Sử dụng kỹ thuật lên men tĩnh có bổ sung dịch nha (fed batch) trong quá trình lên men bia nồng độ cao

Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VŨ TRẦN KHÁNH LINH SỬ DỤNG KỸ THUẬT LÊN MEN TĨNH CĨ BỔ SUNG DỊCH NHA (FED-BATCH) TRONG Q TRÌNH LÊN MEN BIA NỒNG ĐỘ CAO Chuyên ngành : Công nghệ Thực phẩm Đồ uống LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2008 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : PGS TS LÊ VĂN VIỆT MẪN Cán chấm nhận xét : TS LÊ THỊ PHÚ Cán chấm nhận xét : TS HOÀNG KIM ANH Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 30 tháng 08 năm 2008 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng 12 năm 2007 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: VŨ TRẦN KHÁNH LINH Giới tính : Nữ Ngày, tháng, năm sinh : 15 – 08 – 1983 Nơi sinh : Biên Hòa – Đồng Nai Chuyên ngành : Công nghệ Thực phẩm – Đồ uống Khoá (Năm trúng tuyển) : K2006 1- TÊN ĐỀ TÀI: Sử dụng kỹ thuật lên men tĩnh có bổ sung dịch nha (fed-batch) trình lên men bia nồng độ cao 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Tổng quan tài liệu trình lên men bia nồng độ cao kỹ thuật fed-batch - Nghiên cứu thực nghiệm: sử dụng dịch nha nấu từ 100% malt đại mạch có bổ sung 30% liệu high maltose syrup Khảo sát động học: o o Lên men tĩnh dịch nha 16 Bx 20 Bx o Lên men tĩnh có bổ sung dịch châm: dịch nha ban đầu có nồng độ 16 Bx, sau 108 o lên men tĩnh bổ sung dịch châm dịch nha có nồng độ 24 Bx cho hỗn hợp sau châm đạt 16oBx Xét phương án bổ sung chất dinh dưỡng vào dung dịch châm sau: Bổ sung chất chiết nấm men vào dung dịch châm (nồng độ 0,25% m/v 0,4% m/v) Bổ sung Tween 80 vào dung dịch châm (nồng độ 0,4% v/v 0,8% v/v) Bổ sung hỗn hợp chất chiết nấm men Tween 80 vào dung dịch châm (0,25% m/v chất chiết nấm men + 0,4% v/v Tween 80; 0,25% m/v chất chiết nấm men + 0,8% v/v Tween 80; 0,4% m/v chất chiết nấm men + 0,4% v/v Tween 80; 0,4% m/v chất chiết nấm men + 0,8% v/v Tween 80) 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 01/2008 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 07/2008 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS LÊ VĂN VIỆT MẪN Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) LỜ I C Ả M Ơ N YÛZ Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy – PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn, người tận tình dẫn, giúp đỡ, động viên em nhiều suốt thời gian thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh, đặc biệt quý thầy cô Bộ môn Công nghệ Thực phẩm nhiệt tình giúp đỡ, truyền đạt cho em kiến thức kinh nghiệm quí báu suốt thời gian nghiên cứu suốt năm học qua Tôi xin cám ơn quý thầy cô trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập thực luận văn Con xin cảm ơn ba mẹ gia đình chỗ dựa vững cho con, động viên, khuyến khích tạo điều kiện cho học tập tốt Xin gửi đến người thân yêu nhất, anh chị, bạn – người sát cánh tôi, giúp đỡ, động viên tơi nhiều suốt q trình học tập thực luận văn – lời cám ơn chân thành Cuối cùng, xin kính chúc q thầy bạn mạnh khỏe, hạnh phúc thành cơng sống Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2008 Học viên Vũ Trần Khánh Linh i T ÓM T Ắ T YÛZ Ngày nhà sản xuất ngày quan tâm đến kỹ thuật lên men bia nồng độ cao nhằm tăng hiệu suất sử dụng thiết bị lên men hiệu kinh tế sản xuất Tuy nhiên, việc tăng nồng độ đường dịch nha ảnh hưởng bất lợi đến sinh lý nấm men thay đổi tiêu hóa lý mùi vị bia thành phẩm Nhiều phương pháp sử dụng để cải thiện nhược điểm như: sử dụng tỷ lệ giống cấy cao hơn, tăng nhiệt độ lên men, tăng mức độ thống khí sử dụng nấm men cố định Trong nghiên cứu này, chúng tơi ứng dụng kỹ thuật lên men tĩnh có bổ sung chất (fed-batch) lên men bia nồng độ cao Chúng thực phương án lên men fed-batch với dịch châm có nồng độ 24oBx bổ sung thêm chất dinh dưỡng chất chiết nấm men Tween 80 Chúng nhận thấy bổ sung thêm chất dinh dưỡng vào dung dịch châm, hoạt tính lên men nấm men cải thiện Đặc biệt, bổ sung đồng thời 0,25% (m/v) chất chiết nấm men 0,8% (v/v) Tween 80 vào dịch châm rút ngắn thời gian lên men hàm lượng ethanol cuối cao so với mẫu lên men fed-batch không bổ sung thêm chất dinh dưỡng vào dung dịch châm Nhờ thể tích bia thành phẩm thu gia tăng ii A BS TR A C T YÛZ Economic demands to intensify the brewing process and increase the fermenter productivity have stimulated interest in high-gravity brewing However, increasing original wort concentration can have a detrimental effect on fermentation performance, adversely affecting yeast physiology and altering the physicochemical and flavor properties of the finished beer Many methods such as: application of higher pitching rate, higher fermentation temperature, supplemented aeration, and immobilised yeast were used to improve this process This study focused on the application of fed-batch fermentation in high-gravity brewing High gravity worts of 24oBx (using 30% high maltose syrup adjunct) added with yeast extract or Tween 80 were used as feeding media in fed-batch cultures The nutrients added to feeding media improved the yeast fermentation performance Especially, supplementation of feeding medium with 0,25% (w/v) yeast extract and 0,80% (v/v) Tween 80 resulted in shorter fermentation time and higher concentration of ethanol compared with unsupplemented feeding medium, which leads to the possibility of increasing the final beer volume i MỤ C LỤ C LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC MỘT SỐ CÔNG THỨC CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan kỹ thuật lên men bia nồng độ cao .3 2.1.1 Khái niệm kỹ thuật lên men bia nồng độ cao 2.1.2 Sơ đồ quy trình sản xuất bia sử dụng kỹ thuật lên men nồng độ cao 2.1.3 Giải thích quy trình 2.1.4 Ưu – nhược điểm kỹ thuật lên men bia nồng độ cao 2.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men bia nồng độ cao 2.1.6 Ảnh hưởng lên men bia nồng độ cao đến chất lượng sản phẩm 26 2.2 Sơ lược kỹ thuật lên men tĩnh có bổ sung chất (Fed-batch) .27 2.2.1 Định nghĩa kỹ thuật lên men fed-batch .27 2.2.2 Những ưu điểm kỹ thuật lên men fed-batch .27 2.2.3 Những nhược điểm kỹ thuật lên men fed-batch 29 2.2.4 Phân loại lên men fed-batch 30 2.2.5 Ứng dụng kỹ thuật lên men fed-batch 31 ii CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 3.1 Nguyên liệu nghiên cứu 39 3.1.1 Nguyên liệu để sản xuất dịch nha .39 3.1.2 Nấm men 39 3.2 Phương pháp nghiên cứu 39 3.2.1 Mục đích – nội dung nghiên cứu .39 3.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia nghiên cứu 44 3.2.3 Các phương pháp phân tích .49 3.2.4 Xử lý số liệu thực nghiệm 51 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 52 4.1 Khảo sát động học trình lên men tĩnh 52 4.1.1 Giới thiệu 52 4.1.2 Kết bàn luận 52 4.1.3 Kết luận 59 4.2 Khảo sát động học trình lên men có bổ sung thêm chất (dịch nha) .59 4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng chất chiết nấm men bổ sung vào dung dịch châm 60 4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng Tween 80 bổ sung vào dung dịch châm 95 4.2.3 Khảo sát ảnh hưởng hỗn hợp chất chiết nấm men Tween 80 bổ sung vào dung dịch châm 113 4.2.4 Kết luận chung 136 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 141 5.1 KẾT LUẬN 141 5.2 KIẾN NGHỊ .144 TÀI LIỆU THAM KHẢO 145 PHỤ LỤC i D A N H MỤ C C Á C BẢ N G Trang Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU Bảng 2.1 Ảnh hưởng tỷ lệ gieo cấy nấm men lên men dịch nha (bổ sung syrup từ bắp) nồng độ 29%, không bổ sung chất dinh dưỡng .9 Bảng 2.2 Ảnh hưởng tỷ lệ giống cấy khác lên nồng độ hợp chất dễ bay 10 Bảng 2.3 Thời gian lên men dịch nha nồng độ 12 – 30% (w/w) 13oC, sử dụng S cerevisiae (nhóm nấm men chìm) cố định gel alginate 24 Bảng 2.4 Các thơng số q trình lên men dịch nha nồng độ 12 – 30% (w/w) 13oC, sử dụng S cerevisiae (nhóm nấm men chìm) cố định gel alginate 24 Bảng 2.5 Ứng dụng lên men fed-batch sản xuất nấm men bánh mì 32 Bảng 2.6 Ứng dụng lên men fed-batch sản xuất sinh khối vi sinh vật 33 Bảng 2.7 Ứng dụng lên men fed-batch sản xuất chất kháng sinh .34 Bảng 2.8 Ứng dụng lên men fed-batch sản xuất acid amin .35 Bảng 2.9 Ứng dụng lên men fed-batch sản xuất enzyme 36 Bảng 2.10 Ứng dụng lên men fed-batch sản xuất sản phẩm trao đổi chất khác 37 Chương 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật cho biến đổi hóa sinh q trình nấu dịch nha .46 Bảng 3.2 Khối lượng nguyên liệu sử dụng cho mẻ nấu dịch nha nghiên cứu 46 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ii Bảng 4.1 So sánh q trình lên men sản xuất bia phương pháp lên men tĩnh phương pháp lên men tĩnh có bổ sung chất thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng việc bổ sung chất chiết nấm men vào dung dịch châm .87 Bảng 4.2 So sánh q trình lên men sản xuất bia phương pháp lên men tĩnh phương pháp lên men tĩnh có bổ sung chất thí nghiệm khỏa sát ảnh hưởng Tween 80 bổ sung vào dung dịch châm .110 Bảng 4.3 Hàm lượng chất khô mẫu kết thúc q trình lên men 117 Bảng 4.4 Hàm lượng đường khử mẫu kết thúc q trình lên men 120 Bảng 4.5 So sánh q trình lên men sản xuất bia phương pháp lên men tĩnh phương pháp lên men tĩnh có bổ sung chất thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng hỗn hợp chất chiết nấm men Tween 80 bổ sung vào dung dịch châm 133 Bảng 4.6 So sánh phương án cho kết tốt đợt thí nghiệm 137 143 Chúng nhận thấy: Các phương án lên men tĩnh (mẫu đối chứng 3) có thời gian lên men ngắn Tuy nhiên, hàm lượng diacetyl cuối mẫu đối chứng lại cao dẫn đến thời gian lên men phụ kéo dài Ngồi mẫu đối chứng có nồng độ chất khô ban đầu dịch nha cao (20oBx) làm giảm khả phát triển nấm men, ảnh hưởng khơng tốt đến q trình lên men Các phương án lên men fed-batch vừa giúp nâng cao hàm lượng chất khơ bình lên men mà khơng gây áp lực thẩm thấu cao tác động lên tế bào nấm men, vừa giúp tăng hàm lượng sinh khối, giúp tiết kiệm lượng giống cấy ban đầu Kết thực nghiệm cho thấy phương án lên men fed-batch cho hàm lượng ethanol cao so với phương án lên men tĩnh (mẫu đối chứng 3) Khi bổ sung chất chiết nấm men vào dịch châm để nạp vào bình lên men (phương án 3), giảm thời gian lên men cịn 88% so với thời gian lên men phương án Hàm lượng ethanol cuối phương án 8,5% (v/v) 8,41% (v/v), tương đương với phương án (8,49% v/v) Hàm lượng diacetyl bia non sau pha loãng độ cồn 5% (v/v) phương án xấp xỉ thấp so với phương án Phương án hiệu phương án Khi bổ sung Tween 80 vào dung dịch châm để nạp vào bình lên men (phương án 5) giảm thời gian lên men cịn 88% so với thời gian lên men phương án Hàm lượng ethanol cuối phương án (8,35% v/v) phương án (8,39% v/v) nhỏ so với phương án (8,49% v/v) Hàm lượng diacetyl bia non sau pha loãng độ cồn 5% (v/v) phương án thấp so với phương án Phương án hiệu phương án Khi bổ sung đồng thời chất chiết nấm men Tween 80 vào dung dịch châm (phương án 6, 7, 8, 9), thời gian lên men giảm cịn 88% so với 144 phương án Hai phương án đạt nồng độ ethanol cuối tương đương lớn phương án fed-batch nghiên cứu (8,73% v/v 8,79% v/v) Hàm lượng diacetyl kết thúc lên men phương án thấp so với phương án 8, Chi phí nguyên liệu bổ sung (chất chiết nấm men, Tween 80) phương án tốn so với phương án Phương án hiệu so với phương án 6, 8, 9 Phương án hiệu tất phương án nghiên cứu Việc cô đặc chân không dịch nha (mẫu đối chứng 2) để bổ sung cho kết tốt (thời gian lên men giảm 24 so với phương án 1, hàm lượng ethanol cuối cao), nhiên lại tốn chi phí lượng, thiết bị nhân cơng để chuẩn bị dung dịch châm 5.2 KIẾN NGHỊ Từ kết nhận trình bày trên, chúng tơi có số kiến nghị sau: Tăng thêm tỉ lệ liệu sử dụng (40%, 50%) dịch nha dùng để lên men dung dịch châm Khảo sát ảnh hưởng việc bổ sung ergosterol; hỗn hợp ergosterol Tween 80; hỗn hợp chất chiết nấm men, ergosterol Tween 80 vào dung dịch châm trình lên men fed-batch Thay sterol acid béo khơng no cách sục khí oxy sau bổ sung dịch nha Nâng cao nồng độ chất khơ trung bình để lên men (nâng cao nồng độ dịch nha lên men ban đầu nồng độ dung dịch châm) 145 T À I L I Ệ U T HA M KHẢ O YÛZ Bùi Ái, Công nghệ lên men ứng dụng công nghệ thực phẩm, NXB Đại học Quốc gia TpHCM, 2003, 235 trang Lại Quốc Đạt, Lê Văn Việt Mẫn, Võ Thị Luyến, Khảo sát ảnh hưởng số yếu tố đến trình lên men bia nồng độ cao, Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ, Tập (4), 2006, trang 63 – 68 Hoàng Đình Hịa, Cơng nghệ sản xuất malt bia, NXB Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội, 2002, 520 trang Lê Văn Việt Mẫn, Lại Mai Hương, Thí nghiệm vi sinh vật học thực phẩm, NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 152 trang Tiêu chuẩn Việt Nam: Tiêu chuẩn Việt Nam 5562 – 1991, Bia - Phương pháp xác định hàm lượng cồn, Hà Nội, 1991 Tiêu chuẩn Việt Nam 6058 – 1995, Bia - Phương pháp xác định diacetyl chất dixeton khác, Hà Nội, 1995 Bộ Công nghiệp, Quyết định Số: 18/2007/QĐ – BCN – Phê duyệt điều chỉnh, bổ sung Quy hoạch tổng thể phát triển ngành Bia - Rượu - Nước giải khát Việt Nam đến năm 2010, 8/5/2007 Aguilar G., Huitron C., Application of fed-batch cultures in the production of extracellular pectinases by Aspergillus sp., Enzyme and Microbial Technology , 1986, Vol 9, 541-545 Alfenore, S et al, Improving ethanol production and viability of Saccharomyces cerevisiae by a vitamin feeding strategy during fed-batch process, Appl Microbiol Biotechnol, Vol 60, 2002, p 67-72 Almeida, R B., Almeida e Silva, J B., Lima, U A., Silva, D P and Assis, A N., Evaluation of fermentation parameters during high-gravity beer production, Braz J Chem Eng., Vol.18., No.4, 2001, p 459-465 10 Almeida, R B., Almeida e Silva, J B., Lima, U A., and Assis, A N., High-gravity brewing utilizing factorial design, Braz J Chem Eng., Vol.17, No.2, 2000 p 239-244 146 th 11 AOAC, Official Methods of Analysis of AOAC International, 15 Edition, Maryland, AOAC International, 1990 12 Barton, S and Slaughter, J.C., Amino acids and vicinal diketone concentration during fermentation, Tech Q Master Brew Assoc Am., Vol 29, 1992, p 60-63 13 Belghith H., Chaabouni S.E., Gargouri A., Biostoning of denims by Penicillium occitanis (Pol6) Cellulases Journal of Biotechnology, Vol 89, 2001, p 257-262 14 Blieck, L., Toye, G., Dumortier, F., Verstrepen, K J., Delvaux, F R., Thevelein, J.M., and Dijck, P.V., Isolation and Characterization of Brewer’s Yeast Variants with Improved Fermentation Performance under High-Gravity Conditions, Applied and Environmental Microbiology, Vol 73, 2007, p 815–824 15 Boulton, C., Quain, D., Brewing yeast & Fermentation, Blackwell, Science, 2001, 644 p 16 Brenner, M.W., A practical brewer's view of diacetyl, Tech Q Master Brew Assoc Am., Vol 7, No 1, 1970, p 43-49 17 Brey, S E et al., The Effects of Proteinase A on Foam-Active Polypeptides During High and Low Gravity Fermentation, J Inst Brew., Vol 109, No 3, 2003, p 194-202 18 Brey, S E et al., Expression, activation and secretion of yeast protease – minimizing their impact on beer foam and stability, ICDB Research Newsletter, Summer 2003, p 7-8 19 Brey, S E., Bryce, J.H and Stewart, G G., The Loss of Hydrophobic Polypeptides during Fermentation and Conditioning of High Gravity and Low Gravity Brewed Beer , J Inst Brew, Vol 108, No 4, 2002, p 424-433 20 Brosnan, M P., Donnelly, D., James, T.C., Bond, U., The stress response is repressed during fermentation in brewery strains of yeast, Journal of Applied Microbiology, Vol 88, 2000, p 746-755 21 Cahill, G., and Murray, D M., Effect of the Concentration of Propagation Wort on Yeast Cell Volume and Fermentation Performance, J Am Soc Brew Chem., Vol 58, No 1, 2000, p 14-20 22 Casey, G.P., Ingledew, W.M., High-Gravity Brewing: Influence of Pitching Rate and Wort Gravity on Early Yeast Viability, J Am Soc Brew Chem., Vol 41, 1983, p 148 – 152 23 Casey, G P., Magnus, C A and Ingledew, W M., High-Gravity Brewing: Effects of Nutrition on Yeast Composition, Fermentative Ability, and Alcohol Production, Apply And Environmental Microbiology, Vol 48, No 3, 1984, p 639-646 147 24 Cos O., et al., Heterologous production of Rhizopus oryzae lipase in Pichia pastoris using the alcohol oxidase and formaldehyde dehydrogenase promoters in batch and fed-batch cultures Biochemical Engineering Journal 2005, Vol 26, 86-94 25 Desimone, M F et al., Ethanol tolerance in free and sol-gel immobilised Saccharomyces cerevisiae, Biotechnology Letters, Vol 24, 2002, p 1557-1559 26 Dillemans, M et al., The Amplification Effect of the IL V5 Gene on the Production of Vicinal Diketones in Saccharomyces cerevisiae, J Am Soc Brew Chem., Vol 45, 1987, p 81 27 Dombek, K.M., Ingram, L.O., Intracellular accumulation of AMP as a cause for the decline in rate of ethanol production by Saccharomyces cerevisiae during batch fermentation Appl Environ Microbiol., 54, 1988, 98 – 104 28 Dragone, G et al., Factors influencing ethanol production rates at high-gravity brewing, Lebensm.–Wiss u.- Technol., Vol 37, 2004, p 797-802 29 Dragone, G et al., Improvement of the ethanol productivity in a high gravity brewing at pilot plant scale, Biotechnology Letters, Vol 25, 2003, p 1171-1174 30 Ejiofor, A.O., Chisti, Y., Moo-Young, M., Fed-batch production of baker’s yeast using millet (Pennisetum typhoides) flour hydrolysate as the carbon source, Journal of Industrial Microbiology, Vol 16, 1996, p 102 – 109 31 Ekinci, F Y., Barefoot, S F., Fed-batch enhancement of jenseniin G, a bacteriocin produced by Propionibacterium theonii (jensenii) P126, Food Microbiology, In Press, Corrected Proof, Available online 2005 on www.sciencedirect.com 32 Erten, H., Tanguler, H., Cariroz, H., The effect of pitching rate on fermentation and flavour compounds in high gravity brewing, J Inst Brew., Vol 113, 2007, p 75–79 33 European Brewery Convention, Analytica EBC, 5th Edition, Fachverlag Hans Carl publisher, Nurnberg, 1998 34 Fernández, S., Machuca, N., Gonzalez, M G., and Sierra, J A., Accelerated Fermentation of High-Gravity Worts and Its Effect on Yeast Performance, J Am Soc Brew Chem., Vol 43, 1985, p 109 – 113 35 Hannemann, W., Reducing Beer Maturation Time and Retaining Quality, MBAA TQ, Vol 39, No 3, 2002, p 149-155 36 Hsu E and Vaughn R.H., Production and catabolite repression of the constitutive polygalacturonic acid trans-eliminase of Aeromonas liquefaciens Journal of Bacteriology Vol 98, 1969, p 172-181 37 Jones, R.P., Use of iso-osmolarity plots to characterize yeast fermentative performance, J Appl Bacteriol, Vol 62, 1987, p 349 – 359 148 38 Kunze, W., Technology Brewing and Malting, VBL Berlin, 1996, 726 p 39 Le Van Viet Man, Pham Quoc Chuong, Improvement of fermentation performance in high gravity brewing, Science & Technology Development, Vol 10, No 6, 2007, p 66 – 70 40 Lee, J et al., Control of fed-batch fermentations, Biotechnology Advances, Vol 17, 1999, p 29 – 48 41 Lekkas, C., The Importance of Free Amino Nitrogen (FAN) in Wort and Beer, ICBD Research Newsletter, Winter 2003, p 1-5 42 Lekkas, C., Free Amino Nitrogen (FAN) in Wort and Beer, ICBD Research Newsletter, Winter 2002, p 4-6 43 Lewis, M J , Bamforth, C W., Essays in Brewing Science, Springer, 2006, 183 p 44 Li, X.-B., Zhao, G.-R., Yuan, Y.-J., A strategy of phosphorus feeding for repeated fed- batch fermentation of penicillin G, Biochemical Engineering Journal, Vol 27, 2005, p 53-58 45 Linko, M., Haikara, A., Ritala, A., Penttila, M., Recent advances in the malting and brewing industry, Journal of Biotechnology, Vol 65, 1998, p 85-98 46 Magnus, C A., Ingledew, W M and Casey, G P., High – Gravity Brewing: Influence of High – Ethanol Beer on the Viability fo Contaminating Brewing Bacteria, J Am Soc Brew Chem., Vol 44, 1986, p 158 47 Majara, M., O’Connor-Cox, E S C., and Axcell, B C., Trehalose – An Osmoprotectant and Stress Indicator Compound in High and Very High Gravity Brewing, J Am Soc Brew Chem., Vol 54, No 3, 1996, p 149-154 48 McCaig, R., McKee, J., Pfisterer, E A., and Hysert , D W., Very High Gravity Brewing-Laboratory and Pilot Plant Trials, J Am Soc Brew Chem., Vol 50, 1992, p 18 49 Miedl, M., High-Gravity Brewing: Minimizing the Impact of Yeast Proteinases on Beer Foam Stability, ICBD Research Newsletter, Spring 2005, p 50 Miller, G.L., Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar Anal Chem 31 (1959) 426 51 Mishra, P., Prasad, R., Relationship between ethanol tolerance and fatty acyl composition of Saccharomyces cerevisiae, Appl Microbiol Biotechnol, 30, 1989, p 294 – 298 149 52 Nakatani, K., Takahashi, T., Nagami, K and Kumada, J., Kinetic study of vicinal diketones in brewing, 11: theoretical aspect for the formation of total vicinal diketones, Tech Q Master Brew Assoc Am., Vol 21, No 4, 1984, p 175-183 53 O’Connor-Cox, E S C., Paik, J., and Ingledew, W M., Improved ethanol yields through supplementation with excess assimilable nitrogen, Journal of Industrial Microbiology, Vol 8, 1991, p 45 - 52 54 O’Connor-Cox, E S C., and Ingledew, W M., Effect of the Timing of Oxygenation on Very High-Gravity Brewing Fermentations, J Am Soc Brew Chem., Vol 48, 1990, p 26 55 O’Connor-Cox, E S C., and Ingledew, W M., Wort Nitrogenous Sources-Their use by Brewing Yeasts: A Review, J Am Soc Brew Chem., Vol 47, 1989, p 102 - 108 56 O’Connor-Cox, E S C., Lodolo, E J., Axcell, B C., Role of Oxygen in High-Gravity Fermentation in the Absence of Unsaturated Lipid Biosynthesis, J Am Soc Brew Chem., Vol 51, 1993, p 97 – 107 57 Odumeru, J.A., D'Amore, T., Russell, I., Stewart, G.G., Effects of heat shock and ethanol stress on the viability of a Saccharomyces uvarum (carlsbergensis) brewing yeast strain during fermentation of high gravity wort, Journal of Industrial Microbiology, Vol 10, 1992, p 111-116 58 Park, J, Seo, B., Kim, J., Park, Y., Production of Erythriol in Fed-Batch Cultures of Trichosporon sp., Journal of Fermentation and Bioengineering, Vol 86, 1998, p 577 – 580 59 Pátková, J., Smogrovicová, D., Domény, Z & Bafrncová, P., Very high-gravity wort fermentation by immobilised yeast, Biotechnology Letters, Vol 22, 2000, p 11731177 60 Petersen, E E., Margaritis, A., The Effects of Wort Valine Concentration on the Total Diacetyl Profile and Levels Late in Batch Fermentations with Brewing Yeast Saccharomyces carlsbergensis, J Am Soc Brew Chem., Vol 62, No 4, 2004, p 131139 61 Pham, H.T.B., Larsson, G., Enfors, S-O, Growth and energy metabolism in aerobic Fed-batch cultures of Saccharomyces cerevisiae: simulation and model verification, Biotechnology and Bioengineering, Vol 60, 1998, p 474 – 482 62 Pratt, P L., Bryce, J H and Stewart, G G., The Effects of Osmotic Pressure and Ethanol on Yeast Viability and Morphology, J Inst Brew , Vol 109, No 3, 2003, p 218-228 150 63 Pratt-Marshall, P., Stewart, G., Bryce, J., High Gravity Brewing: Effects on Yeast Cell Volume and Vacuolar Morphology, ICBD Research Newsletter, Spring 2002, p 64 Reilly, D I., O’Cleirigh, C., and Walsh, P K., Laboratory-Scale Production of High- Gravity Wort Suitable for a Broad Variety of Research Applications, J Am Soc Chem., Vol 62, No 1, 2004, p 23-28 65 Schaus, O O., Brewing with high-gravity worts, Tech Q Master Brew Assoc Am., Vol 8, No 1, 1971, p 7-10 66 Stewart, G G., Bothwick, R., Bryce, J., Cooper, D., Cunningham, S., Hart, C and Rees, E., Recent development in high gravity brewing, Tech Q Master Brew Assoc Am., Vol 34, No 1, 1997, p 264-270 67 Stewart, G G., D’Amore, T., Panchal, C J and Russell, I., Factors that influence the ethanol tolerance of brewer’s yeast strains during high gravity wort fermentations, Tech Q Master Brew Assoc Am., Vol 25, No 2, 1988, p 47-53 68 Takahashi, S., Ishibashi, T., Hashimoto, N and Kimura, Y., Low-temperature fermentation of high-gravity wort, Tech Q Master Brew Assoc Am., Vol 34, No 4, 1997, p 240-242 69 Vogel, H.C., Todaro, C.L., Fermentation and Biochemical Engineering Handbook: Principles, Process Design, and Equipment, 2nd Edition, Noyes Publication, 1997, 829p 70 Vu Tran Khanh Linh, Le Van Viet Man, Application of fed-batch fermentation in high- gravity brewing, VNU Journal of Science Natural Sciences and Technology, Vol 23, 2007, 166 – 173 71 Watson, K., Unsaturated fatty acid but not ergosterol is essential for high ethanol production in Saccharomyces, Biotechnology Letters, Vol 4, 1982, p 397 – 402 72 Win, S.S., Impoolsup, A., Noomhorm, A., Growth kinetic of Saccharmyces cerevisiae in batch and fed-batch cutivation using sugarcane molasses and glucose syrup from cassava starch, Journal of Industrial Microbiology, Vol 16, 1996, p 117 – 123 73 Yamane T., Shimizu S., 1984 Fed-batch techniques in microbial processes Adv Biochem Eng Biotechnol 30, 147-194 74 Younis, O S., Stewart, G G., Effect of Malt Wort, Very-High-Gravity Malt Wort, and Very-High-Gravity Adjunct Wort on Volatile Production in Saccharomyces cerevisiae, J Am Soc Brew Chem., Vol 57, No 2, 1999, p 39-45 i PHỤ LỤC ỶZ Trong phụ lục chúng tơi trình bày số phương pháp phân tích sử dụng nghiên cứu Số lượng tế bào men, men chết [4] 1.1 Hoá chất Dung dịch xanh methylene 1.2 Cách tiến hành Dịch men pha loãng với tỷ lệ thích hợp nhỏ lên buồng đếm Đặt buồng đếm kính hiển vi để quan sát đếm số tế bào men Tế bào xem nẩy chồi có tế bào bé nửa tế bào mẹ Nếu tế bào lớn nửa tế bào mẹ xem tế bào Khi nhuộm mẫu với dung dịch xanh methylene, tế bào chết bắt màu xanh, tế bào sống không bắt màu Phương pháp sử dụng để đánh giá tỷ lệ tế bào sống chết canh trường giống trước cấy giống Hàm lượng đường khử [50] 2.1 Hoá chất - Dung dịch DNS - Dung dịch chuẩn: pha dung dịch chuẩn maltose : glucose : fructose với tỉ lệ 30 : 10 : với bốn loại nồng độ 0,5 – – 1,5 – g/L - Dung dịch ZnSO4 5% - Dung dịch Ba(OH)2 0,3N 2.2 Cách tiến hành ii - Pha loãng mẫu dịch nha - Lấy mL mẫu sau pha loãng + 0,5 mL ZnSO4 5% + 0,5 mL Ba(OH)2 0,3N Lắc sơ 10 phút, sau lọc Lúc hệ số pha loãng 3/2 - Lấy vào ống nghiệm 1ml mẫu sau lọc 1ml dung dịch DNS, lắc - Đun cách thủy nhiệt độ 100oC thời gian phút - Làm nguội nhanh dung dịch, cho thêm 10 mL nước cất lắc dung dịch khơng cịn phân lớp - Đo độ hấp thu A bước sóng λ = 540 nm - Làm mẫu trắng với mL dung dịch nước cất để hiệu chỉnh máy so màu - Tiến hành bước tương tự dung dịch chuẩn lập đường chuẩn C = f(A) - Từ đồ thị đường chuẩn, ta xác định đường nồng độ đường khử có mẫu nghiên cứu Hàm lượng nitơ amin tự [11] Định lượng nitơ amin phương pháp so màu, sử dụng ninhydrin 3.1 Hoá chất - Dung dịch chuẩn glycine: hòa tan 0,1072g glycine định mức đến 100 mL Bảo quản 4oC Trước sử dụng pha loãng dung dịch 100 lần dung dịch A - Hòa tan 10g Na2HPO4.12H2O, 6g KH2PO4, 0,5g ninhydrin 0,3g fructose nước định mức đến 100 mL dung dịch B Chỉnh pH cuối 6,6 – 6,8 Dung dịch B bảo quản tối 4oC, dùng tuần - Hòa tan 1g KIO3 300 mL nước cất 200 mL cồn 96% v/v dung dịch C Dung dịch C bảo quản 5oC 3.2 Cách tiến hành iii - Pha loãng nước nha theo tỷ lệ : 99 (pha loãng 100 lần) - Cho mL dung dịch nước nha pha loãng mL dung dịch B vào ống nghiệm Đun cách thủy (ở 100oC) 16 phút, làm nguội nhiệt độ 20oC thời gian 20 phút - Cho tiếp vào ống nghiệm mL dung dịch C, lắc đo độ hấp thu bước sóng λ = 570nm - Làm mẫu chuẩn song song với mL dung dịch A - Làm mẫu trắng với mL dung dịch nước cất để hiệu chỉnh máy so màu 3.3 Kết N= A1 x x 100 A2 Trong đó: N: số mg nitơ amin có 1L dịch nha cần đo A1: độ hấp thu mẫu thí nghiệm A2: độ hấp thu mẫu chuẩn (giá trị trung bình) Hàm lượng diacetyl [5, 33] 4.1 Hố chất - Dung dịch acid chlohydric (HCl) nồng độ 4M - Dung dịch O – phenylendiamin: 10g hóa chất + 1L dung dịch HCl 4M Bảo quản nơi tối sử dụng ngày pha chế - Dung dịch diacetyl: 5g diacetyl + 1L H2O - Dung dịch diacetyl chuẩn: lấy mL dung dịch diacetyl pha chế trên, cho nước vào đến 100 mL Bảo quản chai thủy tinh màu nâu Thời gian bảo quản tối đa tháng iv 4.2 Cách tiến hành - Chưng cất nước 100 mL mẫu cho thu 25 mL dịch cất - Trộn đồng hỗn hợp, dùng pipet lấy 10 mL vào ống nghiệm khô - Thêm 0,5 mL dung dịch O-phenylendiamin vào ống nghiệm - Hòa trộn dung dịch - Để yên chỗ tối khoảng 20 – 30 phút - Thêm mL HCl 4M vào hỗn hợp phản ứng - Đem đo quang phổ hấp thu bước sóng 335nm (A335) - Chuẩn bị mẫu trắng để hiệu chỉnh máy so màu 0: làm tương tự thay 10 mL dịch cất 10 mL nước cất Chuẩn bị mẫu chuẩn: thay 10mL dịch cất 10mL chất chuẩn tiến hành tương tự ta Act 4.3 Kết Hàm lượng diacetyl (mg/l) = A 335 x 0,625 A ct Độ cồn [5] 5.1 Cách tiến hành - Cân bình tỷ trọng sấy khô đến khối lượng không đổi, ta m1 - Cho 100 mL mẫu 50 mL nước vào bình cất, chưng đến thu 70 – 80 mL dịch cất, định mức đến 100 mL - Làm lạnh đến 20oC, rót dịch cất vào bình tỷ trọng tráng – lần dịch cất, rót đầy đến miệng bình, đem cân ta khối lượng m3 - Làm tương tự dịch cất nước cất, ta khối lượng m2 5.2 Kết v Tỷ trọng tương đối (d20/20) tính theo công thức: d20/20oC = m − m1 m - m1 Hàm lượng ethanol (%v/v) tra bảng phụ lục tài liệu tham khảo [11] DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ Vu Tran Khanh Linh, Le Van Viet Man, Application of fed-batch fermentation in highgravity brewing, VNU Journal of Science Natural Sciences and Technology, Vol 23, 2007, 166 – 173 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: VŨ TRẦN KHÁNH LINH Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 15 – 08 – 1983 Nơi sinh: Biên Hòa, Đồng Nai Địa liên lạc: 214-B5, Khu phố 10, phường Tân Phong, Biên Hịa, Đồng Nai Q TRÌNH ĐÀO TẠO: 2001 – 2006: Học trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, khoa Kỹ thuật hóa học, ngành Công nghệ Thực phẩm 2006 – 2008: Học trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, khoa Kỹ thuật hóa học, ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Đồ uống Q TRÌNH CƠNG TÁC: 2006 đến nay: Cơng tác Khoa Cơng nghệ Hóa học - Thực phẩm, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh ... TÊN ĐỀ TÀI: Sử dụng kỹ thuật lên men tĩnh có bổ sung dịch nha (fed- batch) q trình lên men bia nồng độ cao 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Tổng quan tài liệu trình lên men bia nồng độ cao kỹ thuật fed-batch... 2.1 Tổng quan kỹ thuật lên men bia nồng độ cao .3 2.1.1 Khái niệm kỹ thuật lên men bia nồng độ cao 2.1.2 Sơ đồ quy trình sản xuất bia sử dụng kỹ thuật lên men nồng độ cao 2.1.3... khác bia non 3 Chương T Ổ N G QU A N T À I L I Ệ U YÛZ 2.1 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LÊN MEN BIA NỒNG ĐỘ CAO 2.1.1 Khái niệm kỹ thuật lên men bia nồng độ cao Lên men bia nồng độ cao trình lên men dịch