L ỜI CẢM ƠN
3.3.5.Một số biến đổi sinh hoá trong quá trình lên men
Nấm men có thể phát triển được cả trong môi trường hiếu khí và môi trường kỵ khí. Trong điều kiện hiếu khí thì tế bào nấm men được hô hấp và tăng trưởng sinh khối (giai đoạn đầu của quá trình). Trong điều kiện yếm khí, nấm men lên men đường thành rượu và CO2.
3.3.5.1. Quá trình hình thành rượu và CO2
Các loại đường có thể lên men được trong dịch chiết malt là maltose, maltotriose và một ít đường glucose, sucrose, fructose. Sucrose được thuỷ phân bên ngoài tế bào nhờ enzyme invertase được định vị ngay trên máng tế bào nấm men và đuợc tiết vào môi
trường thành glucose và fructose. Trong quá trình lên men nấm men thông qua con đường trao đổi chất và năng lượng để chuyển các glucid phân tử thấp thành rượu
ethylic, CO2 theo sơ đồ phản ứng:
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q
Các quá trình sinh hoá xảy ra do sự xúc tác sinh học của các enzyme được hình thành trong quá trình lên men, một số sản phẩm phụ cũng được hình thành như các acid hữu
cơ, các ester, rượu bậc cao, aldehyde, glycerin…. Tất cả những biến đổi này dẫn đến
sự thay đổi thành phần dịch đường và biến dịch đường thành bia. Thành phần và chất lượng bia phụ thuộc vào thành phần dịch đường, loại nấm men và điều kiện lên men.
Độ lên men là mức độ chuyển các đường thành ethylic và CO2 phụ thuộc vào nhiều
yếu tố, trong đó quan trọng nhất là thành phần các chất hoà tan trong dịch đường và
điều kiện tiến hành lên men.
3.3.5.2. Quá trình tạo thành các sản phẩm phụ
Ngoài những sản phẩm chính tạo thành khi lên men chính, còn có một số chất khác
cũng được hình thành và đóng một vai trò quan trọng trong quá trình hình thành mùi vị của bia.
a. Các rượu bậc cao
Khối lượng và thành phần rượu bậc cao phụ thuộc vào nguồn gốc cơ chất, loài và chủng nấm men sử dụng, và cuối cùng là nhiệt độ của môi trường. Trong bia có các rượu bậc cao như: propylic, isopropylic, butylic, isobutylic, amylic, isoamylic…. Hàm
lượng các rượu này dao động trong khoảng 50 ÷ 60 mg/l. Khi lên men ở điều kiện
nhiệt độ cao thì hàm lượng này tăng lên. Mỗi loại rượu bậc cao đều gây cho bia có
một mùi vị khác nhau và hầu như đều gây vị khó chịu cho bia. Phần lớn các rượu được tạo thành trong giai đoạn lên men chính, lúc đầu mạnh và về sau yếu dần. Trong giai đoạn lên men phụ hàm lượng này tăng không đáng kể.
Quá trình hình thành rượu bậc cao:
R-CHCN2-COOH + H2O R-CH2OH + CO2 + NH3
Glycerin cũng được hình thành trong quá trình lên men chính, được hình thành khi aldehyde glyceric bị khử hoặc đề amin của acid glutamic. Trong bia hàm lượng
glycerin có từ 1,5 ÷ 3,0 mg/l (Hoàng Đình Hòa, 2002).
b. Các acid hữu cơ
Trong quá trình lên men chính một số acid hữu cơ được tạo thành, một phần là sản
phẩm phụ của sự lên men, một phần là do sự trao đổi chất của nấm men và vi khuẩn.
Một vài acid hữu cơ như acid lactic, acid acetic, acid sucinic, acid formic.
Acid lactic và acid citric được tạo thành từ quá trình khử acid pyruvic. Hàm lượng
trung bình của hai acid này ở trong bia khoảng 150 ÷ 200 mg/l. Nếu dịch lên men bị
nhiễm khuẩn lactic thì hàm lượng của chúng sẽ tăng vọt lên nhiều lần. Acid sucinic được tạo thành do quá trình deamin acid glutamic (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
C5H12O6 + COOHCH2CH2CHNH2COOH + 2H2O COOHCH2CH2COOH + 2C3H8O3 + NH3 + CO2
Acid acetic được tạo ra bằng con đường phân hóa acetaldehide. Hàm lượng trung bình của acid acetic ở trong bia khoảng 80 ÷ 100 mg/l, còn acid formic khoảng 30 mg/l (Hoàng Đình Hòa, 2002).
c. Sự tạo thành các ester
Các ester được tạo thành do quá trình ester hoá các acid bay hơi và không bay hơi với
những loại rượu khác nhau. Chiếm khối lượng nhiều nhất trong nhóm este là etyl acetate (15 ÷ 20 mg/l), chứa ít nhất là isoetyl formiat (0,8 ÷ 1 mg/l). Các ester đóng
một vai trò quan trọng trong việc hình thành mùi vị của bia. Phần lớn các ester hình
thành trong giai đoạn lên men chính. Hàm lượng các este sau lên men chính là 18,6 mg/l, còn trong bia thành phẩm là 25 mg/l.
d. Sự tạo thành aldehyde và các dẫn xuất
Các aldehyde không có ảnh hưởng nhiều, nhưng dẫn xuất của nó gây cho bia có mùi vị không tốt như diacetyl.
Diacetyl có vị bơ gây cho bia có hương vị xấu. Hàm lượng cho phép trong bia là 0,1
mg/l. Diacetyl được tạo ra từ sản phẩm trao đổi chất của nấm men và hoà tan vào bia. Trong quá trình lên men, diacetyl tăng và sẽ giảm dần vào cuối quá trình lên men chính. Sự khử diacetyl phụ thuộc vào số lượng tế bào nấm men, nhiệt độ và pH.
e. Các hợp chất lưu huỳnh
Nấm men sản sinh ra các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ từ các hợp chất sulfat, sulfit và các hợp chất nitơ có chứa lưu huỳnh trong dịch đường. Những sản phẩm này cho bia có vị xấu và được coi như là những chất chủ yếu gây ra vị chưa chín của bia khi lên men.
3.3.5.3. Sự tạo thành bọt
Sự tạo thành bọt là một trong những đặc tính cảm quan quan trọng của bia thành phẩm. Giai đoạn đầu của quá trình lên men vì nhiệt độ còn thấp nên CO2 được tạo
thành sẽ hoà tan vào dung dịch và không bị tách ra. Nhưng khi nồng độ CO2 trong
nước cao và nhiệt độ đang tăng lên đã bảo hoà CO2 thì khối lượng CO2 dư sẽ tách ra dưới dạng bọt nhỏ li ti.
3.3.5.4. Một số biến đổi khác
Khi bắt đầu lên men, lượng oxy trong dịch đường là 8 mg/l, nấm men sử dụng oxy để
hô hấp. Nấm men tiêu thụ oxy rất nhanh để tăng sinh khối.
Màu sắc giảm trong khi lên men do sự giảm pH và sự hấp thụ các hợp chất melanoidin
của nấm men.
pH của dịch lên men thay đổi do sự hình thành các acid hữu cơ được nấm men tiết ra
và khả năng đệm của môi trường.