Tổng quan quy trình sản xuất, thành phần hóa học của malt và ứng dụng malt trong công nghiệp thực phẩm

Bài viết Tổng quan quy trình sản xuất, thành phần hóa học của malt và ứng dụng malt trong công nghiệp thực phẩm cung cấp kiến thức kiểm soát chất lượng trong quá trình sản xuất malt, các vấn đề giúp cải thiện chất lượng của malt nhằm đa dạng dòng sản phẩm với nhiều phương pháp, công nghệ mới.

TỔNG QUAN QUY TRÌNH SẢN XUẤT, THÀNH PHẦN HĨA HỌC CỦA MALT VÀ ỨNG DỤNG MALT TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM Phan Phước Thảnh, Lê Thị Ngọc Mai Viện Khoa học Ứng dụng Hutech, Trường Đại học Công nghệ TP Hồ Chí Minh (HUTECH) GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai TÓM TẮT Đại mạch mang hương vị hấp dẫn giàu dinh dưỡng Hạt đại mạch ứng dụng rộng rãi ngành đồ uống, đặc biệt công nghiệp sản xuất bia Để chuẩn bị cho quy trình sản xuất bia, hạt đại mạch trải qua trình tạo malt Quá trình làm mềm thành tế bào hạt kích thích sinh tổng hợp enzyme nội bào chuyển hóa chất hạt Các hạt đại mạch trình sản xuất malt trì kiểm sốt chặt chẽ thơng số chất lượng để đảm bảo hiệu chế biến chất lượng sản phẩm cuối Bài báo cung cấp kiến thức kiểm sốt chất lượng q trình sản xuất malt, vấn đề giúp cải thiện chất lượng malt nhằm đa dạng dòng sản phẩm với nhiều phương pháp, cơng nghệ Từ khóa: Chất lượng malt, đại mạch, đặc điểm sinh hóa, q trình ươm mầm TỔNG QUAN ĐẠI MẠCH VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT MALT 1.1 Tổng quan đại mạch Đại mạch, tên khoa học Hordeum vulgare, nguyên liệu cung cấp tinh bột cần thiết cho trình sản xuất bia Tinh bột chuyển hóa thành chất hịa tan lên men Đại mạch chia thành hai loại: đại mạch hai hàng (gieo vào mùa xuân) đại mạch sáu hàng (gieo mùa đông) (Hertrich J 2013) Tuy nhiên, công nghiệp sản xuất bia chủ yếu dùng đại mạch hai hàng Đại mạch hai hàng (Hordeum distichon) có hạt to đồng đều, vỏ mỏng sọc mảnh Loại đại mạch có hàm lượng chất tan nhiều, vỏ chất polyphenol chất đắng nên thường lựa chọn để sản xuất malt phục vụ cho nhà máy bia (Trần Công Tước 2016) 351 Hình Đại mạch hàng (trái) đại mạch hàng (phải) Bảng Thành phần hóa học tính theo khối lượng khô đại mạch Tổng số carbohydrate 70,0 – 85,0 % Các chất vô 2,0 – 4,0 % Protein 10,5 – 11,5 % Chất béo 1,5 – 2,0 % 1.2 Quy trình sản xuất malt Các chất có cấu trúc phức tạp như: tinh bột, protein, acid nucleic,… chuyển hóa thành chất thấp phân tử dễ hòa tan như: đường đơn giản, dextrin bậc thấp, acid amin, nucleotic, chất khoáng vitamin nhờcác enzyme thủy phân sinh q trình ươm hạt (Hồng Đình Hịa 2002) Quy trình sản xuất malt bắt đầu việc làm tách rác, tách sạn, loại bỏ kim loại; sau sàng phân loại cỡ hạt mang lưu trữ trạng thái yếm khí Bắt đầu sản xuất malt từ công đoạn ngâm hạt 352 nước nhằm tăng độ ẩm hạt đại mạch từ 12% đến khoảng 43% (Trần Công Tước 2016), phôi hoạt động trao đổi chất sinh tổng hợp acid gibberellic – hoạt động chất xúc tác cho trình sản xuất enzyme thủy phân Trong giai đoạn này, cần kiểm sốt khơng khí để giảm phát triển vi sinh vật kỵ khí, gây chua (Briggs cộng 2004) Sau đạt độ ẩm yêu cầu, tiến hành q trình ươm mầm để phơi phát triển thành rễ mầm Bên cạnh đó, sinh tổng hợp hoạt hóa hệ enzyme thủy phân nội bào, chuyển hóa hợp chất phức tạp hạt Tiếp theo, hạt sau ươm mầm mang sấy nhiệt độ tăng từ 50-850C khoảng 21h, hạt đạt độ ẩm 4% Sau sấy, tách mầm thu malt (Poutanen cộng 2020) ĐẶC ĐIỂM SINH HÓA CỦA ĐẠI MẠCH ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG MALT 2.1 Thành phần protein Các loại hạt có hàm lượng protein cao thường khơng mong muốn hạn chế phân hủy tinh bột enzyme cản trở tiếp cận enzyme thủy phân, thời gian ngâm lâu dẫn đến chiết xuất malt (Brennan cộng 1996) Hàm lượng protein cao malt giúp tăng cường ổn định bọt (Fox cộng 2003) Tuy nhiên, lượng protein thấp làm giảm acid amin lên men sản xuất bia Do đó, để đáp ứng yêu cầu chất lượng malt, hạt đại mạch phải có hàm lượng protein phù hợp Đối với tất loại bia, giá trị protein vượt 12% dấu hiệu hình thành cặn bia (Deme cộng 2020) Dựa vào độ hòa tan, chia protein đại mạch thành bốn loại: globulin (tan muối), albumin (tan nước), hordein hay prolamin (tan rượu), glutelin (không chiết xuất hai dung môi) Một số chất thường sử dụng sản xuất bia để loại bỏ protein hoạt động tạo cặn silica, tannin prolyl endoprotease Hordein độc hại người tiêu thụ bia nhạy cảm với gluten Các loại bia không chứa gluten phải chứa hàm lượng hordein 10 mg/kg (Taylor cộng 2006) 2.2 Thành phần carbohydrate Carbohydrate chiếm khoảng 80% hạt đại mạch Ở giai đoạn ươm mầm, enzyme thủy phân tinh bột tạo ra, giải phóng sau kích hoạt Sau q trình nghiền, malt đường hóa, chuỗi amylopectin bị phân cắt ngắn chuỗi amylose dài bị phân cắt nhanh chóng thành glucose, maltose maltotriose (Quek cộng 2019), lên men để tạo ethanol men Dựa hàm lượng amylose, tinh bột hạt đại mạch phân loại thành dạng sáp (95-100% amylopectin 35%) (Shu cộng 2014) 353 2.3 Hệ enzyme thủy phân Một ứng dụng thiết yếu enzyme thực phẩm ngành cơng nghiệp sản xuất bia Mục đích ươm mầm trình sản xuất mạch nha sản xuất enzyme thủy phân hạt, phân thành ba nhóm chính: enzyme thủy phân thành tế bào (arabino xylanase β-glucanase), enzyme thủy phân tinh bột (α-amylase, β-amylase, dextrinase, α-glucosidase) enzyme phân giải protein Lượng nội sinh tổng hợp enzyme phụ thuộc vào mức acid gibberellic đáp ứng lớp aleurone hormone Các loại enzyme hoạt động trình bày qua hình 3 ỨNG DỤNG CỦA MALT TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM Malt giàu chất dinh dưỡng: chứa 16- 18% chất thấp phân tử dễ hòa tan, chủ yếu đường đơn giản dextrin bậc thấp, acid amin, chất khoáng, vitamin đặc biệt có hệ enzyme phong phú, chủ yếu α, β – amylase protease Chính thế, malt ứng dụng nhiều công nghiệp thực phẩm như: chế biến bột dinh dưỡng cho trẻ em, đồ uống tổng hợp cho người già phụ nữ mang thai, làm tác nhân đường hóa sản xuất kẹo mạch nha, tác nhân dịch hóa cơng nghệ sản xuất rượu cồn,… (Nguyễn Thị Hiền cộng 2007) Tuy nhiên, malt ngun liệu có tính chất truyền thống sản xuất bia Là loại đồ uống lên men, bia có tác dụng có lợi tiêu hóa, cân hệ vi sinh vật đường ruột, hàng rào ngăn ngừa rối loạn sinh học (Bell cộng 2018, Marco cộng 2017) Bên cạnh đó, loại bia khơng cồn cồn tiêu thụ đáng kể Đặc điểm cảm quan loại bia giống với loại bia có cồn Sản phẩm bia khơng cồn hay nồng độ cồn thấp làm giảm ảnh hưởng đến hoạt động thần kinh người dùng Ngoài ra, giá trị dinh dưỡng cao calo chúng làm cho 354 loại đồ uống trở thành thay tuyệt vời cho nước có ga (Osorio-Paz cộng 2019) Ứng dụng bã malt trình lên men chìm Bacillus subtilis Bã malt chất thải phổ biến sản phẩm phụ từ ngành sản xuất bia sau trình sản xuất bia xay xát malt đại mạch Bacillus subtilis RB14 sử dụng để nghiên cứu phát triển vi sinh vật sản xuất chất chuyển hóa thứ cấp kháng sinh lipopeptide iturin A bã mạch nha (Khan cộng 2009) KẾT LUẬN Để nâng cao hiệu suất sản xuất bia, malt có hoạt tính enzyme giá trị chiết xuất cao điều cần thiết Chất lượng malt phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm hình dạng, kích thước, tính đồng nhất, trọng lượng, độ cứng, protein, carbohydrate, hệ enzyme, độ ẩm,… ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng malt Do đó, nhà sản xuất bia ln tìm cho sản phẩm malt chất lượng cao để trì chất lượng suốt trình sản xuất, mang lại kinh tế ổn định Bài đánh giá cung cấp kiến thức nhằm mang lại lợi ích cho nhà sản xuất malt nấu bia để đạt loại bia chất lượng cao Hiện tại, Việt Nam nước giới áp dụng nhiều phương pháp, công nghệ khác tạo nhiều thương hiệu tiếng Bên cạnh đó, thị trường xuất loại đồ uống từ malt, đáp ứng nhu cầu thị trường thưởng thức loại bia với hương thơm hương vị khác biệt Tuy nhiên, cần nghiên cứu thêm để nâng cao hội kinh doanh gia tăng giá trị malt TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hertrich J (2013) Topics in brewing: malting barley MBAA TQ 50(1): 29–41 [2] Trần Công Tước (2016) Sản xuất bia lý thuyết thực hành [3] Hồng Đình Hịa (2002) Cơng nghệ sản xuất malt bia [4] Briggs, D E., Brookes, P A., Stevens, R B C A., & Boulton, C A (2004) Brewing: Science and practice (1st ed.) Woodhead Publishing Limited and CRC Press LL [5] Poutanen, K S (2020) Cereal raw material pretreatment In A Perdon, S Schonauer, and K Poutanen (Eds.), Breakfast cereals and how they are made: Raw materials, processing, and production (pp 97– 107) Elsevier [6] Brennan, C S., Harris, N., Smith, D., & Shewry, P R (1996) Structural differences in the mature endosperms of good and poor malting barley cultivars Journal of Cereal Science, 24(2), 171–177 [7] Fox, G P., Panozzo, J F., Li, C D., Lance, R C M., Inkerman, P A., & Henry, R J (2003) Molecular basis of barley quality Australian Journal of Agricultural Research, 54(11–12), 1081–1101 [8] Deme, G D., Asfaw, B T., & Gari, M T (2020) Evaluation of malting potential of different barley varieties Journal of Water Pollution & Purification Research, 6(3), 24–35 [9] Taylor, J R N., Schober, T J., & Bean, S R (2006) Novel food and non-food uses for sorghum and millets Journal of Cereal Science, 44(3), 252–271 355 [10] Quek, W P., Yu, W., Tao, K., Fox, G P., & Gilbert, R G (2019) Starch structure-property relations as a function of barley germination times International Journal of Biological Macromolecules, 136, 1125–1132 [11] Shu, X., & Rasmussen, S K (2014) Quantification of amylose, amylopectin, and Ỵ2-glucan in search for genes controlling the three major quality traits in barley by genome-wide association studies Frontiers in Plant Science, 5, 197 [12] Nguyễn Thị Hiền, Lê Thanh Mai, Lê Thị Lan Chi, Nguyễn Tiến Thành, Lê Viết Thắng (2007) Khoa học – Công nghệ malt bia [13] Bell, V., J Ferrao, L Pimentel, M Pintado, and T Fernandes 2018 “One Health, Fermented Foods, and Gut Microbiota.” Foods (12) [14] Marco, M L., D Heeney, S Binda, C J Cifelli, P D Cotter, B Foligne, M Ganzle, R Kort, G Pasin, A Pihlanto, E J Smid, and R Hutkins 2017 “Health benefits of fermented foods: microbiota and beyond.” Curr Opin Biotechnol 44:94–102 [15] Osorio-Paz, I., Brunauer, R., & Alavez, S (2019) Beer and its non-alcoholic compounds in health and disease Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 1–14 [16] Khan, A W., Rahman, M S., & ANO, T (2009) Application of malt residue in submerged fermentation of Bacillus subtilis Journal of Environmental Sciences, 21, S33–S35 QUALITY ATTRIBUTES MALT AND MALT APPLICATION IN FOOD INDUSTRY Phan Phuoc Thanh, Le Thi Ngoc Mai Institute of Applied Science, Ho Chi Minh City University of Technology (HUTECH) Instructor: MSc Tran Thi Ngoc Mai SUMMARY Barley is a whole grain that was first grown around 10,000 years ago in Ethiopia It has a nutty flavor and is perhaps the most nutrient-dense grain of all Therefore, barley grain has been widely applied in the beverage industry, especially in beer production To prepare for the brewing process, barley seeds undergo a process of germinating then drying This process softens the granulosa cell wall and stimulates the biosynthesis of intracellular enzymes that metabolize the granules Barley grains in the malt production process need to maintain and strictly control quality parameters to ensure processing efficiency and final product quality The article provides knowledge about quality control in the malt production process, the 356 issues to help improve the quality of malt in order to diversify product lines with many new methods and technologies Keywords: Barley, biochemical characteristics, enzymes, quality control, malt 357 ... nội sinh tổng hợp enzyme phụ thuộc vào mức acid gibberellic đáp ứng lớp aleurone hormone Các loại enzyme hoạt động trình bày qua hình 3 ỨNG DỤNG CỦA MALT TRONG NGÀNH CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM Malt giàu... Một ứng dụng thiết yếu enzyme thực phẩm ngành công nghiệp sản xuất bia Mục đích ươm mầm trình sản xuất mạch nha sản xuất enzyme thủy phân hạt, phân thành ba nhóm chính: enzyme thủy phân thành. .. trở thành thay tuyệt vời cho nước có ga (Osorio-Paz cộng 2019) Ứng dụng bã malt trình lên men chìm Bacillus subtilis Bã malt chất thải phổ biến sản phẩm phụ từ ngành sản xuất bia sau trình sản