Hương thơm trong sản phẩm bia

Những chất tạo hương có lợi cho tính chất cảm quan của bia là những sản phẩm chuyển hóa trong tế bào và được giải phóng trong quá trình lên men như rượu bậc cao, este, chúng đặc trưng ch

PHẦN I

LỜI MỞ ĐẦU

Bia là loại đồ uống có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao và

độ cồn thấp, mùi vị thơm ngon và bổ dưỡng Uống bia với một lượng thích hợp không những có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa mà còn giảm được

sự mệt mỏi sau những ngày làm việc mệt nhọc, có tác dụng giải khát, ngoài ra

Năng lượng thu được khi sử dụng 0.5l bia tương dương với ăn 100g bánh mỳ,

dụng khoảng 400 – 500 kcal Ở Việt Nam, bia ngày càng được ưa chuộng và sản phẩm của bia cũng ngày càng đa dạng Chất lượng của các loại bia, cũng như các sản phẩm bia ngày càng được chú trọng hơn Các doanh nghiệp trong nước và nước ngoài ở Việt Nam cũng đang cố gắng đẩy cao hơn chất lượng bia của mình

Bia được chế biến từ malt đại mạch, nguyên liệu thay thế (gạo, ), hoa houblon, nước, nấm men Hương thơm và vị của bia là do các hợp chất chiết từ

phẩm lên men khác

Bài tiểu luận của em xin đề cập đến “Hương thơm trong sản phẩm

bia”.

1.2 Nguyên liệu thay thế

Trong sản xuất bia việc dùng thế liệu thay cho malt tùy thuộc vào điều kiện chủ quan và khách quan, có thể nhằm mục đích hạ giá thành sản phẩm tạo

ra các sản phẩm bia có mức chất lượng khác nhau Cải thiện một vài tính chất của sản phẩm,theo đơn đặt hàng của người tiêu dùng

* Trong nhà máy bia sài gòn hiện nay sử dụng thế liệu là gạo (chiếm 30%)

1.3 Hoa houblon

Hoa Huplon Nước

Malt

=

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản đứng thứ 2 (sau đại mạch) của công nghệ sản xuất bia Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng làm tăng khả năng tạo và giữ bền bọt, làm tăng độ bền keo và độ ổn định thành phần sinh học của sản phẩm Do những đặc tính cực kì đặc biệt như vậy nên hoa houblon vẫn giữ một vai trò độc tôn và là nguyên liệu không thể thay thế trong ngành sản xuất bia.

1.4 Men bia

Đã từ lâu, trong ngành sản xuất bia, các giống nấm men đựơc chia thành

2 nhóm:

a- nhóm nấm men nổi với các đặc tính :

- Lên men mạnh, quá trình lên men xảy ra trên bề mặt của môi trường

- Khi quá trình lên men kết thúc, các tế bào kết chùm, chuỗi, tạo thành lớp dày trên bề mặt cùng với bọt bia, bia tự trong chậm

- Khả năng lên men đừơng tam (rafinase) kém (chỉ đạt 33%)

b- Nhóm nấm men chìm với các đặc tính:

- Quá trình xảy ra trong lòng môi trừơng nên khả năng lên men tốt

- Có khả năng lên men hoàn toàn (vì có thể lên men đường rafinosse hoàn toàn)

- Khi lên men xong, các tế bào kết thành chùm hoặc chuỗi kết lắng xuống đáythùng lên men rất nhanh, nhờ vậy bia chóng tự trong hơn hên men nổi

1.4 Nước

Nước là một trong những nguyên liệu chính để sản xuất bia Trong thành phầ bia nước chiếm từ 87% - 90% Nước được dùng trong tất cả các công đoạn sản xuất bia Vì vậy thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm cuối cùng là bia Cho nên nước dung sản xuất bia đều phải xử lý dù lấy ở giếng khoan hay từ hệ thống cấp nước sinh hoạt Tùy theo công đoạn khác nhau mà yêu cầu về chất lượng nước cũng khác nhau

1.5 Các chất phụ gia trong công nghệ sản xuất bia

Trong công nghệ sản xuất bia, ngoài những nguyên liệu không thể thiếu được như malt, houblon, men, người ta còn dùng đến một số nguyên liệu hay hóa chất phụ Tùy theo yêu cầu kỹ thuật, công nghệ, mà những nguyên phụ liệu hoặc các hóa chất này được sử dụng với hàm lượng khác nhau

II TỔNG QUAN VỀ CÁC CHẤT TẠO HƯƠNG TRONG BIA

Trong bia có chứa rất nhiều cấu tử, đó là sản phẩm của tất cả các quá trình lý hóa sinh xảy ra trong quá trình sản xuất bia Nồng độ của các chất đó, đặc biệt là các cấu tử tạo hương, có vai trò cực kỳ quan trọng đến chất lượng của bia thành phẩm Mùi vị đặc trưng cho tính chất cảm quan của bia rất phức

tạp Những chất tạo hương có lợi cho tính chất cảm quan của bia là những sản phẩm chuyển hóa trong tế bào và được giải phóng trong quá trình lên men như rượu bậc cao, este, chúng đặc trưng cho mùi vị dễ chịu của bia tươi Tuy nhiên nồng độ của chúng phải nằm trong một giới hạn nhất định Nếu vượt quá ngưỡng đó, các thành phần này có thể tạo ra mùi vị lạ, khó chịu cho bia Một

số các chất không có lợi cho tính chất cảm quan của bia được tạo thành trong quá trình lên men như là diaxetyl, hydrosunphua, axetaldehyd và mercaptan Nếu hàm lượng các chất đó cao người ta nói rằng bia có mùi vị non Những thành phần này giảm dần trong quá trình tàng trữ Các loại bia khác nhau thì có hàm lượng các chất tạo hương khác nhau, đặc trưng cho từng loại bia

Các loại bia

Thành phần

Bia không lọc

Bia nhạt màu *

* Các thành phần hương thứ nhất: (lớn hơn 2 FU)

 Các este hương chuối ( ví dụ Izoamyl axetat)

 Các este hương táo ( etyl hexanoat)

 Rượu bậc cao ( ví dụ Izoamyl alcohol)

 Các axit béo C6, C8, C10

 Etyl axetat

 Axít butyric và axit izovaleric.

 Axít phenyl axetic

*Các thành phần hương nền (dưới 0.1 FU)

 Là các thành phần hương còn lại trong bia

III CÁC CHẤT TẠO HƯƠNG CỤ THỂ VÀ NGUỒN GỐC CÁC CHẤT TẠO HƯƠNG ĐÓ:

Có thể thấy, các este như etyl axetat, rượu bậc cao thuộc nhóm đơn vị hương thứ 2 đơn vị hương từ 0.5-2 FU Do vậy, hàm lượng của chúng trong bia đóng vai trò quan trọng vào việc tạo nên tính chất đặc trưng của bia sản phẩm

1 Rượu etylic và rượu bậc cao

Rượu etylic là sản phẩm chính của quá trình lên men bia và cũng là thành phần có ý nghĩa quan trọng nhất đối với chất lượng bia thành phẩm

Trong quá trình lên men, các loại đường chuyển hóa theo con đường glucolytic (EMP) thành axit pyruvic Sau đó axit pyruvic được loại cacboxyl, tạo thành

rượu etylic

Ngoài rượu etylic, sản phẩm chính của quá trình lên men còn có nhiều loại rượu bậc cao khác được tìm thấy trong bia Rượu bậc cao có nguồn gốc từ xêto axit.Các xêto axit này được tạo thành bằng cách chuyển hoặc loại nhóm amin của các axit amin hoặc bằng cách tổng hợp từ hydratcacbon trong dịch đường Sau đó xêto axit được decacboxyl hóa thành aldehyt tương ứng và tiếp tục được khử thành rượu bậc cao nhờ NAD dehyrogenasa Theo cách này rượu bậc cao được tạo thành có ít hơn 1 cacbon so với axit amin tạo ra nó Tuy nhiên, một số rượu bậc cao như propanol được tạo thành bằng quá trình tổng hợp sinh học vì axit amin tương ứng là α-ketobutanoic không có trong dịch hèm Mối liên quan giữa các axit amin, các xêto axit tương ứng với các loại rượu bậc cao được trình bày trong bảng sau:

Rượu bậc cao, aldehyt, xêto axit và axit amin tương ứng

Trong bia có nhiều loại rượu bậc cao quan trọng, bao gồm 2-metyl propanol, izobutanol, 2pentanol, 2-metyl butanol, 3-metyl butanol, 2-phenyl etanol

Hàm lượng và ngưỡng cảm nhận của một số loại rượu trong bia

2.1 Sự hình thành và vai trò quan trọng của este đối với hương bia

Este là nhóm chất thơm quan trọng nhất trong số các hợp chất bay hơi của bia Chúng mang lại mùi hương tương tự mùi “ quả”, mùi “ dung môi” và góp phần tạo nên hương vị đặc trưng cho bia Hơn 90 loại este trong bia trong

đó có etyl axetat, etyl caproat, etyl caprylat và phenyl etyl axetat đóng vai trò quan trọng

Mùi hương, nồng độ, ngưỡng cảm nhận của một số este trong bia

Hợp chất Mùi hương Nồng độ

(mg/l)

Ngưỡng cảm nhận(mg/l)

táo

Etyl 2-metyl-butanoat Mùi quả, mùi kẹo hương nho

nhân tạo

0.001-0.015 0.2

môi

Các chất khác nhau tạo cho bia mùi hương khác nhau, các este gốc axetat góp phần tạo ra mùi chuối, trong khi đó các este gần nhóm etyl tạo ra mùi táo Nói chung nồng độ các este gốc axetat cao hơn nhiều so với este gần nhóm etyl Trong nhóm đầu nên etyl axetat là este nhiều nhất, sau đó là 2-metyl axetat và 3- metyl butyl axetat Đặc biệt 2-metyl propyl axetat, 2-metyl butyl axetat và 3-metyl butyl axetat tạo cho bia mùi hương chuối rất rõ rệt, trong khi đó 2-phenyl axetat lại có mùi hoa quả Các este chủ yếu tạo mùi táo

là etyl hexanoat, etyl octanoat và etyl decanoat Thường các este này có mặt với nồng độ thấp hơn các este tạo hương chuối do các axit béo chuối trung bình

có số lượng thấp trong dịch lên men

Trong bia lên men chìm chỉ có hàm lựợng izoamyl axetat đạt tới ngưỡng cảm nhận Hơn thế nữa, trong thực tế hầu hết các este có mặt trong bia ở các nồng độ gần ngưỡng cảm nhận của chúng Điều này giải thích tại sao khi chỉ có một sự thay đổi nhỏ của nồng độ các este cũng có ảnh hưởng mạnh đến hương bia Hàm lượng các este trong 33 loại bia thương mại đã được khảo sát trong bảng dưới đây:

Hàm lượng các este trong 33 loại bia thương mại trên thế giới

(mg/l)

Lớn nhất (mg/l)

Nhỏ nhất (mg/l)

Cơ chế hình thành của este trong bia:

Sự tổng hợp este đòi hỏi 2 cơ chất rượu bậc cao và axit cacboxylic, este

có thể được tổng hợp theo phản ứng hoá học phi enzym sau đây:

Tuy nhiên, tốc độ của phản ứng hóa học rất chậm để tạo thành tất cả các este với hàm lượng lớn trong bia Do vậy, Nordrtrom đã cho rằng phương thức chính để hình thành este là phản ứng enzim trong nội bào được xúc tác enzim acohol axetyltransferaza theo mô hình dưới đây

R’-OH + R-COO~S.CoA - RCOOR’ + SHCoA

Phản ứng này đòi hỏi năng lượng cung cấp bởi mối liên kết thioeste của đồng cơ chất Axetyl CoA Các Axetyl CoA chủ yếu là các Axetyl CoA, hợp chất được tạo thành bằng quá trình oxy hóa khử decacboxyl hóa axit pyruvic hoặc hoạt hóa trực tiếp axit axetic với ATP Hầu hết các axetyl CoA được tạo thành bằng quá trình oxy hóa khử decacboxyl hóa axit pyruvic, trong khi đó các Axyl CoA còn lại có nguồn gốc từ phản ứng Coenzim A tự do ( SHCoA) được xúc tác bởi enzim Axyl CoA synthaza (quá trình trao đổi chất axit béo)

Sự hoạt hóa acetyl/ axyl như sau:

Phản ứng pyruvat dehydrogenaza:

Phản ứng gắn CoA với axit béo:

R-COOH + ATP + CoASH  R-CO~SCoA + AMP + PPi

acohol axetyltransferaza

enzim tổng hợp acohol axyltransferaza (AATaza) hoặc este axetat nhờ acohol axyltransferaza.

Nếu như dịch đường chứa một số axit béo và rượu etylic riêng biệt thì sự

ức chế cạnh tranh có thể xảy ra và do vậy một số este có thể được tạo thành nhiều hơn so với loại khác Ngoài etyl axetat được tạo thành từ 2 cơ chất có mặt nhiều nhất trong bia là rượu etylic và axit axetic, tốc độ sản xuất các este gốc axetat khác phụ thuộc vào hàm lượng các rượu bậc cao tương ứng Trong khi đó sự hình thành của các este gắn với nhóm etyl phụ thuộc vào hàm lượng của các axit tương ứng Ngoài enzim tổng hợp este còn có các enzim thủy phân este (esteraza) Nó thủy phân este thành rượu bậc cao và axit Sự thủy phân các este gốc axetat bằng esteraza chậm hơn rất nhiều so với các este gắn với nhóm etyl khác Điều này giải thích tại sao este gốc axetat lại xuất hiện trong bia với hàm lượng lớn

Các este có tính thơm được tạo ra bên trong các tế bào nấm men đang lên men Bị hòa tan trong lipit, các este gốc axetat khuếch tán nhanh qua màng

tế bào vào trong môi trường lên men Không giống với các este gốc axetat, tỉ lệ các este gắn với nhóm etyl được giải phóng vào môi trường bị giảm xuống theo chiều hướng tăng lên của mạch cacbon: 100% đối với etyl caproat, 54-68% đối với etyl caprylat và 8-17% đối với etyl caprat Các este gắn với nhóm etyl mạch dài hơn nằm lại hoàn toàn trong tế bào nấm men Một số nghiên cứu cho rằng, sự phân bố của các este giữa môi trường và tế bào phụ thuộc vào loài

nấm men được sử dụng, theo đó các tế bào S.pastorianus giữ lại các este được tạo thành nhiều hơn so với nấm men nổi S.cerevisiae Hơn thế nữa, sự phân bố

của các este giữa các tế bào nấm men và môi trường còn phụ thuộc vào nhiệt

độ ở nhiệt độ thấp, số lượng các este được giữ lại trong tế bào nhiều hơn số lượng các este được giải phóng ra ngoài môi trường

2.2 Các nhân tố tham gia vào quá trình tổng hợp este trong quá trình lên men

Cơ chất Axyl CoA ( chủ yếu là axetyl CoA).

Cùng với rượu, cơ chất axyl CoA là cơ chất của phản ứng tạo thành este Những mô hình đầu tiên nghiên cứu về este trong quá trình lên men bia đều quan tâm tới sự sẵn có của cơ chất Axetyl CoA Bởi vì vị trí trung tâm của nó trong các quá trình trao đổi chất của tế bào, hàm lượng axetyl CoA trong tế bào nấm men được coi là nhân tố chính điều khiển sự tổng hợp các este gốc axetat Các thông số như: nhiệt độ, axit béo không no, oxy hòa tan và nitơ bổ sung có thể gây ra những ảnh hưởng khác nhau tới sự tạo thành este do thay đổi hàm lượng axetyl CoA cung cấp cho tổng hợp este Nói tóm lại , bất cứ yếu

tố nào làm tăng hàm lượng axetyl CoA cũng có thể làm tăng sự hình thành este Tuy nhiên mô hình này không phù hợp để giải thích thỏa đáng ảnh hưởng

của glucoza bổ sung và áp suất lên men thấp Cả hai tác nhân này đều làm gia tăng sự phát triển của nâm men trong quá trình tạo thành este.

Rượu bậc cao

Nhiều nghiên cứu cho thấy sự sẵn có của rượu bậc cao có thể là tác nhân kích thích chính đối với sự tổng hợp este Calderbank (1994) đã bổ sung 3-

chủng nấm men S.cerevisiae NCYC 1681 thì hàm lượng izoamyl axetat tăng

lên 7 lần, đạt 17.6mg/l Trong khi đó việc bổ sung này không ảnh hưởng tới sự tạo thành các este khác như etyl axetat, isobutyl axetat và etyl hexanoat cũng như không ảnh hưởng tới các thông số lên men khác (nông độ chất khô, pH của dịch đường, sức sống và số lượng tế bào nấm men) Khi tăng hàm lượng 3-metyl butanol lên đến 800mg/l thì khồng có sự gia tăng đáng kể nào của izoamyl axetat so với bổ sung 400mg/l Tuy nhiên khi bổ sung 3-metyl butanol

izoamyl axetat tăng lên 17 lần và 20 lần tương ứng Qua nghiên cứu này cho thấy việc bổ sung rượu bậc cao có ảnh hưởng tới sự tạo thành các este tương ứng

Mặc dù vậy, ảnh hưởng của một số nhân tố đối với sự tổng hợp các este không chỉ giải thích một cách thỏa đáng chỉ nhờ vào sự sẵn có của rượu bậc cao Chẳng hạn, nồng độ cao của oxy hòa tan và axit béo không no được biết là làm tăng hàm lượng rượu bậc cao, nhưng lại làm giảm mạnh hàm lượng este Bởi vì cả oxy hòa tan và axit béo không no đều được chứng minh là chất gây

ức chế enzim AATaza và gen tổng hợp enzim này Chính vì vậy mô hình nghiên cứu thứ 3 đã được thực hiên bởi Tashio Puji (1994,1996) với việc đặt vai trò của enzim AATaza vào vị trí trung tâm của sự hình thành các este gốc axetat Sau đó Vinginia cũng chỉ ra rằng hoạt tính của enzim AATaza diễn ra theo đúng xu hướng của sự hình thành các este etyl axetat, izoamyl axetat

Các enzim AATaza và Esuctaza

Rất nhiều enzim khác nhau có liên quan tới sự hình thành của các este gốc axetat, trong đó enzim được xác định tính chất rõ ràng nhất là alcohol axetyl transferaza Đây là một enzim SH, xúc tác cho phản ứng giữa CoA và rượu bậc cao,phụ thuộc vào ái lực của nó khi phản ứng với hàng loạt các loại rượu bậc cao khác nhau Hoạt tính của enzyme này giảm mạnh dưới các điều kiện của thông khí hoặc bởi sự bổ sung của axit béo không no vào môi trường nuôi cấy.Ngoài ra, trong tế bào nấm men còn có nhiều enzim khác có liên quan đến

sự hình thành và tích lũy este trong quá trình lên men Ethanol hexanoyl transferaza là một enzim xúc tác cho phản ứng tạo thành etyl hexanoat Người

ta đã chỉ ra rằng sự cân bằng giữa các enzim tổng hợp AATaza và phân giải esteraza Iah1p, xúc tác cho phản ứng thủy phân este, có thể đóng vai trò quan trọng đối với sự tích lũy este Hoạt tính phân giải este của esteraza còn lại trong

bia thành phẩm cũng có thể là tác nhân chính làm giảm hàm lượng este, thường

xảy ra trong quá trình tàng trữ

3 Các hợp chất cacbonyl

Rất nhiều cacbonyl có khả năng tạo hương cao, điều đó khiến chúng trở

thành một nhóm quan trọng của các chất bay hơi trong bia Các hợp chất

cacbonyl có mùi rất khó chịu như mùi oxy hóa nhưng ở ngưỡng rất thấp Các

hợp chất cacbonyl được chia thành nhiều nhóm khác nhau dựa vào nguồn gốc,

ảnh hưởng của hương hoặc thành phần hóa học của chúng

(mg/l)

Ngưỡng cảm nhận (mg/l)

3.1 Axetaldehyt

Axetaldehyt có nồng độ cao nhất trong bia Nó được tạo thành trong quá

trình lên men và là cơ chất trung gian trên con đường chuyển hóa các

hydratcacbon thành ethanol Axetaldehyt tạo thành có thể bị khử tạo thành

ethanol nhờ enzim acohol dehyrogenaza hoặc bị oxy hóa thành axit axetic

Người ta cho rằng Axetaldehyt tạo cho bia mùi bia non Những nghiên

cứu gần đây cho thấy không phải chỉ có axetaldehyt mà còn có sự kết hợp giữa

axetaldehyt và diaxetin và hydrosunphua mới tạo nên vị non bia Do vậy trong

quá trình tàng trữ hàm lượng của các thành phần này giảm xuống dưới ngưỡng

cảm nhận thì bia có hương vị đặc trưng Sử dụng các tác nhân ổn định, như

chất chống oxy hóa có thể ảnh hưởng đến hàm lượng axetaldehyt, ví dụ sunphit

có thể tạo thành sự kết hợp giữa axetaldehyt và các cacbonyl khác Nồng độ

axetaldehyt có thể tăng lên trong quá trình thanh trùng bia chai, đặc biệt nếu

như trong chai có một lượng không khí lớn ở bia chai, trong quá trình bảo

quản, nồng độ axetaldehyt có thể thay đổi theo sự oxy hóa, đầu tiên tăng lên và sau đó giảm xuống.

Cả hai trường hợp nhiễm khuẩn và nấm men đều làm tăng nồng độ

axetaldehyt Nồng độ axetaldehyt rất cao khi bị nhiễm Zymommonas aerobiae

và điều này đặc biệt quan trọng đối với bia Primed Ale ( của Anh) hoặc các sản phẩm tương tự, trong đó có glucose hoặc fructose được bổ sung

Mặc dù ngưỡng cảm nhận của axetaldehyt là 25mg/l nhưng theo nghiên cứu của Morten được thực hiện ở 22 phòng thí nghiệm với hơn 400 người tham gia đánh giá cảm quan bia thì ở nồng độ 6 mg/l, mùi đặc trưng của axetaldehyt

đã được phát hiện Axetaldehyt được tạo thành nhiều (gấp 2 đến 3 lần) khi tình trạng sinh lý của nấm men kém, gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng bia

Do vậy, để có thể giữ cho hàm lượng axetaldehyt thấp, ngoài việc giữ cho quá trình nhân giống và giữ cho quá trình lên men không bị nhiễm các vi sinh vật nhiễm tạp thì các biện pháp duy trì chất lượng nấm men bia ở tình trạng sinh lý tốt là rất quan trọng đối với các nhà sản xuất

3.2 Diaxetyl

Diaxetyl là một hợp chất thuộc loại vicinal diketon (VDK), cả Diaxetyl( 2,3 butanedion) và 2,3 pentanedion đều tạo nên mùi “bơ” không mong muốn cho bia Nhưng ảnh hưởng của Diaxetyl đối với chất lượng bia lại rất quan trọng vì ngưỡng cảm nhận của nó là 0.1mg/l, thấp hơn 10 lần so với 2,3 pentanedion Đối với bia lên men sử dụng các chủng men nổi, các hợp chất vicinal diketon đôi khi lại có ý nghĩa đối với hương vị của sản phẩm nhưng đối với công nghệ lên men chìm nó tạo nên hương vị rất khó chịu Một trong những tiêu chí để đánh giá quá trình lên men đã hoàn thành là hàm lượng Diaxetyl phải ở dưới ngưỡng cảm nhận

Sự tạo thành và khử Diaxetyl

Diaxetyl là sản phẩm phụ của con đường tạo thành valin và izolơxin Các axit α axetohydroxy( bao gồm axit α axetohydroxybutyric và α axetolactat), những chất trung gian của con đường tổng hợp nói trên được tiết

ra ngoài môi trường lên men ở đây diễn ra quá trình decacboxy-oxy hóa tự phát chuyển axit α axetohydroxybutyric tạo thành 2,3 pentanedion và α axetolactat thành diaxetyl Sau đó diaxetyl được nấm men khử thành axetoin và

2, 3 pentanedion thành diol tương ứng Qúa trình khử này kéo dài trong suốt cả quá trình lên men phụ cho đến khi nồng độ diaxetyl xuống dưới mức cảm nhận Axetoin và 2,4 pentanodion là những chất có ngưỡng cảm nhận cao hơn rất nhiều so với diaxetyl do vậy sản phẩm bia cuối cùng có hương vị chấp nhận được

Sự tạo thành diaxetyl xảy ra chủ yếu ở pha sinh trưởng của nấm men Nồng độ diaxetyl tạo thành cực đại thường tương ứng với mật độ cực đại của nấm men Lúc này, nấm men trao đổi chất rất mãnh liệt Ngoài việc hấp thụ

valin có sẵn trong dịch lên men, nấm men sinh tổng hợp valin để sinh tổng hợp protein Sự chuyển hóa này xảy ra trước khi tất cả các hydratcacbon có khả năng lên men được lên men.

Tốc độ tạo thành diaxetyl phụ thuộc vào pH, pH thấp thích hợp cho sự tạo thành diaxetyl Sự giảm nhanh pH của dịch lên men liên quan đến sự phát triển mạnh mẽ của nấm men Nhiệt độ lên men cao cũng làm cho quá trình chuyển hóa thành diaxetyl xảy ra nhanh hơn

Ngược với quá trình tạo diaxetyl, quá trình khử diaxetyl là một phản ứng enzim, nghĩa là nó phải thực hiện được trong tế bào nấm men Diaxetyl hình thành trong dịch nấm men được nấm men hấp thụ lại và nhờ enzim diaxetyl reductaza của nấm men chuyển thành axetoin Sản phẩm cuối cùng của con đường này là 2.3-pentanediol Trong giai đoạn này 2 yếu tố chi phối quan trọng nhất là nhiệt độ của dịch lên men và độ hoạt động của nấm men Muốn hàm lượng của diaxetyl cũng như vicinal diketon bị khử nhanh đòi hỏi phải có mặt một lượng nấm men đáng kể trong dịch lên men Nấm men lắng nhanh làm quá trình khử diaxetyl bị chậm Điều này còn bị ảnh hưởng khi thiết bị có tỷ lệ giữa chiều cao và chiều rộng tương đối lớn

Ngoài ra còn một số chất khác cũng ảnh hưởng đến sự tạo thành các hợp chất cacbonyl:

Sự oxy hóa izohumulon diễn ra trong quá trình tàng trữ bia và điều này cũng có thể dẫn đến sự tạo thành một số cacbonyl Hàm lượng lipit trong bia cũng liên quan đến sự tạo thành một số cacbonyl

Nhân tố quan trọng nhất trong việc ngăn cản sự tạo thành các hợp chất cacbonyl có mùi khó chịu và các thành phần khác tạo mùi không mong muốn

là tránh cho bia tiếp xúc với không khí ở bất cứ giai đoạn nào trong quá trình lên men chính Nó cũng rất quan trọng để điều khiển sự oxy hóa trong vực nhà nấu và để có một dịch hèm sáng màu khi lọc

4 Axit hữu cơ

Hơn 100 axit hữu cơ ở dạng không bay hơi, ít bay hơi và bay hơi có mặt trong bia Các axit quan trọng có mặt trong bia là axit hữu cơ và axit béo Các axit hữu cơ có nguồn gốc từ malt và từ quá trình trao đổi chất của nấm men Chúng có thể ảnh hưởng trực tiếp đến hương vị của bia nhưng cũng góp phần làm giảm ph của dịch lên men Axit axetic, axit 2 hydroxy propanic (axit lactic)

và 2 oxopropanoic (axit pyruvic) là các sản phẩm chính của nhóm này Đặc biệt trong các bia axit, axit láctic là sản phẩm lên men chủ yếu Các axit này có nguồn gốc từ sự chuyến hóa hydratcacbon trong chu trình TCA hoặc từ quá trình lên men dị hình( trong bia axit) Trong quá trình lên men, chu trình chuyển hóa TCA xuât hiện trong dịch đường ở giai đoạn cuối Các axit hữu cơ khác được tạo thành ngay trong giai đoạn đầu của quá trình lên men, từ sự

chuyến hóa các axit amin, bao gồm axit 3-metyl butanoic, axit 3-metyl 2-oxo pentanoic, axit 2- phenylaxetic

Mùi hương, nồng độ, ngưỡng cảm nhận của một số axit trong bia

nhận( mg/l)

Các axit chuỗi ngắn và chuỗi trung bình (C4,C6,C8,C10) tăng lên trong quá trình lên men và chiếm phần lớn hàm lượng axit béo trong bia Chúng tạo cho bia mùi caprilic và mùi xà phòng không mong muốn Khi được giải phóng khỏi

tế bào nấm men bia, chúng còn tạo mùi nấm men, mà mùi này có thể tăng lên nếu quá trình lên men phụ thực hiện ở điều kiện nhiệt độ cao Các axit này được tạo thành bởi sự tổng hợp các axit béo từ axyl CoA Các axit béo bậc thấp được tạo thành nhờ nấm men chuyển hóa trong quá trình lên men Trong khi các axit béo bậc thấp tăng lên mạnh mẽ trong quá trình lên men chính, các axit

trong dịch đường, trong khi nồng độ của chúng trong bia la 9.65 mg/l Ngược lại các axit béo có từ 14 - 18 nguyên tử cacbon, người ta tìm thấy 4.35 mg/l trong dịch đường và 0.99mg/l trong bia tương ứng

Vai trò của axit béo đối với hương bia là cùng với cồn và rượu bậc cao làm tăng khả năng hình thành este trong quá trình lên men bia Axxit 2-ethylhexanoic có mùi tương tự mùi sơn, hàm lượng của nó tăng lên trong quá trình bảo quản bia Axit 4-hydroxy-3-methoxybenzoic có nguồn gốc từ malt và hoa houblon tuy không đóng góp vào mùi hương của bia nhưng lại có ý nghĩa

là chuyển hóa thành các phenol có hương thơm khác

5 Các hợp chất sunfua

Các hợp chất sunfua có vai trò cực kỳ quan trọng trong việc tạo hương cho bia Mặc dù chúng chỉ được chấp nhận với hàm lượng rất nhỏ nhưng trong bia không thể thiếu chúng Nếu các hợp chất này có mặt với hàm lượng lớn,

chúng sẽ tạo mùi vị không mong muốn Các hợp chất sunphua được tìm thấy trong bia là S02, H2S và một số thành phần sunfua hữu cơ, chủ yếu là mercaptan (thiol) và sunfit hữu cơ Các hợp chất sunfua có thể có mặt trong nguyên liệu hoặc là kết quả của quá trình trao đổi chất, hoặc là từ các vi sinh vật gây nhiễm Một số hợp chất sunfua quan trọng trong bia được trình bày ở bảng sau

Mùi hương, nồng độ, ngưỡng cảm nhận của một số hợp chất sunfua có trong bia

(mg/l)

Ngưỡng cảm nhận (mg/l)

5.1 Dioxit sunfua (SO2)

Nguyên liệu sử dụng trong quá trình sản xuất bia có thể chứa khối lượng

thành trong quá trình lên men

đường ban đầu và phương pháp lên men trong khi các nhân tố ảnh hưởng khác như chủng nấm men, điều kiện lên men và quá trình lên men phụ ít ảnh hưởng hơn Bia cao độ (15.50S) có nồng độ SO2 cao gấp 2 lần so với bia 11-140S Lên men nổi tạo ra SO2 ít hơn so với lên men chìm

5.2 Hydrosunphu (H2S)

Hydro sunphua là một chất dễ bay hơi,có mùi khó chịu Ngưỡng cảm nhận của nó rất thấp, ở nồng độ 5µg/l đã ảnh hưởng xấu tới chất lượng của bịa, còn khi nồng độ 50 µg/l thì sản phẩm đã có mùi trứng thối Đã có rất nhiều

công trình chỉ ra rằng hàm lượng H2S chủ yếu được hình thành trong giai đoạn lên men chính và mất đi trong giai đoạn lên men phụ Tuy nhiên, hàm lượng

nhau trong quá trình lên men Ngay sau 12h đầu của quá trình lên men, hàm

hầu như bị khử hoàn toàn, chỉ còn 2µg/l Quy luật này được lặp đi lặp lai trong

đoạn cuối của quá trình lên men chính

5.3 Các hợp chất sunphua hữu cơ

Các hợp chất sunphua hữu cơ hình thành trong quá trình sản xuất bia là kết quả của quá trình trao đổi chất của nấm men, hay từ các phản ứng hóa học

do nhiễm vi khuẩn Các thiol có mặt trong gaz của quá trình lên men tạo hương bia non Bên cạnh thiol và thiolcacbonyl, các sunphit hữu cơ cũng được phát hiện trong bia, quan trọng nhất là dimethyl sunphit (DMS)

Dimethyl sunphit là một ankyl sunphit rất quan trọng đối với hượng bia

ở bia lên men chìm, hàm lượng DMS thường vượt quá ngưỡng cảm nhận của nó(30 µg/l) Trong khoảng nồng độ từ ngưỡng cảm nhận đến 100 µg/l, DMS đóng góp cho bia hương vị đặc trưng Nhưng khi nồng độ vượt quá 100µg/l thì DMS gây ảnh hưởng xấu tới hương vị của bia với mùi “ngô nấu” hoặc mùi caramen

Hàm lượng DMS rất đa dạng trong các loại bia khác nhau Bia lên men chìm ở Anh và các nước châu âu thường lớn hơn rất nhiều so với bia lên men nổi ở Anh Sự khác nhau về DMS thường phản ảnh sự khác nhau về công nghệ lên men bia nổi và lên men bia chìm

Hàm lượng DMS trong bia lên men nổi và bia lên men chìm

Dimethyl sunphit được hình thành từ tiền chất của nó là sunphua methylmethionin (SMM) SMM được tạo ra trong quá trình nảy mầm của đại mạch và trong quá trình sấy malt, quá trình đun nóng dịch hèm, SMM bị chuyển hóa thành DMS Đó là con đường hình thành DMS quan trọng nhất trong bia

Trong quá trình lên men, DMS được hình thành bằng con đường chuyển hóa enzim nhờ nấm men Nấm men có chứa enzim khử dimethyl sunphoxit( DMSO) thành DMS là MetSO reductaza nhưng enzim này có ái lực mạnh đối với MetSO (methionin sunphoxit) hơn là đối với DMS Điều này cho