Ứng dụng enzyme trong công nghệ sản xuất bia

Ứng dụng enzyme trong công nghệ sản xuất bia, Ứng dụng enzyme trong công nghệ sản xuất bia, Ứng dụng enzyme trong công nghệ sản xuất bia, Ứng dụng enzyme trong công nghệ sản xuất bia Ứng dụng enzyme trong công nghệ sản xuất bia

Trường Đại Học Nông lâm Khoa Công Nghệ Thực Phẩm Lớp: DH06VT BÀI BÁO CÁO HÓA SINH-ENZYM ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG ENZYM TRONG CHẾ BIẾN BIA Nhóm thuyết trình: Bùi Thị Thanh Hảo Lưu Trần Kiến Quốc Ngơ Thị Hồi Nữ Nguyễn Thị Thanh Thuyền Nguyễn Xuân Tiến Phùng Đắc Tín Trương Minh Tuấn MỤC LỤC: I GIỚI THIỆU CHUNG: Sơ lược bia Các nguyên liệu chế biến bia: a) Malt b) Hoa houblon c) Gạo Sơ đồ qui trình chế biến bia Các cơng đoạn chính: a) Nghiền malt b) Nấu nguyên liệu c) Houblon hóa d) Lên men e) Làm bia II ENZYM TRONG CHẾ BIẾN BIA: Enzym protease Enzym α- Amylase Enzym β- Glucanase Nấm men sản xuất bia NỘI DUNG BÀI BÁO CÁO: I GIỚI THIỆU CHUNG: Sơ lược bia: Bia loại đồ uống có độ rượu nhẹ có tính giải khát cao Thành phần bia gồm có: 80-90% H2O • 1,5-7% cồn • 3-10% chất tan • 0,3-0,4% CO2 • Bia sản xuất từ loại nguyên liệu nước, gạo, malt, hoa houblon, sau trình lên men cho loại đồ uống giàu dinh dưỡng, có hương thơm đặc trưng, độ cồn thấp, vị đắng dịu lớp bọt trắng mịn với hàm lượng CO2 phù hợp Ngồi ra, bia cịn chứa hệ enzym phong phú,đặc biệt nhóm enzym khích thích tiêu hóa amylaza Các ngun liệu chế biến bia a Malt: – Tên khoa học humulus pululus – Là hạt ngũ cốc gọi lúa mạch (chiếm 70%) – Malt dạng hạt sau xay hoà tan nước 37 0C cho vào nồi malt Đối với việc hoà tan malt khác với hồ tan gạo malt dể bị tượng đóng cục malt khuấy trộn dạng phun nước trước cho vào nồi phun – Malt dùng để tạo màu cho bia, với malt bình thường khơng đủ độ màu người ta thêm malt “đen” để tăng độ màu b Hoa houblon: – Là loại dây leo, thích hợp khí hậu ơn đới, trồng nhiều Anh, Mỹ – Là nguyên liệu thiếu bia Mùi thơm có bia phần tinh dầu có hoa houblon.Các chất đắng có hoa houblon truyền cho bia vị đắng dễ chịu,đồng thời pectin hoa có vai trị giữ bọt,tăng độ bền sinh học cho bia ức chế phát triển vi khuẩn c Gạo: nguyên liệu phụ (chiếm 30%), nguyên liệu dùng để thay nhằm giảm giá thành sản phẩm 3 Qui trình chế biến bia: Các cơng đoạn chính: a) Nghiền malt: với mục đích phá vỡ cấu trúc tế bào, tạo điều kiện thuận lợi thúc đẩy q trình sinh hóa xảy nguyên liệu nấu nhằm thu dịch đường có nồng độ chất cao từ nguyên liệu ban đầu Yêu cầu nghiền malt giữ vỏ malt nguyên tốt cần có tỷ lệ thích hợp thơ,tấm mịn bột,tỷ lệ phụ thuộc vào thiết bị lọc dịch đường hóa b) Nấu ngun liệu (đường hóa ngun liệu): - Mục đích trình nấu bia chuyển chất malt nguyên liệu thay từ trạng thái không hòa tan sang trạng thái hòa tan nhờ tác động hệ enzym thủy phân - Để tăng hiệu suất nấu người ta áp dụng nhiều phương pháp đường hóa khác nhau.Tuy nhiên,tất phương pháp theo nguyên tắc chung điều kiện nhiệt độ thích hợp cho enzym thủy phân, chủ yếu hệ amylase protease hoạt động: • α –amylase: 70-75 0C • β –amylase: 63-65 0C • protease: 50-60 0C c) Đun sơi dịch đường với hoa houblon (q trình houblon hóa): • Mục đích q trình ổn định thành phần dịch đường, truyền cho bia mùi vị hoa houblon,keo tụ protein, vô hoạt enzym trùng dịch đường • Trong q trình phải đảm bảo không để nhiệt độ dịch đường hạ xuống 70 0C để tránh oxy khơng khí tiếp xúc với dịch đường xảy phản ứng oxy hóa làm giảm chất lượng bia d) Lên men bia: • Trong q trình lên men bia lượng lớn chất, chủ yếu đường dextrin bậc thấp bị nấm men hấp thụ để tạo thành rượu etylic, khí carbonic sản phẩm phụ • Lên men bia có giai đoạn: giai đoạn lên men giai đoạn lên men phụ, Hiện nay,có phương pháp lên men sử dụng phổ biến: Phương pháp cổ điển: q trình lên men lên men phụ trình tách biệt nhau,diễn loại thiết bị khác nhau, xếp mặt khác gọi công nghệ lên men pha Theo phương pháp này,quá trình lên men tiến hành thùng lên men kín hở nhiệt độ 80C lớn hơn,thời gian kéo dài 6-10 ngày.Ở giai đoạn này,nấm men lên men mạnh,dịch sủi bọt nhiều.Cuối giai đoạn này,sự lên men giảm xuống,phần lớn nấm men lắng xuống đáy thùng.Ta có sản phẩm bia non bao gồm rượu etylic,CO2,các sản phẩm phụ cịn đường(1,52,5%).Bia non tiếp tục bơm vào thùng lên men phụ tàng trữ.Nhiệt độ lên men phụ giữ 1-40Cgiai đoạn nấm men lên men phần đường lại để bổ sung CO2 cho bia,đồng thời hoàn thiện chất lượng bia Phương pháp đại: giai đoạn lên men phụ thực thiết bị nên gọi lên men pha - Nếu lên men nhiệt độ cao xảy tượng hỏng men, làm đục bia.Căn vào nhiệt độ để quy định số ngày lên men.Nhiệt độ cao tốc độ lên men lớn e) Q trình lọc: mục đích q trình lọc bia để loại tế bào nấm men, tạp chất - Bia sau lên men gọi bia non Bia non tiếp tục qua máy lọc khung với chất trợ lọc đất lọc giấy lọc Dung dich sau lọc thu hồi gọi bia Để đo độ bia người ta dựa vào máy đo độ đục Sơ đồ khung bản: f) - Sau lọc khoảng tuần người ta tiến hành vệ sinh lần để loại bỏ cặn bả bia non Bia non sau qua thiết bị lọc thu bia thành phẩm có nồng độ alcol 4,5% tiếp tục qua phân xưởng chiết Quy trình cơng nghệ phân xưởng chiết II ENZYM TRONG CHẾ BIẾN BIA: 1) Enzym protease: Papain – EC: 3.4.22.2 – Là endoprotease, trọng lượng phân tử 20700 Dalton – Có khả thủy phân sâu, chịu nhiệt tương đối cao – pH hoạt động 5-9 – Papain thô hoạt tính cao papain tinh khiết – Bị bất hoạt tác nhân oxyd hóa – Sử dụng papain để giảm keo Haze Haze dạng sương mà bia,do kết hợp polypeptit tanin xảy bia làm lạnh đến 100C Polypeptit bị thuỷ phân papain số enzym protease,khơng cịn nguyên liệu để kết hợp với tanin.Vì vậy,dùng papain để ngăn ngừa tượng Pullulanase: • Thuỷ phân liên kết α -1,6 • Cơ chất: pullulane có nhiều bột mỳ • Pullulanase kết hợp với α-amylase thuỷ phân hèm bia dextrin thành đường lên men Ưu điểm việc sử dụng enzym proteaza (đạm hố) vào q trình sản xuất bia :  Tăng tỉ lệ nguyên liệu thay (gạo) so với trớc (từ 30% lên 50%) Hiệu suất trích ly nguyên liệu tăng từ 1-2%  Giảm thời gian lên men ngày nấm men phát triển mạnh, đạt hiệu suất lên men cao Do vậy, tiết kiệm đợc chi phí điện lạnh cho trình sản xuất  Giống nấm men kết lắng tốt cho hiệu suất thu hồi tăng 2,5%  Bia thành phẩm đạt tiêu hoá lý qui định, hơng thơm, vị đậm đà, độ tạo bọt tốt so với bia sử dụng 30% gạo thay mà không sử dụng enzym  Nâng cao hiệu kinh tế trình sản xuất bia mức khoảng 2.500.000 đ/ngày dây chuyền công suất 20.000 lít/ngày nhờ tiết kiệm điện, hơi, nớc, nhân cơng, ngun liệu 2) Enzym α- Amylase: α- amylase ( termamyl): - Thuộc nhóm enzym α -amylase - Là chế phẩm enzym thương mại có dạng lỏng Có nguồn gốc từ vi khuẩn Chịu nhiệt (105-1100C) Trong trình nấu bia,giúp dịch hoá tinh bột trước lên men, đơn giản hố qui trình cơng nghệ α- amylase ( fungamyl): Trong sx bia, enzim ứng dụng trình lên men bia để gia tăng hệ thống lên men mạch nha Độ lên men bia gia tăng 2-5% SEBamyl-L(Chất hỗ trợ đường hoá nguyên liệu): enzyme từ vi nấm, sản xuất lên men chủng Aspergillus oryzae không biến đổi gen SEBamyl-L endo-amylase, cắt liên kết 1,4-αglucosidic dịch tinh bột Hoạt động kéo dài SEBamyl-L sinh lượng lớn maltose glucose • Sự ổn định nhiệt độ pH tốt • Sinh dịch đường chứa hàm lượng maltose cao (DE50) • Bi vơ hoạt trùng nhiệt độ thơng thường • Dịch hóa tồn tinh bột • Nguồn gốc sinh vật khơng biến đổi gen • Thành phần hồn tồn tự nhiên, khơng có thành phần nhân tạo tổng hợp -Trong công nghiệp bia, enzyme làm tăng khả lên men dịch đường chứa nhiều nguyên liệu thay thế, làm giảm lượng dextrin thừa loại bia thấp carbohydrate • • • • • • SEBstar-HTL(Chất hỗ trợ dịch hoá tinh bột): α-amylase, enzyme dạng lỏng chịu nhiệt Là enzyme vi khuẩn sản xuất cách lên men chủng vi khuẩn Bacillus không biến đổi gen.SEBstarHTL endo-α-amylase, cắt liên kết 1,4-α-glucosidic dịch tinh bột cách ngẫu nhiên Hoạt động kéo dài SEBstar-HTL làm giảm nhanh độ nhớt dịch tinh bột sinh lượng lớn dextrin thấp phân tử Tính ổn định nhiệt tốt cho q trình dịch hóa Sinh dịch dextrose có độ nhớt thấp Dịch hóa tồn tinh bột Làm tăng cơng suất nấu hèm nấu cháo ( Nguyên liệu thay thế) Nguồn gốc sinh vật khơng biến đổi Thành phần hồn tồn tự nhiên, khơng có thành phần nhân tạo tổng hợp - Trong công nghiệp bia, SEBstar-HTL sử dụng để dịch hóa nồi cháo giảm nhanh độ nhớt dịch tinh bột 3) Enzym β- Glucanase: SEBflo-TL(Chất hỗ trợ thuỷ phân cấu trúc vỏ): enzyme dạng lỏng, sản xuất cách điều khiển trình lên men chủng Tricoderma không biến đổi gen.SEBflo-TL enzyme endo-glucanase xúc tác cho trình thủy phân β-glucan (1,4và1,3-β-glucans) lúa mạch malt Enzyme xúc tiến q trình dịch hóa, giảm độ nhớt, xúc tiến phân chia lỏng/rắn, trình lọc Về SEBflo-TL khơng ảnh hưởng tới hoạt tính protease ♦ SEBflo-TL enzyme glucanase bổ sung vào ngâm trộn malt hỗn hợp malt lúa mạch SEBflo-TL β-glucanase có khả chịu nhiệt tốt malt glucanase Trong công nghiệp sản xuất bia rượu, SEBflo-TL cắt polysaccharide tế bào hạt làm tăng lượng đường có khả lên men giảm độ nhớt Enzyme thường thêm vào trình dịch hóa  Gia tăng hiệu suất chiết khoảng – 20% ngâm trộn malt hỗn hợp malt với lúa mạch  Gia tăng tinh khiết trình chiết  Gia tăng chiết tinh bột ngũ cốc khoảng – 5%  Giúp trình lọc dễ nhanh  Gia tăng hiệu suất sản xuất bia SEBclear-L(Chất hỗ trợ trình lên men): enzyme dạng lỏng, sản xuất cách lên men chủng Tricoderma không biến đổi gen SEBclear-L enzyme có tác dụng ổn định làm bia, kéo dài thời gian sử dụng bia thành phẩm SEBclear-L bao gồm endo- glucanase xúc tác thuỷ phân β-glucan (Liên kết 1,4 1,3 β- glucanse) protease xúc tác thuỷ phân protein, triệt tiêu yếu tố gây nên vấn đề đục bia Tăng độ đục vấn đề nghiêm trọng sản xuất bia, ảnh hưởng đến tiêu chuẩn cảm quan bia Tốc độ tạo đục bia định tuổi thọ bia Độ đục bia gây nên dạng phức hydrat cacbon bao gồm βglucanse, protein, polyphenol Bia nhiệt độ 32oF bị đục protein khơng tan nhiệt độ thấp Đặc thù SEBclear-L cho vào cho vào trình lên men để triệt tiêu tác nhân gây đục β- glucanse protêin 4) Nấm men sản xuất bia: - Nấm men dùng sản xuất bia thường chủng thuộc giống Saccharomyces, chúng có khả hấp thụ chất dinh dưỡng môi trường nước mạch nha loại đường hoà tan, hợp chất nitơ (các acid amin, peptit), vitamin nguyên tố vi lượng…qua màng tế bào Sau đó, hàng loạt phản ứng sinh hóa mà đặc trưng q trình trao đổi chất để chuyển hoá chất thành dạng cần thiết cho trình phát triển lên men nấm men tiến hành • Có loại Nấm men chìm: – Nấm men chìm có enzym sử dụng hồn tồn đường raffinoza – Q trình trao đổi chất nấm men chìm chủ yếu xảy q trình lên men – Có nồng độ enzym thấp, khả tạo bào tử lâu hạn chế – Nấm men chìm chia loại tuỳ thuộc khả kết lắng : • Nấm men bụi :là loài nấm men phân ly mịn dịch lên men lắng từ từ kết thúc lên men • Nấm men kết bơng : kết dính với thời gian ngắn kết thúc lên men tạo thành khối kết bơng lớn nên lắng nhanh xuống đáy thiết bị, có ý nghĩa quan trọng sản xuất bia, làm cho bia nhanh - Sản xuất bia phương pháp lên men chìm xả cặn đáy thiết bị lên men Nấm men nổi:  Quá trình trao đổi chất nấm men xảy mạnh q trình hơ hấp , sinh khối nấm men nhiều nấm men chìm  Nấm men sử dụng 1/3 đường saccharose  Nấm men nổi lên bề mặt dịch cuối q trình lên men  Nhiệt độ lên men 14-25oC  Sản xuất bia phương pháp lên men nổi, nấm men tách khỏi bia cách hớt bọt 5) α- Acetolactate : SEBMature L(Chất hỗ trợ trình lên men, Giảm diacetyl bia): enzyme có nguồn gốc vi sinh vật khơng biến đổi gen, α-acetolactate decarboxylase (ADLC) ứng dụng sản xuất thực phẩm Bổ sung vào giai đoạn trình lên men, hạn chế đáng kể hình thành diacetyl trình lên men, giảm thiểu thời gian lên men  Trong trình lên men, α–acetolactate bị oxi hóa thành dạng acetyl ảnh hưởng đến hương vị tự nhiên bia làm kéo dài trình lên men α-acetolactate decarboxylase SEBMature L có tác dụng chuyển α-acetolactate thành acetoin bỏ qua hình thành acetyl hoăc tạo acetyl Tạo thiểu lượng acetyl hình thành sau trình lên men  Hạn chế tối đa hình thành acetyl trình lên men  Rút ngăn đáng kể thời gian lên men  Tăng cơng suất sản xuất bia 6) Hệ enzym có đại mạch : • Hệ enzym amylase (α,β –amylase, amylo fotfatase) để thủy phân tinh bột Amylo fotfatase hình thành sau 2-3 ngày đầu trình nảy mầm • Hệ enzym sitaza (nhóm sitoplastaza, nhóm sitaza) thủy phân hemicellulose, phá vỡ màng ngăn cách vỏ hạt nội nhũ, cung cấp thức ăn cho mầm sống phát triển • Hệ enzym protease: thủy phân protid,hoạt tính cực đại sau ngày thứ q trình nảy mầm,tạo chất chứa Nitơ hòa tan sản phẩm cuối acid amin,NH3 • Hệ enzym esteraza • Trong lúa mạch có enzym: oxyde synthase hydroperoxy delyase,tạo hương vị không mong muốn cho bia Để giải vấn đề này,trong trình sản xuất người ta sử dụng protein LTP-là protein vận chuyển lipid nhằm giảm bớt hương vị khó chịu bia thành phẩm - Điều khiển phản ứng protein LTP đạt mục đích kiểm soát hương vị tạo bọt bia Tài liệu tham khảo: 1) Bài giảng mơn cơng nghệ hóa sinh enzym.Ths Đinh Ngọc Loan-Giảng viên trường Đại Học Nông Lâm 2) Ứng dụng protease sản xuất bia: http://www.taybacuniversity.edu.vn/forum/viewtopic.php? f=23&t=121 3) Các yếu tố ảnh hưởng lọc bia : http://ibiotech.com.vn/index.php? option=com_content&task=view&id=6&Itemid=2 4) http://sinhhocvietnam.com/vn/modules.php? name=Forums&file=viewtopic&t=1798 5) http://wikipedia.com 6) Hồng Đình Hồ – cơng nghệ sản xuất Malt bia NXB Khoa học kĩ thuật Hà nội 1998 7) Giáo trình vi sinh vật học công nghiệp – ĐH Huế ... hiệu suất sản xuất bia SEBclear-L(Chất hỗ trợ trình lên men): enzyme dạng lỏng, sản xuất cách lên men chủng Tricoderma không biến đổi gen SEBclear-L enzyme có tác dụng ổn định làm bia, kéo dài... nhiệt (105-1100C) Trong trình nấu bia, giúp dịch hoá tinh bột trước lên men, đơn giản hoá qui trình cơng nghệ α- amylase ( fungamyl): Trong sx bia, enzim ứng dụng trình lên men bia để gia tăng hệ... nghiêm trọng sản xuất bia, ảnh hưởng đến tiêu chuẩn cảm quan bia Tốc độ tạo đục bia định tuổi thọ bia Độ đục bia gây nên dạng phức hydrat cacbon bao gồm βglucanse, protein, polyphenol Bia nhiệt