylguaiacol và 4-vinylphenol – cho mùi cay, giống như đinh hương và dược liệu đến một số loại rượu Gewtirtztraminer.

c. Terpenes – trong nho và nho Riesling.

Nhiều loại rượu như Chardonnay hoặc Seyval blanc dường như không có sự khác biệt mùi varietal có thể được quy cho một hoặc hai hợp chất. Có thể là trong giống, nhiều hợp chất góp phần tạo nên hương vị.

Các hợp chất có mùi trong nho phần lớn có trong vỏ và các lớp các tế bào ngay bên dưới nó. Nồng độ của chúng (hợp chất hương vị) có xu hướng tăng trong quá trình chín. Điều quan trọng là nho được thu hoạch khi hương vị đang ở đỉnh cao. Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ của các hợp chất hương thơm trong nho. Thao tác và kiểm soát các yếu tố này là cần thiết để đạt được mức hương vị mong muốn khi thu hoạch.

6.Khoáng chất

Khoáng chất được cây nho lấy từ đất. Chúng thường chiếm khoảng 0,2 đến 0,6% trọng lượng tươi của trái cây. Các hợp chất khoáng quan trọng bao gồm: kali, natri, sắt, phốt phát, sunfat và clorua. Trong đó, kali là khoáng chất quan trọng nhất. Nó chiếm 50 đến 70% các cation trong nước trái cây. Trong quá trình chín, hàm lượng kali của nho tăng lên. Nó di chuyển vào trái cây dẫn đến sự hình thành kali bitartrate, làm giảm độ axit và tăng độ pH của nước trái cây. Cần lưu ý rằng muối axit tartaric của kali có liên quan đến các vấn đề mất ổn định rượu vang.

7.Chất pectic

Các chất pectin là các chất gắn kết có trong thành tế bào. Về mặt hóa học, chúng là các polysacarit phức làm từ các phân tử axit galacturonic liên kết với nhau. Suốt trong quá trình chín, pectin bị thủy phân bởi các enzyme pectolytic tự nhiên, làm cho quả mọng mềm hơn khi chín. Trong nước trái cây, pectin gây ra đục bằng cách giữ các hạt của bột trái cây trong nhũ tương. Để cho phép các chất rắn lơ lửng lắng xuống và làm rõ nước ép, các chế phẩm thương mại của enzyme pectolytic thường được sử dụng.

Trên đây là những điều thú vị về hóa học của trái nho. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai. Lần sau nếu có ai hỏi về trái nho thì hãy nhớ về hóa học đằng sau chúng nhé!

Tham khảo Noel Shabelski, Sức khỏe và đời sống, Murli Dharmadhikari  và Wikipedia.

Leave a Reply