L ỜI CẢM ƠN
3.3.3. Nấm men sử dụng trong sản xuất bia
3.3.3.1. Đặc điểm hình thái PVPP Nấm men Malturex L Nước nha lạnh Lên men chính (5 ÷ 7 ngày, t = 6 ÷ 80C) Lọc cơ học Lọc hấp phụ Lọc an toàn Pha bia Bia tươi Lên men phụ (14 ÷ 16 ngày, t = -1 ÷ 50C) Bột trợ lọc Vicant Colupuline Lọc 2 Bồn chứa Làm lạnh nhanh (t = 20C) Gia nhiệt (t = 75 ÷ 800C) Lọc 1 Nước nấu bia
Hình 3.15: Tế bào nấm men
Nguồn: www.sinhhocvietnam.com
Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào. Nấm men trong công nghệ sản xuất bia thường
là chủng thuộc giống Saccharomyces, gồm có nấm men chìm và nấm men nổi :
Nấm men chìm: hầu hết các tế bào khi quan sát thì nảy chồi đứng riêng lẻ hoặc cặp đôi. Hình dạng chủ yếu là hình cầu.
Nấm men nổi: tế bào nấm men mẹ và con sau khi nảy chồi thường dính lại với
nhau tạo thành chuỗi tế bào nấm men. Hình dạng chủ yếu là hình cầu hoặc ovan với kích thước 7–10 µm.
Sự khác nhau giữa nấm men nổi và nấm men chìm là khả năng lên men các loại đường trisacarit, ví dụ như raffinose. Nấm men chìm có thể sử dụng hoàn toàn đường raffinose trong khi đó nấm men nổi chỉ sử dụng được 1/3 đường raffinose.
Ngoài ra chúng còn khác nhau về khả năng hô hấp, khả năng trao đổi chất khi lên men và khả năng hình thành bào tử. Quá trình trao đổi chất của nấm men chìm chủ yếu xảy
ra trong quá trình lên men, còn của nấm men nổi xảy ra mạnh trong quá trình hô hấp,
vì vậy sinh khối nấm men nổi thu được nhiều hơn nấm men chìm. Nấm men chìm có nồng độ enzyme thấp hơn nấm men nổi. Khả năng tạo bào tử của nấm men chìm lâu
hơn và hạn chế hơn nấm men nổi.
Sự khác nhau về công nghệ lên men:
Tên gọi nấm men nổi hay nấm men chìm xuất phát từ quan sát quá trình lên men. Nấm men nổi nổi lên bề mặt dịch trong vào cuối quá trình lên men chính, trong khi đó
nấm men chìm lắng xuống đáy thiết bị khi kết thúc lên men chính.
Nấm men chìm còn chia ra hai loại tùy thuộc vào khả năng kết lắng của nó: nấm
men bụi và nấm men bông.
Nấm men bụi là nấm men phân ly mịn trong dịch lên men và lắng từ từ khi kết
Nấm men bông là nấm men có thể kết dính lại với nhau trong thời gian ngắn khi
kết thúc lên men chính và tạo thành khối kết bông lớn nên lắng nhanh xuống đáy thiết
bị. Trong khi nấm men nổi không có khả năng này. Nấm men chìm kết bông có ý
nghĩa rất quan trọng trong thực tế sản xuất bia, làm cho bia nhanh trong nhưng khả năng lên men hết đường không bằng nấm men bụi và nấm men nổi.
Ngoài ra nhiệt độ lên men của mỗi chủng cũng khác nhau: nấm men chìm có thể lên men ở 4 ÷ 12oC, nấm men nổi là 14 ÷ 25oC.
Theo công nghệ sản xuất bia truyền thống, nấm men chìm thường lên men ở nhiệt độ
7 ÷ 15oC. Khi kêt thúc quá trình lên men chúng kết lắng xuống đáy thiết bị. Còn lên men nổi thực hiện ở điều kiện nhiệt độ từ 18 ÷ 22oC, cuối quá trình lên men thì các tế
bào nấm men kết thành chùm và bị hấp thụ vào các bọt khí CO2 rồi nổi lên bề mặt
dịch lên men. Như vậy đối với sản xuất bia bằng phương pháp lên men nổi, nấm men được tách khỏi bia bằng cách hớt bọt, còn ở lên men chìm thì xả cặn ở dưới đáy thiết
bị lên men.
Nấm men có khả năng hấp thụ các loại dinh dưỡng trong môi trường dịch đường như
các loại đường hòa tan, các hợp chất Nitơ (các acid amin, peptid), vitamin và các nguyên tố vi lượng…qua màng tế bào. Sau đó hàng loạt các phản ứng sinh hóa mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để chuyển hóa các chất này thành những dạng cần thiết
cho quá trình phát triển và lên men của nấm men được hình thành.
3.3.3.2. Cấu tạo
Nấm men Saccharomyces thuộc họ Saccharomycetaceae, ngành Ascomycota và thuộc
giới nấm. Nấm men Saccharomyces cerevisiae có hình cầu hay hình trứng, có kích thước nhỏ, từ 5 ÷ 14 µm, sinh sản bằng cách nảy chồi hay sinh bào tử. Nấm men
Saccharomyces gồm những thành phần chủ yếu sau: vách tế bào, màng tế bào chất, tế
bào chất.
Vách tế bào: cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau. Trong đó chủ yếu là glucan, protein, lipid và một số thành phần nhỏ khác như kitin, volutin.
Màng tế bào chất: nằm sát vách tế bào, có cấu tạo chủ yếu là lipoprotein, giữ vai
trò điều hòa vận chuyển các chất dinh dưỡng cho tế bào.
Tế bào chất gồm có mạng lưới nội chất là vị trí của nhiều hệ thống enzyme khác nhau, đảm bảo sự vận chuyển vật chất cho tế bào và các cấu tử khác nhau như bộ máy
Golgi, riboxom, không bào. Trong tế bào chất có nhân chứa thông tin di truyền cho tế
bào và các thành phần liên quan trong quá trình sinh tổng hợp và sinh sản của tế bào.
Năng lượng cung cấp cho tế bào qua những phản ứng xảy ra trong ti thể cũng nằm
trong tế bào chất. Ngoài ra còn có hạt glycogen, hạt mỡ dự trữ chất dinh dưỡng cho tế
3.3.3.3. Thành phần hóa học
Thành phần hoá học của tế bào nấm men Saccharomyces khác nhau tuỳ thuộc vào
điều kiện môi trường nuôi cấy, thành phần các chất dinh dưỡng trong môi trường nuôi
cấy và tình trạng sinh lý của tế bào. Nấm men ép có chứa 70 ÷ 75% nước, 25 ÷ 30% còn lại là chất khô.
Nước: bao gồm phần nước nằm bên ngoài tế bào là phần nước nằm trong khoảng
trống giữa tế bào và nước nằm bên trong tế bào (nội bào) là phần nước nằm bên trong tế bào chất của tế bào. Lượng nước khác nhau tuỳ thuộc vào chủng nấm men, kỹ thuật nuôi và phương pháp thu tế bào. Thành phần chất khô của tế bào nấm men bao gồm
protein và các chất có nitơ khác chiếm 50%, chất béo 1,6%, cacbonhydrat 33,2%, mô tế bào 7,6%, tro 7,6%. Thành phần của những chất này không cố định, nó có thể thay đổi trong quá trình nuôi cấy cũng như quá trình lên men.
Cacbonhydrate gồm: polysaccharide, glycogen, trehalose (12 ÷ 12,5%), mannan (18,7 ÷ 24,9%), glucan (9,47 ÷ 10,96%) và chitin. Những nghiên cứu động học về sự
biến đổi cacbonhydrat trong quá trình bảo quản nấm men cho thấy là glucan, mannan và dạng glycogen tan trong kiềm và acid clohydric là yếu tố cấu trúc của tế bào, trong khi trehalose và glycogen tan trong acid acetic, là chất tạo năng lượng chính cho tế bào. Hàm lượng trehalose trong nấm men có liên quan đến tính bền vững của nó: lượng trehalose càng cao nấm men càng bền.
Chất mỡ của nấm men là mỡ trung tính glycerol, photpholipid, sterol tự do và nhiều sterol, ester.
Tro chiếm 6,5 ÷ 12%. Lượng chất khô trong nấm men dao động tùy theo môi
trường nuôi cấy.
Bảng 3.6: Thành phần tro của nấm men
Thành phần Tỉ lệ (%) Thành phần Tỉ lệ (%)
K2O 23,33 ÷ 39,5 Fe2O3 0,06 ÷ 0,7
Na2O 0,5 ÷ 2,26 P2O6 44,8 ÷ 59,4
CaO 1,0 ÷ 7,53 SO3 0,57 ÷ 6,38
MgO 3,77 ÷ 6,34 SiO2 0,52 ÷ 1,88
Nguồn: Nguyễn Thị Hiền và ctv., 2007
Ngoài ra nấm men còn chứa vitamin B2, B3, B5, B6, D và những chất có vitamin khác không được tiết ra ngoài dưới dạng tinh thể. Hàm lượng đáng chú ý của nấm men là protein và nguồn vitamin nhóm B.
Quá trình sinh trưởng của nấm men gồm các pha: pha tiềm sinh, pha tăng trưởng,
pha cân bằng và pha suy vong. Trong tiềm sinh nấm men hầu như không sinh sản,
trong pha thứ hai nấm men bắt đầu nảy chồi mạnh và lên men. Trong pha cân bằng
sinh trưởng của nấm men ổn định và lên men mạnh. Ở pha cuối cùng, sự sinh sản hầu
như ngừng lại và bắt đầu kết lắng. Khả năng kết lắng của nấm men có vai trò rất quan
trọng trong nấu bia. Men chìm kết lắng ở dạng bông dưới đáy các thùng lên men còn men nổi thì nổi lên bề mặt dịch lên men.
Sức lên men là điều quan trọng nhất trong thực tế sản xuất. Trong sản xuất bia
thường chọn những giống lên men mạnh và tạo cho bia có mùi vị đặc trưng, thơm ngon. Tốc độ lên men tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố: khả năng lên men của nấm men,
hoạt tính sinh lý và số lượng tế bào của chúng trong môi trường, phụ thuộc vào nhiệt độ, pH, thành phần hoá học của dịch lên men…