CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU BIA NƯỚC GIẢI KHÁT pot

Enzyme là chất xúc tác sinh học có bản chất protein, xúc tác cho các phản ứng cần thiết của sự sống và sự sinh sản của tế bào, diễn ra với vận tốc cao và với tính chất đặc thù, không tạo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Chủ đề: CÁC CHẾ PHẨM ENZYME THƯƠNG

MẠI THƯỜNG DÙNG TRONG CÔNG NGHỆ SẢN

XUẤT BIA.

NHÓM 1

LỚP: 51TP2

GVHD: HUỲNH THỊ ÁI VÂN

DANH SÁCH NHÓM 1

I. LỜI MỞ ĐẦU

Bia là loại đồ uống bổ dưỡng , có độ cồn thấp, có độ mịn xốp,hương vị đặc trưng Hương và vị của bia do các nguyên liệu từ cồn, CO2 và các sản phẩm lên men khác tạo nên

Nguyên liệu để sản xuất bia là malt, hoa houblon hoặc các chế phẩm từ hoa Không phải nhà máy sản xuất bia nào cũng đều nấu bia từ 100% malt Người ta có thể dùng các nguyên liệu thay thế như gạo, bắp,….các nguyên liệu này do đặc điểm không qua nảy mầm nên về cấu trúc của cơ chất gần như giữ nguyên, hệ thống enzyme rất nghèo

Do vậy, ta cần bổ sung một lượng chế phẩm enzyme cần thiết từ bên ngoài hỗ trợ cho quá trình thủy phân tinh bột quá trình sinh hóa xảy ra không khác nhiều so với dùng malt 100%

Enzyme là chất xúc tác sinh học có bản chất protein, xúc tác cho các phản ứng cần thiết của sự sống và sự sinh sản của tế bào, diễn ra với vận tốc cao và với tính chất đặc thù, không tạo ra các sản phẩm phụ như ở các phản ứng thông thường

Trong sản xuất bia, Enzyme cũng có vai trò hết sức quan trọng, các chế phẩm Enzyme thương mại đang được sử dụng ngày càng rộng rãi trong các công đoạn khác nhau của quá trình sản xuất bia Việc sử dụng các loại Enzyme thương mại này nhằm rút ngắn thời gian lên men bia mà vẫn giữ được hương vị màu sắc đặc trưng của bia, đem lại lợi ích kinh tế cho nhà sản xuất cũng như đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng

Trong nhiều năm qua, Novo industry A/S là nguồn cung cấp chủ yếu các loại enzyme vi sinh vật cho sản xuất đồ uống có cồn tại nhiều nước trên thế giới

II. CÁC CHẾ PHẨM ENZYME THƯƠNG MẠI

Việc sử dụng enzyme từ vi sinh vật vào trong quá trình sản xuất bia có những ưu điểm sau:

+ Giúp người sản xuất bia có thể sử dụng tinh bột phi malt thay thế malt trong công thức sản xuất bia theo phương pháp truyền thống nhờ đó giảm được giá thành sản xuất bia mà giá trị của bia không khác nhiều so với sử dụng 100% malt

+ Làm tăng chất hòa tan trong dung dịch lên men nhờ đó quá trình lên men đạt hiệu suất cao

+ Ta có thể sử dụng malt có chất lượng thấp Như vậy, đã giải quyết được phần nguyên liệu không đủ tiêu chuẩn

+ Giảm độ nhớt trong dịch giúp quá trình lọc tốt hơn

+ Rút ngắn được thời gian nấu, thời gian lên men phụ

+ Hạ giá thành sản phẩm bia

1. Termamyl 120l

a. Bản chất: α-amylaza là chế phẩm enzym chịu nhiệt có tên thương mại là

Termamyl

- Ở dạng lỏng, có pH trung tính, trong phân tử có ion Ca2+

Bacillus lichenifomis Chế phẩm Termamyl dùng để dịch hóa nguyên liệu giàu

tinh bột, tỷ lệ sử dụng là 0,05÷0,1% so với tinh bột

- Chế phẩm này có t0 opt=75- 90 0C hoạt động ổn định nếu trong dịch thủy phân có một lượng 50÷70 ppm Ca2+

b. Mục đích:

Đối với công nghệ sản xuất bia, enzym này được bổ sung vào nồi nấu nguyên liệu phụ( gạo, ngô,…) nhằm giúp cho việc dịch hóa dễ dàng Do độ ổn định nhiệt cao của enzym nên quy trình nấu có thể được đơn giản hóa Nhờ thế, việc gia tăng tỉ lệ các loại nguyên liệu phụ cũng có thể thực hiện được

c. Cơ chế xúc tác:

Dưới tác dụng của enzyme α-amylaza các liên kết 1,4α- glucozit trong amylose và amylopectin nhanh chóng bị cắt đứt và thủy phân thành các dextrin

và oligosaccharide hòa tan

m(C6H10O5)n H2O n(C6H10O5)m (Dextrin)

(tinh bột ) E Termamyl (m< n)

d. Các yếu tố ảnh hưởng:

- Ảnh hưởng của pH: enzyme Termamyl hoạt động trong khoảng pH từ 5.5-7, ở

pH nhỏ hơn 5 hoặc lớn hơn 7 thì hoạt động của enzyme giảm đáng kể pH tối thích cho enzyme Termamyl là 6-6,5

tăng do enzyme Termamyl là enzyme α- amylaza thương mại có khả năng chịu nhiệt độ cao, đồng thời làm gel trương nở nên enzyme càng dễ tiếp xúc với cơ chất nên hoạt tính của enzyme tăng cao Khi tăng nhiệt độ cao hơn 950C thì hạt gel không bền

- Ảnh hưởng của cơ chất: hoạt tính của enzyme thay đổi theo cơ chất phản ứng Tinh bột đã được loại bỏ tạp chất nên tinh bột này dễ bị thủy phân do đó hoạt tính của enzyme khi thủy phân tinh bột đạt cao nhất Cơ chất có kích thước càng nhỏ, cấu trúc càng nhỏ thì phản ứng xúc tác diễn ra càng nhanh

nhiều lần tái sử dụng thì hoạt tính của enzyme càng giảm Tại lần tái sử dụng thứ 10 thì hoạt tính của enzyme giảm đi một nửa

- Chế độ lưu trữ: Termamyl nếu bảo quản ở nhiệt độ từ 3-50C thì thời gian sử dụng khoảng 12 tháng còn nếu bảo quản ở 250C thì thời gian bảo quản khoảng 3 tháng

2 Fungamyl 800L

a Bản chất:

Fungamyl 800L (Novozymes) – là chế phẩm của hãng Novo Nordisk

Bản chất là amyloza (1,4-α-glucan-glucanhydrolase), chế phẩm enzyme này sản

xuất từ nấm mốc Aspergillus oryzae

Liều lượng: 0,02÷0,05% so với tổng nguyên liệu khi nấu

- Tính chất:

+ Chế phẩm dạng lỏng, màu nâu Ngoài ra còn có dạng bột vô định hình hoặc dạng cầu

+ Hoạt tính: 800 FAU/g

+ Tỷ trọng (g/ml) : 1,25

+ Độ nhớt (cps) : 20-50

+ Chất ổn định: Sodium chloride ( NaCl), Sorbitol.

+ Chất bảo quản : Kali sorbat

+ Phạm vi hoạt động từ 30,000 đến 60,000u/ml

b Mục đích:

- Trong sản xuất bia, enzyme này được thêm vào trong quá trình nấu để làm tác nhân thủy phân tinh bột tăng khả năng đường hóa của malt Làm loãng tinh bột

và giảm độ nhớt của tinh bột

- Khi thêm các chế phẩm enzym vào trong dịch đường hóa sẽ làm tăng độ lên men biểu kiến của dịch đường hóa Độ lên men của bia có thể tăng 2÷5%

c Cơ chế tác dụng: Enzyme này tác động lên mối liên kết α- 1,4 glucozit của

amyloza và amylopectin tạo thành sản phẩm chính là maltoza, để tạo nên các chuỗi ngắn mạch hơn, các dextrin chứa 7-12 gốc glucoza

Tóm lại:

m(C6H10O5)n H2O n(C6H10O5)m

Tinh bột Enzyme Dextrin (m<n)

(C6H10O5)m H2O mC12H22O11

Dextrin Enzyme Maltose

-

Các yếu tố ảnh hưởng:

Ảnh hưởng của nhiệt độ:

- Hoạt tính của enzym phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ Hoạt tính tăng khi nhiệt dộ tăng và đạt cao nhất tại nhiệt độ thích hợp riêng Ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tối

ưu hoạt tính của enzym giảm nhanh do sự giãn nở cấu trúc không gian của các enzym và bị vô hoạt nhanh chóng khi càng tăng nhiệt độ

- Hoạt tính đặc trưng của các enzym tại khoảng nhiệt độ thích hợp thì không thay đổi, trong khi tại nhiệt độ thấp hầu như không xác định được

- Nhiệt độ tối thích t0 opt = 60- 65 0C và bị vô hoạt ở 700C ( Theo Kozmina, 1991)

Ảnh hưởng của pH

- Do cấu trúc không gian của các enzym thay đổi theo pH, mỗi enzym hoạt động mạnh nhất tại 1 khoảng pH nhất định và giảm ở pH quá cao hoặc quá thấp Ảnh hưởng của pH ít hơn ảnh hưởng của nhiệt độ

- pH tối thích = 5,6 ÷ 6,2 ( Theo Liphis)

Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất và nồng độ enzym:

- Khi môi trường có đầy đủ cơ chất thì tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với lượng enzym Khi nồng độ cơ chất thấp, không đủ để lôi kéo tất cả lượng enzym vào phản ứng thì tốc độ phản ứng tăng tỷ lệ thuận với nồng độ cơ chất Tốc độ phản ứng tối đa khi tất cả enzym kết hợp với cơ chất

Ảnh hưởng của chất hoạt hóa và chất kìm hãm:

- Chất hoạt hóa khi thêm vào phản ứng enzyme làm tăng tốc độ hoạt hóa enzyme chuyển enzyme từ trạng thái chưa hoạt động về trạng thái hoạt động

Ví dụ: Ion kim loại, một số chất hữu cơ

- Chất kìm hãm cạnh tranh: Là những chất có công thức cấu tạo gần giống với

cơ chất hoặc giống với phần cenzyme của enzyme Khi thêm vào phản ứng enzyme nó chiếm chỗ phần cơ chất hoặc phân coenzyme,dẫn đến làm enzyme ở trạng thái không hoạt động Do đó, làm giảm vận tốc phản ứng

Vì vậy, muốn mất ức chế làm cho vận tốc tăng lên thì ta tăng nồng độ cơ chất hơn rất nhiều so với chất kìm hãm

- Chất kìm hãm không cạnh tranh: Chất kìm hãm kết hợp với phân tử enzyme ở chỗ khác với trung tâm hoạt động, làm thay đổi dạng không gian của phân tử enzyme theo hướng không có lợi cho hoạt động xúc tác của nó, do đó làm giảm tốc độ phản ứng Vì vậy sau khi kết hợp với chất kìm hãm không cạnh tranh enzyme vẫn có thể tiếp tục kết hợp với cơ chất tạo thành phức chất EIS

E + S -> ES -> E + P

E +I -> EI

EI + S -> EIS

Dưới tác dụng của chất kìm hãm không cạnh tranh, mức độ kìm hãm phụ thuộc vào nồng độ chất kìm hãm, không phụ thuộc vào nồng độ cơ chất

Vì vậy, loại bỏ chất ức chế ra khỏi enzyme thì enzyme mới có thể hoạt động trở lại

3. Spiritamylase

Bản chất: được chiết xuất từ Aspergillus niger và Aspergillus awamori

- Là những enzyme acid

Ứng dụng:

Glucoamylase có khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột, glycogen,

amylopectin, dextrin cuối, maltose tới glucose

Cơ chế:

Glucoamylase thủy phân liên kết α -1.4 glucoside trong các polysacharide, chúng liên tiếp phân cắt các gốc glucose không khử trong mạch polysacharide Ngoài ra, glucoamylase còn có khả năng phân cắt liên kết α-1,6 glucoside Sản phẩm cuối cùng trong hoạt động của glucoamylase là glucose

Các yếu tố ảnh hưởng:

- Nhiệt độ: Nhiệt độ tối thích 60- 650C Khi nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn nhiệt độ này thì hoạt lực của enzyme giảm mạnh

- pH: vùng pH tối ưu 3.5- 5,5 Khi pH có gía trị thấp hơn hoặc lớn hơn thì hoạt lực của enzyme giảm hoặc có thể bị ức chế hoạt động

So với α- amylase thì glucoamylase bền với acid hơn, nhưng lại kém bền hơn dưới tác dụng của rượu ethylic, aceton Không được bảo vệ bằng Ca2+

4 Maturex L

a Bản chất:

Maturex L là enzyme α-acetolactadecarboxylaza ( ALDC) tinh thể, được thu

nhận từ vi khuẩn Bacillus subtillis.

Ở dạng dịch lỏng và có màu trắng, tỷ trọng 1,2g/ml

Hàm lượng sử dụng 1- 1.2 kg/ 100 hl dịch lên men

b M ục đí ch:

Việc thêm Maturex không ảnh hưởng đến hương vị bia ngoại trừ sự giảm bớt mùi diaxetyl

Không ảnh hưởng đến độ ổn định của bọt bia

Việc tiệc trùng nhanh có thể giảm hoạt độ Maturex xuống nhỏ hơn 1%

Maturex được chấp thuận dùng cho thực phẩm như là chất phụ trợ chế biến được thêm vào từ đầu của quá trình lên men phụ và như vậy không cần phải thay đổi quy trình công nghệ

Sử dụng để rút ngắn thời gian lên men phụ rút ngắn thời gian ủ chín bia

c Cơ chế xúc tác:

Diaxetyl là chất lỏng không màu đến vàng nhạt, có mùi hôi cực mạnh và vị đắng gắt rất khó chịu, tác động rất mạnh đến hệ thần kinh của con người Diaxetyl ảnh hưởng đến hương và vị của bia Hàm lượng diaxetyl không được vượt quá 0,2mg/l

Được sử dụng trong thời kỳ lên men phụ bia để ngăn ngừa tạo thành diaxetyl, bằng cách xúc tác phản ứng decacboxyl hóa của α-Axetolactat tạo thành axetoin bỏ qua giai đoạn tạo diacetyl Nhờ vậy mà quá trình lên men phụ được rút ngắn

Khi được bổ sung vào giai đoạn đầu của quá trình lên men Maturex ngăn chặn sự hình thành diaxetyl bằng việc xúc tác chuyển hóa nhanh phản ứng decarboxyl hóa α- acetolactate trực tiếp thành axetoin thay vì phải trải qua giai đoạn chuyển hóa trung gian chậm thành diaxetyl Nhờ đó, thời gian cần thiết để mức diaxetyl tổng giảm xuống dưới ngưỡng cho phép được rút ngắn đáng kể cả trong phương pháp lên men/ ủ chín bia ở nhiệt độ thấp truyền thống lẫn trong phương pháp lên men nhanh hiện đại Có thể nói, việc sử dụng Maturex, giai đoạn ủ chín bia bia hầu như không còn hoặc được rút ngắn

Hàm lượng thường dùng: 0,02 ppm enzyme tinh khiết là đủ để giảm

hàm lượng diaxetyl có trong bia xuống tới mức dưới 0,15 ppm- giới hạn trên của ngưỡng hương vị Dùng trộn với dịch ngay sau khi làm lạnh chuẩn bị tiếp giống bắt đầu lên men, thời gian lên men phụ có thể rút ngắn được 5 đến 7 ngày vẫn đạt chất lượng bia thành phẩm

Maturex có thể trộn chung với thùng cấy men sau đó bơm vào thùng men Hay trộn trực tiếp vào hệ thống ống dẫn nước vào thùng men

d. Yếu tố ảnh hưởng:

ổn định ở pH từ 4,0 – 6.0 tại nhiệt độ 10oC

ổn định ở khoảng 5- 250C ở pH= 5,0

5 Ceremix 2Xl

a. Bản chất:

Ceremix 2XL, được sản xuất bởi hãng Novozymes, là hỗn hợp enzyme sau: Alpha amylase; Beta glucanse; Protease

Ceremix 2XL kết hợp nhiều loại enzyme riêng rẽ của Novozymes, giúp đơn giản hóa việc sử dụng enzyme

Ceremix 2XL là hỗn hợp các enzyme tiêu chuẩn được sản xuất từ các quá

trình lên men riêng rẽ từ Bacillus amyloliquefacsiens

b. Cơ chế:

Alpha glucanase: là enzyme thủy phân liên kết glucoside 1,4 trong amylose và amylopectin Vì thế tinh bột được thủy phân nhanh chóng thành các dextrin và oligosaccharide hòa tan

Beta glucanase: là enzyme thủy phân β- glucan( 1,4 beta; 1,3 beta glucan) thành các oligosaccharide có 3-5 gốc glucose

Protease thủy phân protein thành các amino nitrogen tự do và các peptid hòa tan

b. Ứng dụng: được bổ sung từ nồi malt trong trường hợp có sử dụng nguyên liệu

phụ để thay thế một phần malt hoặc malt có chất lượng không tốt Mục đích:

đường

đầy đủ nguồn dinh dưỡng nitrogen cần thiết cho hoạt động của nấm men trong quá trình lên men Nếu nấm men không được cung cấp đầy đủ nguồn nitrogen, quá trình lên men sẽ kém và chất lượng bia sẽ giảm

6. Ultraflo L

a. Bản chất: được sản xuất từ hãng Novozymes, là chế phẩm enzyme

β- glucanae chịu nhiệt độ cao và có nhiều hoạt tính, được sản xuất từ chủng

Humicola insolens Các hoạt ứng khác quan trọng nhất của Ultraflo L là

cellulase, xylanase, pentosanase và arabanase

b. Ứng dụng:

β- glucan cao trong dịch đường Nguyên nhân làm chậm tốc độ lọc là hàm lượng β- glucan cao trong dịch đường Vì vậy, sử dụng enzyme

β- glucanase sẽ làm tăng công suất lọc đường và công suất lọc bia

đặc biệt là pentosan Pentosan là polisaccharide chứa mạch chính xylan, có các mạch bên là gốc arabonose Chế phẩm enzyme β- glucanase có pentosanase nên có khả năng thủy phân pentosan

7. AMG- Amyloglucosidaza

a. Bản chất: Là Enzyme exo- glucosidase- 1,4 alpha ( gluco- amylase) được sản

xuất từ chủng nấm mốc Aspergillus niger bằng lên men chìm.

Chế phẩm này ở dạng lỏng, màu nâu Tỉ trọng 1.2g/ ml Vi hạt AMG 300 MG là hạt màu trắng, không gây bụi, có một kích thước hạt trung bình 300micron

b. Mục đích: thủy phân cầu nối α 1,4 và 1,6 glicozit trong tinh bột Trong khi thủy

phân, các đơn vị glucose bị tách rời theo thứ tự từ đầu không khử của phân tử chất nền Mức độ thủy phân tùy thuộc vào loại mối nối cũng như chiều dài chuỗi mối nối ; liên kết 1, 4 dễ dàng bị phân hủy hơn liên kết 1,6

c. Cơ chế tác dụng:

d. Các yếu tố ảnh hưởng :

ứng 30 phút và độ ổn định ở nhiệt độ khoảng 600C ở pH= 4,5

- pH: hiệu quả pH đến hoạt tính : cao nhất là pH gần 4nhiệt độ 550C thời gian phản ứng 30 phút, ổn định ở pH 4-5 nhiệt độ 600C

Sự mất hoạt tính: Sự trao đổi ion xử lí carcon của dung dịch đường thường làm mất hoạt tính của AMG Hoặc hoạt tính có thể bị hủy bằng cách đun dung dịch đến 800C hoặc 750C trong khoảng 40 phút

Sự có mặt của ion canxi kiềm hãm và làm biến tính enzyme

8. Xelluclast 1.5L

a. Bản chất:

Chế phẩm enzyme dạng lỏng, được sản xuất từ dịch nuôi cấy của Trichodernla

reesa theo phương pháp chìm.

b. Yếu tố ảnh hưởng:

- Nhiệt độ: Hoạt động tối ưu ở nhiệt độ 50- 600C Mỗi loại enzyme chỉ hoạt động tối ưu ở một nhiệt độ thích hợp Khi nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn nhiệt

độ hoạt động thì hoạt tính enzyme giảm đáng kể

- pH: pH 4,5- 6 Khi gía trị pH thấp hơn hoặc cao hơn giá trị pH hoạt động thì

hoạt lực enzyme giảm

c. Cơ chế tác dụng:

Enzyme phân giải xenlluloza ở mối liên kết β- 1,4glucan thành oligosacarit cũng như dissacarit và glucan thành glucoza, xenbioza