- Công ty sử dụng nguồn Malt nhập từ Úc 4.1.1 Giới thiệu chung về malt đại mạch.
4.1.3. Thành phần hóa học của malt.
4.1.3.1 Nước (thuỷ phân).
Nước là thành phần để duy trì sự sống của malt. Tuy nhiên nếu lượng nước (ẩm) cao thì sẽ kích thích quá trình hô hấp, làm cho mầm đại mạch tiếp tục phát triển, làm giảm hoạt lực enzyme, làm mất chất khô. Đồng thời lượng nước cao cũng dễ xảy ra bốc nóng, các vi sinh vật (VSV) phát triển gây mốc và thối hạt.
4.1.3.2 Glucide.
Theo phân loại gồm có: Monosacharide, disaccharide, Trsaccharide và Polysaccharide.
Monosaccharide: glucose, fructose (C6 H12 O6) và xilose C5 H10O5. Disaccharide chủ yếu là saccharose và maltose.
Polysaccharide: là hợp phần chiếm nhiều nhất của glucide, chúng gồm tinh bột, cellulose, hemicellulose, amilose, pentosen và các chất dạng keo. Sau đây chúng ta khảo sát ba cấu tử có ý nghĩa nhất trong sản xuất bia là:
Tinh bột:
Chiếm tỷ lệ lớn nhất và có giá trị nhất trong công nghệ sản xuất malt và bia. Chức năng thứ nhất của tinh bột là nguồn dự trữ cho phôi, chức năng thức hai là nguồn cung cấp hoà tan cho dịch đường trước lúc lên men. Tinh bột tồn tại chủ yếu trong nội nhũ và một ít ở phôi, chúng tồn tại dưới dạng lập thể gọi là “hạt tinh bột”. Hạt lớn có hình cầu hay hình ovan, kích thước bằng 20 – 30 cm. Còn hạt nhỏ có dạng hình cầu hoặc hình que, kích thước 2 – 10 cm.
Một số tính chất của hạt tinh bột đại mạch:
Tính chất lý học: Tỷ trọng 1.5-6, nhiệt lượng riêng 0.27 kcal/kg , dễ dàng kết lắng trong nước, làm quay mặt phẳng phân cực một góc 201.5÷204.30. Tinh bột không tan trong nước lạnh và dung môi hữu cơ. Khi tinh bột tiếp xúc với nước thì sẽ hút nước và trương nở. Nhiệt độ mà tại đó, hệ số trương nở và độ nhớt của tinh bột đạt giá trị cực đại gọi là điểm hồ hóa. Điểm hồ hóa của tinh bột mạch là 75÷80oC Tính chất này ảnh hưởng rất lớn đến quá trình nấu bia.
Tinh bột bao gồm hai polysaccharide hợp thành: amylose và amylopectin. Hai cấu tử này khác nhau cả về cấu trúc, tính chất vật lý cũng như hóa học.
Amylose Amylose pectin
- Tỉ Lệ Khối Lượng : 17-24 %
- Số Lượng Gốc Đường Glucose Ít : 60- 600
- Khối Lượng Phân Tử Nhỏ 10.000 – 100.000 Đơn Vị
- Các Đường Đơn Liên Kết Với Nhau Bằng Các Liên Kết а-1,4 O – Glucozit, Tạo Thành Mạch Thẳng, Phía Đầu Mạch Là Cực Kín, Đầu Kia Là Cực Aldehide.
- Tỉ Lệ Khối Lượng : 76-83 %
- Số Lượng Gốc Đường Glucose Tham Gia Liên Kết Lớn Hơn 2000 Gốc. - Khối lượng phân tử rất lớn : 400.000 – 1000.000 đơn vị.
- Gồm có một trục chính và trên đó có nhiều nhánh tại những điểm rẽ nhánh, các gốc đường glucose liên kết với nhau bằng liên kết а-1,6 O-glucozit. Còn tất cả các điểm khác là а-1,4 O-
- Cấu trúc không gian dạng lò xo. Khi tiếp xúc với dung dịch iod, thì lò xo này sẽ hấp thụ iod vào khoảng không của nó, tạo ra phức phản quang màu xanh.
- Dễ hoà tan trong nước nóng để tạo thành dung dịch không bền vững, có độ nhớt thấp.
gluzit.
- Amylose pectin phản ứng với iod cho màu tím
- Nó không tan trong nước mà chỉ tạo thành hồ.
Trong môi trường nước, tinh bột bị thủy phân bởi enzyme amylase để tạo thành các phân tử đơn giản hơn như: glucose, maltose, dextrin. Tập hợp các chất này sẽ tạo ra chất tan chính cho dịch đường.
Cellulose:
Phân bố chủ yếu lở lớp vỏ trấu chiếm 20 % chất khô của vỏ, phân tử cellulose khoảng 2000÷10.000 gốc glucose sắp xếp thành mạch dài và xoắn thành từng chùm.
Do cấu trúc này nền cellulose rất dai và khó bị phân cắt trong môi trường bình thường.
Cellulose góp phần tạo ra màng lọc phụ lý trưởng, làm cho quá trình lọc dịch đường trong hơn.
Hemicellulose:
Là thành phần chủ yếu tạo nên thành tế bào, hemicellulose là một phức hệ bao gồm pentozan, hexozan và acid uronic. Dưới tác dụng của enzyme xúc tác sitas hemicellulose thủy phân thành hexose (galactose và manose) và pentose (arabinose xilose). Tất cả những đường đơn này hòa tan bền vững vào dịch đường và tạo ra chi chiết, là nguồn cung cấp dinh dưỡng quan trọng cho nấm men.
Ngoài ra, trong thành phần glucide còn có các chất keo và các hợp chất pectin, chất keo là các chất hoà tan vào nước nóng tạo ra dung dịch có độ nhớt cao. Còn pectin là thành phần phân bố ở màng tế bào tạo ra màng trung gian, chúng bao gồm pectin và protopectin.
Sự tồn tại của các chất này trong dịch đường sẽ có tính hai mặt. Mặt tiêu cực làm cho bia có nhớt cao, khó lọc nhưng mặt tích cực của nó là làm cho bia có vị đậm đà, tăng khả năng tạo và giữ bọt cho bia thành phẩm.
4.1.3.3 Các hớp chất chứa nitơ.
Các hợp chất chứa nitơ chiếm khoảng 9-11 %, chúng có vai trò quyết định để chất lượng của bia thành phẩm, là nguồn thức ăn quan trọng của nấm men bia. Chúng tồn tại dưới các dạng sau.
Protide
Nếu hàm lượng protide trong malt cao quá thì bia dễ bị đục, còn nếu hàm lượng thấp quá thì quá trình lên men sẽ không triệt để, bia kém bọt, kém vị. Hàm lượng protide tốt nhất cho sản xuất bia là 10 – 11 %. Protide phân phối chủ yếu ở lớp alorong và ở phôi. Thành phần chính tạo ra thành protide và các acid amin, chúng được nối với nhau qua cầu peptide (-CO-NH) hoặc cầu disulfit (-S-S-) hoặc một số cầu khác. Sự khác nhau về số lượng và thành phần acid amin cho ta các protide khác nhau.
Quá trình phân giải protide dưới tác dụng của enzyme là một trong những quá trình quan trọng trong sản xuất bia. Những sản phẩm của sự thuỷ phân có phân tử lượng thấp hơn vừa là nguồn thức ăn cho nấm men vừa là cơ chất tham gia vào các tương tác hoá học khác nhau dẫn tới thay đổi thành phần và tính chất của nguyên liệu ban đầu cũng như sản phẩm về sau. Quan trọng là phản ứng tạo melanoid, làm cho bia có màu vàng óng, mùi thơm dịu vị ngọt và khả năng tạo bọt của bia về sau. Tuy nhiên, sự oxy hoá protide lại gây hậu quả xấu cho bia, làm giảm tính hoà tan, tính ổn định và dễ gây ra đục bia.
Protide của đại mạch được chia thành hai nhóm: protide đơn giản (protein) và protide phức tạp (proteid). Trong nhóm protein tiêu biểu là leucosin, edectin và một phần của hordein hoà tan vào dịch đường và tồn tại còn những cấu từ khác được thải ra cùng bã malt và cặn lắng.
Proteid tồn tại dưới dạng liên kết giữa protide và các chất phi proride khác nhau, điển hình là: nucleoprotide, lipoprotide, glucoprotide, cromoprotide.
Đại diện cho nhóm này là albumose, peptone, peptide, polypeptide và acid amin.
Albumose và peptone có vai trò rất lớn trong việc tạo bọt, giữ bọt, làm tăng vị đậm đà cho bia. Nhưng nếu hàm lượng cao sẽ làm giảm độ bền keo của bia và dễ gây đục.
Peptide: là hỗn hợp nhiều chất mà phân tử của chúng cũng như được tạo thành từ các gốc acid amin, nhưng số lượng ít hơn albumose và peptone. Chúng dễ hoà tan vào dịch đường để tạo thành dung dịch bền vững và tồn tại trong bia như một thành phần dinh dưỡng.
Acid amin tuy chiếm một lượng nhỏ (0.1 %) nhưng đóng vai trò cực kỳ quan trọng: là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng cho nấm men, là tác nhân chính tạo helanoid, tham gia tạo bọt và tồn tại bền vững trong bia như một phần dinh dưỡng quan trọng.
Chất chát và chất đắng trong đại mạch thuộc nhóm lopoid là nguyên nhân gây vị đắng khó chịu cho bia.
Fitin
Là muối đồng thời của calcium, magieum với acid inozit-phosphoric C6H6O6 (C2PO3) 6. Tập trung chủ yếu ở vỏ, khi fitin bị thuỷ phân sẽ tạo ra inozit và acid phosphoric làm nguồn cung cấp phosphore cho nấm men và làm giảm pH của dịch cháo. Nhờ vậy nâng cao được hiệu suất thủy phân.
Chất khoáng
Gồm chủ yếu là: P2O5 (35 %), SiO2 (26 %), K2O (21 %), MgO (9 %), CaO (2.8 %), Na2O (2.4 %), SO32- (1.9 %), Fe2O3 (1.5 %), Cl (1 %). Trong đó phosphore, sulfur là nguyên tố có vai trò quan trọng nhất vì nó tạo thành hệ đệm cho dịch đường.
Vitamil.
Đại mạch chứa các vitamin B1, B2, B6, C, PP, tiền vitamin A, E acid pantotenic biotin….Đây là nhân tố điều sinh trưởng của nấm men.
Enzyme có bản chất là protein, chúng giữ vai trò cực kỳ quan trọng trong sản xuất bia. Trong hạt đại mạch luôn có hai nhóm enzyme:enzyme thủy phân và enzyme oxi hóa khử.
Nhóm enzyme thuỷ phân (Hydrolase)
Tùy thuộc vào cơ chất nhóm này được chia thành các phân nhóm: carbohydrase, protease, esterase.
Carbohydrase:
Nhóm này xúc tác sự thuỷ phân glucide cao phân tử thành các sản phẩm cấp thấp. Nó gồm các enzyme chủ yếu sau:
Diastase: phân cắt tinh bột thành các sản phẩm dạng đường và dextrin. Đây là enzyme quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia.
Diastase bao gồm hai enzyme: а-amylase, β – amylase.
+ а-amylase: tiến hành phân cắt liên kết 1,4 glucozit phân tử tinh bột từ đầu không có tính khử tạo thành dextrin và glucose. Quá trình này làm cho độ nhớt dịch cháo giảm nhanh chóng nên gọi là quá trình dịch hoá.
+ β-amylase: tác động trực tiếp lên mạch amylose, mạch nhánh và hai đầu mạch chính của amylopectin. Sản phẩn của quá trình này là maltose và dextrin.
Sitase: gồm hai enzyme sitoclactase va sitolitase. Enzyme sitoclatase thuỷ phân hemicellulose thành các sản phẩm trung gian. Enzyme sitolitase tiếp tục thuỷ phân các sản phẩm trung gian thành pentose và hexose. Nhờ quá trình này mà thành tế bào bị phá huỷ, emzyme xâm nhập vào nội nhũ dễ dàng.
Hexozidase : là nhóm enzyme tham gia phân cắt các loại đường đôi, ba, bội ba thành các đường đơn. Có ý nghĩa hơn cả trong sản xuất bia là maltase,а- glucozidase và saccharase (β-fructozidase).
Protease:
Enzyme ở nhóm này thủy phân protein thành các sản phẩm trung gian, sau đó các sản phẩm này tiếp tục phân cắt đến sản phẩm cuối cùng là acid amin, NH3.
Proteinase: thuỷ phân protein thành albumose và peptone. Sau đó chúng bị phân cắt thành peptide và polypeptide.
Peptidese: gồm hai enzyme là dipeptidase và polypeptidess. Chúng tác động lên các phân tử dipeptide và polypeptide để phân cắt thành acide amin.
Amidase: Chức năng chính của enzyme này là cắt nhóm amin khỏi acid amin để tạo thành acid hữu cơ và NH3.
Esterase
Nhóm này có tác dụng phân cắt mối liên hệ liên kết seter giữa các hợp chất hữu cơ và giữa hợp chất hữu cơ với vô cơ. Nhóm này gồm hai enzyme là lipase và phosphatase.
Lipase: phá vỡ liên kết ester giữa rượu với acid béo.
Amilophosphatase: phân cắt mối liên kết seter của acid phosphoric trong phân tử amylopectin.
Fitase: Phá vỡ mối liên kết giữa acid phosphoric với inozit, tức là tham gia thuỷ phân fitin.
Nhóm enzyme oxy hóa khử (Decmolase)
Xúc tác phản ứng oxy hóa khử trong bản thân đại mạch như tham gia vào phản ứng oxy hóa khử các hợp chất polyphenol, protein và các hợp chất khác. Đại diện cho nhóm là: dehydrase, oxydase, catalase.
Bảng nhiệt độ và pH tối thích cho các nhóm enzyme
Enzyme Nhiệt độ(oC) Ph (độ chua)
a-amylase β-amylase Proteinase Peptidase Lipase Amylophosphatase 70 63 50 50-52 35 70 5.7 4.7 4.6-5.0 7.5 5.0 5.6 4.1.3.5 Chất béo là lipoid.
Các hợp chất này chiếm khoảng 2.5 – 3 %, tập trung chủ yếu ở phôi và lớp alorong Lipide trong đại mạch chủ yếu là ester của glycerine và acid béo bậc cao. Chất béo và lipoid tồn tại trong bia sẽ làm giảm độ bền keo của bia.