LỜI MỞ ĐẦU Trường ĐH Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh Vi Sinh Vật Có Lợi Trong Bia Viện Công Nghệ Sinh Học và Thực Phẩm LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và sự phát tr[.]
Trường ĐH Cơng Nghiệp TP Hồ Chí Minh Viện Cơng Nghệ Sinh Học Thực Phẩm Vi Sinh Vật Có Lợi Trong Bia LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, với tiến khoa học kỹ thuật phát triển kinh tế nhiều thành phần, ngành khoa học phát triển mạnh Cơng Nghệ Vi Sinh mà tiền thân Công Nghệ Len Men cổ điển trải qua nhiều chặng đường phát triển đầy khó khăn, phức tạp với nhiều phát minh nỗi lầm, kỳ công ngộ nhận Đến ngày Vi Sinh với ứng dụng Vi Sinh Vật giúp ích nhiều lĩnh vực Công Nghiệp, Nông Nghiệp … Trong Công Nghệ SX Bia nhờ có Vi Sinh Vật mà ngày có thức uống, loại bia thượng hạng để phục vụ nhu cầu người Trong Công Nghệ SX Bia, trình lên men yếu tố định đến thành phẩm Nhờ có Vi Sinh Vật mà trình lên men thực Để hiểu rõ vấn đề chúng em tiến hành làm tiểu luận với đề tài “ Hệ Vi Sinh Vật có lợi bia” Nhằm mục đích tìm hiểu q trình lên men vi sinh vật trình lên men Bia, hiểu rõ hoạt động vi sinh vật Và lợi ích Vi Sinh Vật đời sống khoa học kỹ thuật Trường ĐH Cơng Nghiệp TP Hồ Chí Minh Viện Cơng Nghệ Sinh Học Thực Phẩm Vi Sinh Vật Có Lợi Trong Bia Phần I: TỔNG QUAN VỀ BIA 1.1.Khái niệm Bia loại nước uống chứa cồn sản xuất trình lên men đường lơ lửng mơi trường lỏng khơng chưng cất sau lên men Nói cách khác, bia loại nước giải khát có độ cồn thấp, bọt mịn xốp có hương vị đặc trưng hoa houblon Đặc biệt CO2 hịa tan bia có tác dụng giải nhiệt nhanh, hỗ trợ cho trình tiêu hóa, ngồi bia cịn chứa lượng vitamin phong phú (chủ yếu vitamin nhóm B vitamin B1, B2, PP…) Nhờ ưu điểm này, bia sử dụng rộng rãi hầu giới với sản lượng ngày tăng Đối với nước ta bia trở thành loại đồ uống quen thuộc với sản lượng ngày tăng trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn ngành công nghiệp nước ta 1.2 Lịch sử Trường ĐH Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh Viện Cơng Nghệ Sinh Học Thực Phẩm Vi Sinh Vật Có Lợi Trong Bia Hình 1.1 Một vại bia lager, có màu vàng óng bọt phía Bia đồ uống lâu đời mà loài người tạo ra, có niên đại từ thiên niên kỷ thứ trước công nguyên ghi chép ghi chép lại thư tịch cổ Ai Cập cổ đại Lưỡng Hà Việt kiểm định bình gốm cổ phát bia sản xuất khoảng 7.000 năm trước khu vực ngày Iran số công nghệ sinh học biết, quy trình sinh học lên men áp dụng Năm 1516,WilliamVI, Công tước sứ Bavaria, thông qua Reinheitsgebot ( Luật tinh khiết) Gebot quy định thành phần bia bao gồm nước, lúa mạch hoa bia, với men bia bổ sung sau phát kiến Louis Pasteur vào 1857 Luật người Bavaria áp dụng cho nước Đức phần nước Đức thống năm 1871 thành đế chế Đức thời Otto von Bismarck, kể từ cập nhập để phản ánh xu hướng đại sản xuất bia rượu năm 1953 Morton Wcoutts người New Zealand phát triển kỹ thuật lên men liên tục Morton lấy sáng chế cơng nghệ ơng cách mạng cơng nghiệp bia làm giảm thời gian ủ Trường ĐH Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh Viện Cơng Nghệ Sinh Học Thực Phẩm Vi Sinh Vật Có Lợi Trong Bia sản xuất bia trước tháng xuống chưa đầy 24 Cơng nghệ ơng cịn sử dụng nhiều nhà sản xuất bia lớn giới ngày nay, bao gồm Guinness Ngày nay, công nghiệp bia công việc kinh doanh khổng lồ toàn cầu Trong bia chủ yếu đồ uống có cồn, số biến thái tồn tại, xuất phát từ giới phương Tây, loại bia qua công đoạn xử lý để loại bớt cồn, sản xuất gọi bia khơng cồn 1.3 Các loại bia Có nhiều loại bia khác nhau, loại bia goi thuộc kiểu bia cụ thể Kiểu bia loại mác dán miêu tả hương vị tổng thể thông thường nguồn gốc bia Yếu tố để xác định loại bia men bia sử dụng trình lên men Phần lớn kiểu bia thuộc hai họ lớn: ale - sử dụng lên men lager - sử dụng lên men chìm.Trong lager tiêu thụ nhiều có nguồn gốc từ vùng Trung Âu Bia đen porter Zywiec bia vàng Hoavener Hình 1.2 Loại bia lager Trường ĐH Cơng Nghiệp TP Hồ Chí Minh Viện Cơng Nghệ Sinh Học Thực Phẩm Vi Sinh Vật Có Lợi Trong Bia Hình 1.3 Các loại bia sử dụng rộng rãi Việt Nam 1.4 Sơ đồ quy trình sản xuất Hình 1.4 Sơ đồ quy trình sản xuất bia Đai mạch: Trường ĐH Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh Viện Cơng Nghệ Sinh Học Thực Phẩm Vi Sinh Vật Có Lợi Trong Bia Là nguyên liệu có tính truyền thống để sản xuất bia Đại mạch giống ngũ cốc khác bao gồm thành phần glucid protein đại mạch có hàm lượng cao so với loại ngũ cốc khác quan trọng tỷ lệ glucid / protein cân đối thích hợp cho việc sản xuất bia Gồm có phận: vỏ hạt, phơi nội nhũ Trong vỏ hạt chiếm – 15 % vỏ hạt, phôi gồm 2.5 – % trọng lượng hạt (gồm 7% chất béo, – % saccharose,7 – 7.5 % pentozan v.v ), nội nhũ chiếm 45 – 68 % trọng lượng hạt, Có loại đại mạch: đại mạch hàng đại mạch nhiều hàng Trong công nghệ sản xuất bia sử dụng đại mạch hàng Nghiền: Mục đích phá vỡ cấu trúc tinh bột hạt, nghiền hạt thành nhiều mảnh nhỏ để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, thúc đẩy q trình hồ hóa thủy phân nhanh triệt để Đối với gạo: nghiền mịn tốt, khả tiếp xúc với enzym cao, hiệu thủy phân triệt để Đối với malt: nghiền khơng q mịn q trình nấu lọc chất vỏ trấu chiết vào dịch nha ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm Đường hóa: q trình chuyển tối đa chất khơng hịa tan dự trữ malt, thơng qua enzym amylaza, proteaza có sẵn malt qua thủy phân Mục đích: chiết tối đa chất hòa tan nguyên liệu thủy phân chất có phân tử lượng cao, tạo thành chất đơn giản, hòa tan với nước tạo thành dịch đường hóa Lọc dịch đường hóa: q trình tách dịch đường khỏi bã Houblon: thuộc họ dây leo, sản xuất bia sử dụng hoa chưa thụ phấn Houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng, có khả tạo giữ bọt, có khả làm bia trong, giúp bia chuyển màu v.v Lắng: nhằm mục đích tách cạn tỏa nóng Trường ĐH Cơng Nghiệp TP Hồ Chí Minh Viện Cơng Nghệ Sinh Học Thực Phẩm Vi Sinh Vật Có Lợi Trong Bia Làm lạnh dịch nha: mục đích: đưa nhiệt độ nhiệt độ thích hợp cho q trình lên men theo u cầu kỹ thuật đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho q trình bão hịa CO2 Làm lạnh thiết bị hạ nhiệt khung Lên men: Lên men chính: nhằm chuyển hóa đường dịch nha thành ethanol, cacbondioxide với sản phẩm phụ sản phẩm trung gian từ trình trao đổi chất nấm men Lên men phụ: chuyển hóa lượng đường cịn sót lại q trình lên men để tạo thành CO2 Và biến đổi quan trọng chín bia non đặc điểm cảm quan độ trong, hương vị màu sắc Phần II: VI SINH VẬT CÓ LỢI TRONG BIA Ngày với phát triển khoa hoc công nghệ, ngành bia ngày phát triển chất lượng bia ngày nâng cao Để đạt điều nhờ vi sinh vật với hoạt động tích cực chúng góp phần không nhỏ vào chất lượng bia ngày Nấm Men sinh vật điển hình 2.1 Chủng loại nấm men công nghệ thực phẩm sản xuất bia 2.1.1 Tổng quan Nấm men phân bố rộng rãi tự nhiên, đặc biệt khu vực trồng nho nơi trồng nhiều hoa Nhiều loại nấm men có khả lên men rượu Từ lâu người ta sử dụng nấm men để sản xuất bia Nấm men sinh sôi nhanh tế bào chứa nhiều vitamin, acid amin không thay thế, đặc biệt hàm lượng protein chiếm tới 50% trọng lượng khô tế bào nên nấm men sử dụng để sản xuất protein ứng dụng nhiều sản xuất, Tuy nhiên có loại nấm men gây hại cho nguời gia súc, làm hư hỏng thực phẩm Trường ĐH Cơng Nghiệp TP Hồ Chí Minh Viện Công Nghệ Sinh Học Thực Phẩm Vi Sinh Vật Có Lợi Trong Bia Candida albicans Cryptococcus neoformans Hình 2.1 Một vài nấm men gây bệnh cho người 2.1.2 Nấm men công nghệ thực phẩm Trong công nghệ thực phẩm nấm men dùng để sản xuất cồn, rượu, bia, nước giải khát lên men Sự tạo CO2 q trình hơ hấp có ý nghĩa việc làm nở bột ứng dụng sản xuất bánh mì loại bánh có cấu trúc xốp nhẹ Một số loại nấm men khác mà tế bào có chứa hàm lượng lớn lipid hay enzyme dùng sản xuất thịt nhân tạo Các giống nấm men thường gặp thực phẩm: Tộc Saccharomyceteae: bao gồm giống Pichia, Saccharomyces, Torulaspora, Hansenula, Debaryomyces, Schwanniomyces, nấm men thường ứng dụng công nghệ sản xuất bia, rượu, nước uống lên men, công nghệ enzyme dùng thực phẩm Tộc Nadsonieae:gồm giống Saccharomycoides, Hanseniaspora, Nadsonia Nhóm khơng có ý nghĩa cơng nghệ thực phẩm, số chúng có khả gây hỏng thực phẩm Tộc Candidoideae: gồm Candida Trichosporon loại thường dùng sản xuất chế phẩm hổn hợp protein – vitamin Trường ĐH Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh Viện Cơng Nghệ Sinh Học Thực Phẩm Vi Sinh Vật Có Lợi Trong Bia Nấm men ứng dụng nhiều sản xuất mà tuỳ vào mục đích sản xuất sinh khối khác ta chọn chủng giống khác cho phù hợp 2.1.3 Nấm men công nghệ sản xuất bia Nấm men công nghệ sản xuất bia chủng mà có khả hấp thụ chất dinh dưỡng môi trường nước mạch nha loại đường hoà tan, hơp chất nitơ ( acid amin, peptit), vitamin nguyên tố vi lượng Hiện sản xuất bia người ta dùng hai chủng chủ yếu là: Saccharomyces Cerevisiae ( lên men nổi) Saccharomyces Carlsbergensis (lên men chìm) Trong trình lên men có ưu điểm q trình hoạt hố xảy vẹn tồn bề mặt diện tích tiếp xúc nấm men cao cách lên men có khuyết điểm nấm men lơ lửng dịch lên men lắng xuống đáy thành lớp xốp trình lên men kết thúc phương pháp lọc men khỏi bia khó địi hỏi cơng nghệ lọc phải có kỹ thuật cao Trong q trình lên men chìm có ưu điểm q trình hoạt hố nấm men lắng xuống đáy bồn làm cho việc lọc bia dễ dàng nấm men lắng xuống đáy bồn làm cho bề mặt tiếp xúc bị thu hẹp dẫn đến hoạt hố bia khơng Hiện công nghệ sản xuất bia người ta thường dùng phương pháp lên men chìm chủ yếu 2.1.4.Đặc điểm hình thái nấm mem Đặc điểm chung Nấm men thường có dạng hình trịn, hình trứng, Saccharomyces Cerevisiae, hình elip Saccharomyces Ellipsoideus, hình chanh Saccharomyces Apiculatus, hình ống dài Pichia Nói chung hình dáng nấm men loài khác khác Trong lồi hình dáng tế bào thay đổi tuỳ thuộc vào điều kiện mơi trường, điều kiện nuôi cấy tuổi tế bào Để quan sát hình thái đo kích thước tế bào nấm men Trường ĐH Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh Viện Cơng Nghệ Sinh Học Thực Phẩm Vi Sinh Vật Có Lợi Trong Bia người ta thường sử dụng môi trường mạch nha dịch thể môi trường thạch Thời gian nuôi cấy ngày nhiệt độ 25 – 300C Nấm men có kích thước từ - 20µm chí 25µm Trong chiều rộng tế bào thường từ – 5µm chiều dài từ - 10µm Kích thước thay đổi tùy thuộc vào loài giống điều kiện mơi trường sống Trong mơi trường lỏng nhiều lồi nấm men có khả sinh lớp màng bao bọc voan mỏng, cịn mơi trường đặc tế bào nấm men có hình dạng khác Nấm men có màu trắng đục, vàng hồng nhạt Bề mặt tế bào thường khô căng Đặc điểm hình thái nấm men bia Nấm men chìm(lager): Hầu hết tế bào quan sát nảy chồi đứng riêng lẻ cặp đơi Hình dạng chủ yếu hình cầu Hình 2.1 Hình dạng nấm men chìm Nấm men nổi( ale ): tế bào nấm men mẹ sau nảy chồi thường dính lại với tạo thành chuỗi tế bào nấm men Hình dạng chủ yếu hình cầu ovan với kích thước 7-10 micromet 10 ... Trường ĐH Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh Vi? ??n Cơng Nghệ Sinh Học Thực Phẩm Vi Sinh Vật Có Lợi Trong Bia Các thuộc tính sinh lý học có ích men dẫn tới vi? ??c sử dụng chúng công nghệ sinh học Quá trình... Trường ĐH Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh Vi? ??n Cơng Nghệ Sinh Học Thực Phẩm Vi Sinh Vật Có Lợi Trong Bia sản xuất bia trước tháng xuống chưa đầy 24 Cơng nghệ ơng cịn sử dụng nhiều nhà sản xuất bia lớn giới... Zywiec bia vàng Hoavener Hình 1.2 Loại bia lager Trường ĐH Cơng Nghiệp TP Hồ Chí Minh Vi? ??n Cơng Nghệ Sinh Học Thực Phẩm Vi Sinh Vật Có Lợi Trong Bia Hình 1.3 Các loại bia sử dụng rộng rãi Vi? ??t