- Công ty sử dụng nguồn Malt nhập từ Úc 4.1.1 Giới thiệu chung về malt đại mạch.
4.5.1 Đặc điểm, hình thái và sinh lý nấm men.
Nấm men bia cũng là loại nấm đơn bào, sinh sản bằng phương pháp nảy chồi hoặc tự phân đôi tế bào.
Nấm men là cá thể đơn bào, cấu tạo tương đối phức tạp, không có khả năng quang hợp, kích thước lớn gấp nhiều lần so với tế bào vi khẩn.
Nấm men sản xuất bia thuộc nhóm Saccharomyces. Nhiệt độ tối thích cho chúng sinh trưởng là 25 – 30oC. Nhưng một số loài trong nhóm này vẫn có thể phát triển tốt ở nhiệt độ 2 – 3oC. Nấm men bia là loại hô hấp yếu khí tùy tiện.
Căn cứ vào tính chất thể hiện qua các quá trình len men bia người ta chia nấm men bia ra làm hai loại:
Saccharomyces Cerevisiae (lên men nổi)
Saccharomyces Uvarum hay còn được gọi là Saccharomyces Carbergensis (lên men chìm).
Tuy cùng thuộc chủng Saccharomyces nhưng giữa hai loại này vẫn có những đặc điểm khác nhau cơ bản sau:
Đặc điểm so sánh Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces
carbergensis
Nhiệt độ tối thích Phát triển tốt ở nhiệt độ cao hơn (12 – 13oC) nên trong quá trình lên men dễ bị nhiễm tạp
Phát triển tốt ở nhiệt độ thấp hơn (6 – 7oC) nên trong quá trình lên men khó bị nhiễm tạp
Đặc điểm Là nấm men nồi, tức là trong quá trình lên men cũng như kết thúc quá trình lên men các tế bào nấm men không có khả năng kết dính lại với nhau thành tảng nên nó lơ lửng trong dung dịch lên men và tập trung ở bề mặt dịch.
Là nấm men chìm, tức là vỏ tế bào có khả năng kết dính. Vì vậy chúng có thể kết dính với nhau thành tảng sau khi kết thúc quá trình lên men. Đây là một đặc điểm có ý nghĩa rất lớn trong công nghệ sản xuất.
mật độ men trong dung dịch phân bố đều tạo điều kiện cho men tiếp xúc mạnh mẽ với cơ chất.
do mật độ nấm men phân bố không đều trong dịch mà tập trung nhiều ở đáy tank. Nếu muốn rút ngắn thời gian lên men thì phải đảo trộn. ngoài ra nhiệt độ lên men thấp cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến đặc điểm này.
Sản phẩm Sản phẩm kém trong do lọc khó khăn vì các tế bào nấm men lơ lửng trong dịch lên men ở thời kỳ cuối của quá trình lên men tạo ra dạng huyền phù.
Sản phẩm trong hơn do giai đoạn cuối của quá trình lên men các tế bào nấm men kết dính thành tảng lắng xuống đáy tank sẽ kéo chìm một số chất lơ lửng khác, đồng thời làm cho quá trình lọc được đơn giản và dễ dàng hơn.
Khả năng tái sử dụng nấm men
Dễ bị thoái hóa. Đồng thời khả năng thu hồi nấm men sau lên men khó khăn nên hiệu quả tái sử dụng thấp.
Khó bị thoái hóa hơn, đồng thời nhờ sự kết lắng xuống đáy tank mà làm cho quá trình thu hồi, Khả năng lên men Khả năng lên men đường tam
kém, chỉ đạt 33 %, không lên men được đường melibiose
Khả năng lên men đường tam tốt đạt 100 % vì lên men được cả đường melibiose
4.5.1.2 Hình thái và cấu tạo tế bào của nấm men bia.
Nấm men bia có dạng hình trứng, ovan, hình cầu. Kích thước của tế bào nấm men khoảng 8 – 15 µm.
Cấu tạo tế bào.
Tế bào nấm men gồm có vỏ (thành tế bào), tế bào chất, nhân, một hoặc hai không bào và những giọt mở (glycogen và volluntin).
Thành tế bào nấm men dày khoảng 25 nm (chiếm khoảng 25 % khối lượng khô của tế bào). Thành tế bào được cấu tạo bởi glucan, manan, ngoài ra còn có chứa kitin. Trong thành tế bào nấm men chứa khoảng 10 % protein (tính theo khối lượng khô) và một lượng nhỏ lipide.
Dưới lớp thành tế bào là lớp màng tế bào chất, cấu tạo chủ yếu là protein (chiếm 50 % khối lượng khô), còn lại là lipide (chiếm 40 %) và một ít polysaccharide.
Nhân tế bào: Là nơi lưu trữ thông tin di truyền (chứa NST), chẳng hạn như nấm men saccharomyces cerevisiae chứa 17 đôi NST, AND trong tế bào nấm men đơn bội và có khối lượng phân tử 1 x 1010 Dalton (Da), 1 Da = 1,67.10-24 g.
Không bào (vakuol): Là cơ quan giữ vai trò quan trọng đáng kể trong trao đổi chất, chúng chứa một số loại enzyme tham gia vào quá trình trao đổi chất của tế bào.
Vollutin: tồn tại dưới dạng hạt hay giọt chuyển động, thành phần của vollutin là phức chất của metaphosphate vô cơ với acid ribonuclcotit. Vollutin là nguồn dự trữ nitơ và phosphore.
Glycogen: Là chất dự trữ glucide có cấu tạo gần giống tinh bột. chúng là nguồn cung cấp năng lượng cho tế bào nấm men.
4.5.1.3. Sinh lý nấm men.
Nấm men là một cơ thể đơn bào có cấu tạo tương đối phức tạp và không có khả năng quang hợp, thuộc nhóm vi sinh vật hoại sinh.
Về phần hóa học của nấm men gồm:
Nước: chiếm khoảng 70 – 80 %, tồn tại dưới dạng liên kết trong cấu trúc của tế bào và dụng dung dịch các hợp chất vô cơ và hữu cơ. Nước giữ vai trò là dung môi cho các chất vô cơ và hữu cơ hòa tan, nhờ đó dễ tham gia phản ứng
nội bào. Ngoài ra nước còn cung cấp ion H+ và OH- đóng vai trò quan trọng trong trao đổi chất.
Các chất hữu cơ: Chất khô trong tế bào nấm men chủ yếu là chất hữu cơ chiếm khoảng 25 – 85 % bao gồm các thành phần chủ yếu sau:
Protein: chiến khoảng 40-60 %. Protein thường thuộc loại globulin, albumin, glutenin. Ngoài các dạng protein phức như. Nucleotit-protein. Protein ngoài việc tham gia xây dựng cấu trúc tê bào, nó còn là thành phần cơ bản của enzyme, đóng vai trò quan trọng trong phản ứng sinh hóa.
Hydratcacbon: Ở nấm men chiếm khảng 25 – 63 % chất khô, thường dưới dạng polysaccgaride, glycogen, granulose, dextran và các dạng phức như pentos, dezoxyribose.
Glucide: Giữ vai trò quan trọng của cơ thể nấm men, chúng được sử dụng để xây dựng các bộ phận của cơ thể như màng tế bào, giáp mạc, đồng thời là nguyên liệu năng lượng cho quá trình hô hấp. Glucide đóng vai trò là chất dự trữ trong tế bào nấm men.
Lipide: Trong nấm men chiếm 1.5 – 30 %. Chúng là thành phần xây dựng nên bộ phận của tế bào như màng tế bào.
Ở nấm men còn chứa các chất màu gọi là sắc tố.
Ngoài các chất kể trên trong tế bào nấm men còn chứa các acid hữu cơ (oxalic xitric) và các muối củng chúng. Và đặc biệt là các loại Vitamin như tiền vitamin A, vitamin B, C, K, PP…
Các chất khoáng: Là một trong những thành phần tạo nên các hợp chất phức tạp của tế bào như protein, vitamin, enzyme… Tuy chiếm tỷ lệ nhỏ nhưng nó đóng vai trò quan trọng cho hoạt động sống của nấm men, giữ cho áp suất thẩm thấu của nội bào được bình thường. Chất khoáng gồm 2 loại: Khoáng đa lượng (P, S, Mg)… và khoáng vi lượng (B, Cu, Mo, Co…)
Dinh dưỡng của nấm men.
Dinh dưỡng carbon: nấm men bia thuộc nhóm vi sinh vật yếm khí tùy tiện, dinh dưỡng carbon dưới dạng dị dưỡng.
Dinh dưỡng nitơ: Ngoài việc sử dụng nitơ dưới dạng acid amin, còn có thể tổng hợp được nitơ từ nitơ khoáng mà chủ yếu là muối amoni.
Đồng hóa chất khoáng: Khoáng là nguyên tố rất cần cho vi sinh vật như S, P, K, Cu, Mg, Fe, Co, Mo, … phần lớn chúng được sử dụng dưới dạng muối khoáng.
Nhu cầu vitamin: Là chất dinh dưỡng chính, đóng vai trò quan trọng trong thức ăn bổ sung của nấm men.
Sự hô hấp của nấm men bia.
Hô hấp là quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ phức tạp nhằm giải phóng ra năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của tế bào, đồng thời tạo ra các sản phẩm phụ khác. Có 2 dạng hô hấp là: hô hấp yếm khí và hô hấp hiếu khí.
Như vậy nấm men là loại yếm khí tùy tiện ,nghĩa là chúng có thể phát triển trong môi trường có hoặc không có oxy. Khi nấm men bia thực hiện hô hấp yếm khí (lên men rượu) sẽ tạo ra C2H5OH và CO2. Sự tạo thành rượu etylic xảy ra theo cơ chế Emben-ayerhof-Parnas (EMP) hay gọi là đường phân Glycolytic.
Quá trình đường phân glucotytic hoạt động bằng cách chuyển hóa glucose thành acid pyruvic và năng lượng dưới dạng hợp chất cao phân tử Nicotinamit Adenin, Nuclotit dạng khử (NADH+). Phản ứng này có thể tóm tắt như sau:
Glucose + 2ADP + 2Pi + 2 NAD+ + 2H+ -> 2 pyruvat + 2ATP + 2NADH + 2H+
Đây là phản ứng sinh nhiệt, phần năng lượng sinh ra từ các phản ứng sinh hóa trong mỗi giai đoạn của quá trình đều được nấm men hấp thụ và dự trữ dưới dạng Adenosin Triphosphate (ATP), để có thể sử dụng cho các phản ứng sau này. Tiếp đến là acid Pyruvic bị biến đổi thành C2H5OH và CO2, còn NADH được tạo thành lại bị oxy hóa thành NAD. Chất này sau đó là tham gia vào quá trình cuyển hóa glucose tiếp theo. Phản ứng tạo thành etylic và CO2 có thể tóm tắt như sau:
NADH+, H+
Dehydrogenase
Alcoholdehydrogenase atanol
Enzyme trong tế bào nấm men.
Trong tế bào nấm men vẫn còn đủ sáu nhóm enzyme sau:
Enzyme oxy hóa khử: xúc tác những phản ứng trong quá trình hô hấp, lên men.
Enzyme chuyển hóa: chuyển hóa những nhóm từ chất này sang chất khác.
Enzyme thủy phân: xúc tác phản ứng thủy phân hydratcarbon, protein, lipide.
Enzyme liase: xúc tác phản ứng phân hủy không có nước tham gia.
Enzyme tổng hợp: xúc tác phản ứng kết hợp hai phân tử.
Enzyme đồng phân hóa: xúc tác phản ứng đồng phân.