Đề tài giới thiệu về nấm men

Nấm men sinh sôi nhanh, tế bào lại chứa nhiều vitamin, acid amin không thay thế, hàm lượng protein chiếm tới 50% trọng lượng khô của tế bào, nên nhiều loại nấm men còn được sử dụng để sả

Giới thiệu về nấm men

Men là các loài nấm đơn bào, Kích thước đường kính mỗi tế bào men chỉ vào khoảng 1/100 mm Chúng phân bố rộng rãi trong thiên nhiên, đặc biệt chúng có nhiều ở vùng đất trồng nho và các nơi trồng hoa quả Nhiều loài nấm men có khả năng lên men rượu bia

Từ lâu người ta đã biết sử dụng nấm men để sản xuất rượu bia Nấm men sinh sôi nhanh,

tế bào lại chứa nhiều vitamin, acid amin không thay thế, hàm lượng protein chiếm tới 50% trọng lượng khô của tế bào, nên nhiều loại nấm men còn được sử dụng để sản xuất protein Ngoài ra nấm men còn được sử dụng trong công nghệ sản xuất bánh mì Tuy nhiên, cũng có nhiều loại nấm men có hại gây bệnh cho người và gia súc, làm hư hại lương thực, thực phẩm

Có nhiều dòng men khác nhau, mỗi dòng men có các đặc tính đặc thù riêng biệt của chúng Phần lớn các loài men thuộc về ngành nấm túi (Ascomycota), mặc dù có một số loài thuộc về ngành nấm đảm (Basidiomycota) Một số ít các loài nấm, chẳng hạn như Candida albicans Candida albicans có thể gây ra nhiễm độc nấm ở người (Candidiasis)

Loài men được con người sử dụng phổ biến nhất là Saccharomyces cerevisiae, nó được dùng để sản xuất bia, rượu vang từ hàng nghìn năm trước

Nấm men dùng trong sản xuất bia thường là các chủng thuộc giống Saccharomyces, chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi trường nước mạch nha như các loại đường hoà tan, các hợp chất nitơ (các acid amin, peptit), vitamin và các nguyên tố vi lượng…qua màng tế bào Sau đó, hàng loạt các phản ứng sinh hóa mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để chuyển hoá các chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển và lên men của nấm men được tiến hành

Men bia là các vi sinh vật có tác dụng lên men đường Các giống men bia cụ thể được lựa chọn để sản xuất các loại bia khác nhau, nhưng có hai giống chính là men ale (Saccharomyces cerevisiae) và men lager (Saccharomyces carlsbergensis), với nhiều giống khác nữa tùy theo loại bia nào được sản xuất Men bia sẽ chuyển hóa đường thu được từ hạt ngũ cốc và tạo ra cồn, cacbon đioxit (CO2) Trước khi các chức năng của men bia được hiểu rõ thì mọi quá trình lên men đều sử dụng các loại men bia hoang dã Mặc dù còn rất ít loại bia, chẳng hạn như bia lambic vẫn dựa trên phương pháp cổ này nhưng phần lớn các quá trình lên men ngày nay đều sử dụng các loại men bia được nuôi cấy và có độ tinh khiết cao Trung bình, hàm lượng cồn trong bia là khoảng 4 – 6% rượu theo thể tích, mặc dù nó có thể thấp tới 2% và cao tới 14% trong một số trường hợp nào

đó Một số nhà sản xuất bia còn đưa ra loại bia chứa tới 20% cồn

Đặc điểm phân loại nấm men

Nấm men trong công nghệ sản xuất bia thường là chủng giống Sacchromyces, gồm có

nấm men chìm và nấm men nổi Có hai dạng là nấm men có dạng hình oval hoặc hình tròn

– Nấm men lên men nổi là Sacchromyces cerevisiae dùng trong sản xuất bia ale Tế bào

nấm men mẹ và con sau khi nảy chồi thường dính lại với nhau tạo thành chuỗi các tế bào nấm men hình dạng chủ yếu là hình cầu hoặc hình oval với kích thước từ 7 – 10μm

Đặc điềm hình thái: Sacchromyces cerevisiae sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ cao, lơ

lửng trên bề mặt là chủ yếu, nhiệt độ lên men từ 10 – 25oC Khi quá trình lên men kết thúc, tế bào kết chùm, thành chuỗi tạo lớp dày nổi lên bề mặt cùng với bọt bia làm cho khả năng tự trong của bia rất chậm, khả năng lắng yếu nên phải lọc cẩn thận

– Nấm men lên men chìm tên là Sacchromyces carlsbergensis, lên men ở nhiệt độ thấp

dùng trong sản xuất bia lager Hầu hết các tế bào sau khi nảy chồi thường đứng riêng lẻ hoặc cặp đôi, hình dạng chủ yếu là hình cầu Thành phần hoá học của tế bào chứa khoảng 75% nước, 15 – 45% protein của chất khô, 25 – 35% cacbonhydrat, 4 – 7% chất béo, 8 – 9% chất vô cơ

Đặc điểm hình thái: Sacchromyces carlsbergensis sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ

thấp, nhiệt độ lên men từ 0 – 10oC Phân bố ở tầng sâu trong thiết bị Dễ kết lắng và dễ tách lớp Do đó quá trình lọc dễ hơn đồng thời tạo điều kiện sử dụng lại nấm men Nấm men được sử dụng từ nấm men thuần chủng, men được giữ dưới dạng men khô, sau đó nhân giống trung gian rồi đưa vào sử dụng trung sản xuất bia

Sự khác biệt giữa hai chủng loại men

Sự khác nhau giữa nấm men nổi và nấm men chìm là khả năng lên men các loại đường trisacarit, ví dụ raffinoza Trong nấm men chìm có enzym có thể sử dụng hoàn toàn đường raffinoza trong khi đó nấm men nổi chỉ sử dụng được 1/3 đường saccharoza

Ngoài ra chúng còn khác nhau về khả năng hô hấp, khả năng trao đổi chất khi lên men và khả năng hình thành bào tử Quá trình trao đổi chất của nấm men chìm chủ yếu xảy ra trong quá trình lên men, còn của nấm men nổi xảy ra mạnh trong quá trình hô hấp, vì vậy sinh khối nấm men nổi thu được nhiều hơn nấm men chìm

Nấm men chìm có nồng độ enzym thấp hơn nấm men nổi Khả năng tạo bào tử của nấm men chìm lâu hơn và hạn chế hơn nấm men nổi

Nấm men chìm còn chia ra hai loại tùy thuộc vào khả năng kết lắng của nó là nấm men bụi và nấm men kết bông Nấm men bụi là nấm men phân ly mịn trong dịch lên men và lắng tư từ khi kết thúc lên men chính Nấm men kết bông là loài nấm men có thể kết dính với nhau trong thời gian ngắn khi kết thúc lên men chính và tạo thành khối kết bông lớn nên lắng nhanh xuống đáy thiết bị Còn nấm men nổi không có khả năng này

Nấm men nổi nổi lên trên bề mặt dịch trong và cuối quá trình lên men chính Trong khi

đó nấm men chìm lắng xuống đáy thiết bị khi kết thúc lên men chính, làm cho bia nhanh trong nhưng khả năng lên men hết đường không bằng nấm men nổi Như vậy đối với sản xuất bia bằng phương pháp lên men nổi, nấm men được tách khỏi bia bằng cách hớt bọt, lên men chìm thì xả cặn ở dưới đáy thiết bị lên men

Ngoài các đặc điểm nêu trên, giữa hai loại nấm men này còn có nhiều đặc điểm sinh hóa khác nhau dựa vào năng lực lên men đường disacarit melibioza của chúng Nấm men

chìm (S carlsbergensis) có chứa các gen MEL Các gen này tạo ra enzyme ngoại bào là α

– galactosidaza (melibiaza) có khả năng chuyển hóa đường melibioza Trong khi đó nấm

men nổi (S cerevisiae) không chứa gen MEL do đó không chuyển hóa được đường

melibioza

Nấm men chìm lên men ở 4 – 12oC, nấm men nổi ở 14 – 25oC

S.Cerevisiae

Loại bia: Ale

Nấm men chìm

S.Carlsbergensis

Loại bia: Lager

(glucose, fructose), đường đôi (saccharose, maltose), khó lên men đường tam (raffinose)

Lên men tốt glucose, maltose, galactose, fructose, saccharose, mannose và cả raffinose

Khả năng lên men Lên men mạnh trên bề mặt

môi trường Lên men mạnh trong lòng môi trường Khả năng tạo bông, kết lắng Kết bông trên bề mặt, bia

khó ttrong tự nhiên

Kết chùm lắng xuống đáy, bia trong tự nhiên

Vai trò của nấm men

Nấm men đóng vai trò hết sức quan trọng trong công nghiệp sản xuất bia Nhờ đặc tính sinh dưỡng của nấm men là quá trình chuyển hóa dịch đường thành rượu (C2H5OH) và sinh ra khí CO2 là thành phần chính của bia, tạo ra các mùi vị đặc trưng cho sản phẩm, tùy vào loại nấm men mà tạo ra các mùi vị khác nhau

Các loại nấm men lên men bia thuộc loại yếm khí tùy tiện Khi đó oxy chúng tăng sinh khối nhờ hô hấp tế bào, khi không có oxy chúng lên men tạo thành ethanol và CO2 theo phương trình:

Đường + Nitơ amine tự do + Nấm men + Oxy → Ethanol + CO2 + Nấm men Lên men nổi

Lên men nổi là công nghệ được áp dụng ở khắp các nước Bắc Âu Còn ở các nước khác chỉ áp dụng phương pháp lên men này trong sản xuất bia đen hoặc các loại bia đặc biệt từ malt tiêu mạch

Quá trình lên men được tiến hành ở 25oC Mặt bằng lên men không cần làm lạnh, còn dịch đường houblon hóa thì được làm lạnh bằng nước bình thường Lượng nấm men gieo cấy ban đầu là khoảng 0,2- 0,3l dịch lên men đặc trong 100l Liều lượng này tương đương với mật độ 6- 7.106 tế bào/1ml Trước kkhi gieo cấy vào thùng lên men chính thức, nấm men được cấy đều và hoạt hóa trong một thùng chuyên dụng Nhiệt độ hoạt hóa là 18- 19oC, còn thời gian là 3- 4h

Lên men chìm

Lên men chìm là phương pháp được sử dụng nhiều nhất trong công nghệ sản xuất bia Nó

có thể cho phép kiểm soát được toàn bộ quá trình lên men một cách thuận lợi, ít tốn kém mặt bằng Do hệ thống khuấy trộn tốt nên toàn bộ môi trường nuôi cấy là một hệ thống nhất

Dịch đường houlbon hóa sau khi tách cặn và làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết (6- 10oC), được đưa sang khu vực lên men chính bao gồm các thiết bị dạng hở Việc chuyển dịch đường được thực hiện bằng bơm li tâm hoặc lợi dụng khả năng tự chảy của chúng Sau khi dịch đường đã chiếm khoảng 1/3 thể tích của thùng lên men thì ta nạp nấm men giống vào dịch Sau đó, bơm dịch vào thể tích cần thiết, kết hợp đảo đều bằng khuấy cơ học hoặc sục không khí vô trùng

Quá trình lên men chìm chia thafnh 4 giai đoạn Mỗi giai đoạn đều có nững biểu hiện và dấu hiệu đặc trưng, với mức độ khấc nhau của sự thay đổi hàm lượng chất hòa tan, nhiệt

độ và các dấu hiệu bề ngoài của dịch lên men, đặc biệt là hình thái của bọt

1 Lager Beer

Mới chỉ ra đời chừng vài trăm năm, thế nhưng loại bia có nguồn gốc từ Trung Âu này dường như là loại được tiêu thụ nhiều nhất thế giới ngày nay "Lager" được đặt theo tên

từ "Lagern" trong tiếng Đức, có nghĩa là "để lưu trữ" Lager được lên men từ đáy (bottom-fermented), tức là thành phần men được cho cấy vào đáy của thùng lên men (vessel) Tương tự như vang trắng, lager được lên men ở nhiệt độ thấp, vào khoảng 7°C-15°C và do đó quá trình lên men tốn nhiều thời gian hơn Sau đó là quá trình "lagering", tức là sản phẩm của quá trình lên men trước được đưa vào quá trình làm tuổi ở nhiệt độ thấp, từ đó mang đến hương vị dịu, xốp và mượt mà hơn

2 Ale Beer

Ale beer có nguồn gốc từ thời cổ đại, đến nay được sản xuất rộng khắp thế giới nhưng phổ biến nhất và được tiêu thụ nhiều nhất ở Anh quốc Ale thường ngọt và đầy đặn hơn,

có màu sắc từ vàng (gold) nhạt đến nâu sẫm tùy thuộc vào loại lúa sử dụng trong quá trình sản xuất Khác với lager, ale được lên men từ trên (top-fermented), tức là men được rải đều trên bề mặt của bia trong thùng lên men Và nhiệt độ lên men cũng cao hơn so với lager, vào khoảng 13°C-24°C

Sự khác biệt giữa các loại bia được lên men theo kiểu top-fermented đa dạng và phức tạp hơn so với các loại bottom-fermented Ví dụ, loại bia phổ biến ở California dùng loại men của bia lager nhưng lên men ở nhiệt độ dùng cho bia ale Wheat beer thì thường dùng men của bia ale và có quá trình lagering, tức là làm tuổi ở nhiệt độ thấp

http://www.foodnk.com/tim-hieu-ve-nam-men-trong-cong-nghe-san-xuat-bia.html

http://www.baomoi.com/phan-loai-bia-phuc-tap-va-tinh-te/c/11297197.epi

Enzym được sử dụng trong sản xuất bia

Ngày nay, nhiều nước trên thế giới sử dụng enzym có nguồn gốc từ vi sinh vật để sản xuất bia thay thế 30- 40% nguyên liệu không phải từ malt và để nâng cao, ổn định chất lượng bia Một số enzym được sử dụng trong sản xuất bia: amylase, protease,

pullulanase, celllulase Trong đó hai enzym amylase và protease là được sử dụng phổ biến nhất trong công nghệ sản xuất bia

Enzym amylase

Enzym amylase chia làm 3 loại: α- amylase, β- amylase, γ- amylase

Enzym α- amylase

Đặc điểm

Enzym α- amylase là protein có phân tử lượng thấp, thường nằm trong khoảng 50.000 đến 60.000 Dal Chuỗi mạch acid amin enzym α- amylase đều có cấu trúc bậc ba

Tính chất

- Enzyme α – amylase pH tối thích: α – amylase từ nấm sợi là 4.0 – 4.8

- Nguồn gốc khác nhau độ bền đối với tác dụng của acid cũng khác khác nhau

- Nhiệt độ tối thích của α – amylase là 50°C và bị vô hoạt ở 70°C

- Trong dung dịch đệm pH = 4.7, α – amylase của Asp.orysee rất nhạy với tác động của nhiệt độ cao

Enzyme β – amylase

Đặc điểm

- Là một Enzyme ngoại bào (exoenzyme)

- Phân giải bắt đầu từ đầu không khử của các nhánh ngoài cùng cơ chất

- Phân cắt liên kết α – l,4glucoside nhưng khi gặp liên kết α – 1,4 glucoside đứng kế cận liên kết α – l,6glucoside thì ngừng tác dụng

Tính chất

- Tâm xúc tác có chứa nhóm – SH, nhóm X-COOH, vòng imidazol

- Không thuỷ phân tinh bột sống, mà chỉ phân cắt tinh bột đã hồ hoá

- Có hoạt tính khi không có Ca2+, và bị kiềm hãm bởi Cu2+, Hg2+,

- β-amylase hoạt động thích hợp ở pH=4.2 – 5.6

- Nguồn gốc từ vi khuẩn thì bền nhiệt hơn của thực vật và nấm mốc

Enzyme γ – amylase

Đặc điểm

- Có nhiều tên gọi khác nhau: amyloglucosidase, glucoamylase,

- Thuộc nhóm enzyme ngoại bào exoamylase

- Do vi sinh vật tạo ra

- Khối lượng phân tử: 27.000 -112.000 Dal

Tính chất

- Được tạo nên từ hai isoEnzyme I và II

- Amyloglucosidase I tự hấp thụ và thuỷ phân tinh bột ở trạng thái rắn

- Amyloglucosidase II không có cả hai tính chất này

Hoạt tính

- pH = 3.5 – 5.5

- Nhiệt độ 50°C

- Bền với acid hơn α – amylase nhưng kém bền hơn trong rượu, acetone và không được bảo vệ bởi Ca2+

Enzyme protease

Đặc điểm

- Xúc tác sự thủy phân các liên kết peptit (CO-NH) trong phân tử protein và các cơ chất tương tự

- Có khả năng liên kết este và vận chuyển acid amin

Tính chất

- Thủy phân liên kết peptit ở đầu nito của mạch polypeptit

- Thủy phân các liên kết dipeptit

- Thủy phân liên kết peptit ở đầu cacbon của mạch poly peptit

- Thủy phân các liên kết peptit nội mạch

Ứng dụng của các enzym này trong sản xuất bia

Các loại enzym này khi cho vào trong quá trình sản xuất bia thường nhằm vào những mục đích sau:

- Nâng cao chất lượng dịch đường hóa

- Nâng cao khả năng lên men bia

- Nâng cao chất lượng và ổn định chất lượng bia

- Giảm giá thành sản phẩm khi tiến hành thay malt bằng những nguyên liệu phhi malt

Những ưu điểm của enzym được sử dụng trong sản xuất bia:

- Các chế phẩm enzym từ vi sinh vật thường có hoạt tính xúc tác mạnh và chứa khá đầy đủ các loại enzym cần thiết cho sự chuyển hóa tinh bột thành các loại đường, đặc biệt là tạo ra các loại đường có khả năng lên men với số lượng lớn

- Các chế phẩm enzym hoạt động ở nhiệt độ cao thuận lợi việc vận hành quá trình đường hóa và dịch hóa

KIẾN NGHỊ

Vấn đề sản xuất và quản lý chất lượng bia ở một quy trình sản xuất hiện nay vẫn còn tồn tại nhiều vấn đề cần được giải quyết như về nguyên liệu, cải tiến về công nghệ sản xuất, cải tiến về máy móc thiết bị, để hạn chế những khuyết tật sản phẩm Các vấn đề này đòi hỏi sự kiểm tra chặt chẽ từ nguyên liệu đầu vào tới quy trình sản xuất và cả công đoạn thành phẩm Sau khi thực hiện những biện pháp mà đề tài đưa ra, nhà sản xuất bia nên sử dụng các phượng tiện thống kê để kiểm tra chặt chẽ và ổn định chất lượng sản phẩm