- Các hợp chất chứa nitơ: Trong đại mạch, hàm lƣợng trung bình các chất chứa
1. α-acid đắng; 2 -acid đắng
1.3.1. Nấm men trong sản xuất bia
238
cognac, rhum...) để chuyển hoá đƣờng ethanol và CO2, ngƣời ta sử dụng các loài nấm men thuộc giống Saccharomyces, họ Saccharomycetaceae, bộ Endomycetes. Các
chủng nấm men này đƣợc chọn lựa và phân lập theo một quy trình chặt chẽ và phát triển thành các canh trƣờng giống thuần chủng dùng cho sản xuất.
a) Hình dạng, đặc điểm tế bào nấm men bia
Nấm men là nấm đơn bào, hình dạng từ hình cầu đến ơ van, phƣơng thức sinh sản chủ yếu là nảy chồi (hình 6.11). Điểm đặc biệt của nấm men là có thể thích ứng đƣợc với cả điều kiện hiếu khí và yếm khí.
Khi mơi trƣờng có oxy với hàm lƣợng đáng kể, nấm men sẽ chuyển hoá đƣờng để lấy năng lƣợng bằng hơ hấp hiếu khí - đƣờng đƣợc biến đổi hồn tồn thành CO2 và H2O, giải phóng triệt để năng lƣợng (tƣơng đƣơng q trình đốt cháy bằng oxy khơng khí). Trong điều kiện đủ dinh dƣỡng và hơ hấp hiếu khí, nấm men sẽ sinh trƣởng và phát triển (tăng sinh khối) nhanh chóng. Khả năng này đƣợc đƣợc ứng dụng để nhân giống men, sản xuất sinh khối men bánh mỳ,...
Trong điều kiện thiếu oxy, với hiệu ứng Pasteur, nấm men sẽ chuyển sang hô hấp yếm khí - gọi là lên men. Có thể coi lên men là một giải pháp năng lƣợng không tối ƣu, vì đƣờng chỉ đƣợc phân giải ở một mức hạn chế, tạo thành ethanolvà khí CO2,… Hiện tƣợng này đƣợc dùng làm cơ sở cho công nghệ lên men bia, ethanolvà các đồ uống chứa ethanol.
b) Phân loại nấm men bia
Từ lâu, nấm men bia đƣợc phân thành hai nhóm: nhóm lên men nổi (thƣờng sử dụng là Saccharomyces cerevisiae) và nhóm lên men chìm (thƣờng sử dụng là Saccharomyces calsbergensis). Hai nhóm này có những khác nhau về hình thái và tính
chất kỹ thuật.
* Nhóm nấm men nổi có các đặc điểm nhƣ: - Nhiệt độ lên men: 10÷250C.
- Khả năng sinh trƣởng và lên men nhanh hơn so với nấm men chìm. Quá trình lên men mạnh và xảy ra trên bề mặt mơi trƣờng.
- Khi q trình lên men kết thúc, các tế bào kết chùm, chuỗi, tạo thành lớp dày nổi trên bề mặt cùng với bọt của bia. Vì vậy, rất khó tách nấm men để sử dụng làm men giống cho các đợt lên men tiếp theo. Bia tự trong chậm.
- Trong sản phẩm lên men nổi có nhiều sản phẩm phụ, chất lƣợng sản phẩm thấp hơn. Tuy nhiên, chu kỳ lên men ngắn hơn, hƣơng vị phong phú hơn. Hiện nay, trên thế giới số nhà máy bia áp dụng phƣơng pháp lên men nổi không nhiều, chỉ đƣợc áp dụng để sản xuất bia đen hoặc nâu phục vụ cho một số thị trƣờng tiêu thụ quen thuộc.
239
- Khả năng lên men đƣờng raffinose trisaccharide kém (chỉ 33%). - Chủ yếu ở dạng tập hợp đám (hình 6.12).
* Nhóm nấm men chìm có các đặc điểm nhƣ: - Nhiệt độ lên men: 6÷100C.
- Lên men mạnh, q trình xảy ra trong lịng mơi trƣờng.
- Lên men xong, các tế bào cũng kết chùm hoặc chuỗi, song lại lắng xuống đáy thùng rất nhanh, thuận lợi cho việc tách chúng làm men giống cho các đợt lên men sau và bia nhanh chóng trong hơn so với lên men nổi.
- Khả năng lên men đƣờng raffinose trisaccharide tốt, đạt 100%.
- Qua kính hiển vi có thể nhận thấy nấm men chìm chủ yếu xuất hiện ở dạng đơn lẻ hoặc từng cặp tế bào (hình 6.13).
- Lên men chìm hạn chế đƣợc nhiều sản phẩm phụ bất lợi hình thành trong giai đoạn lên men chính, tạo ra bia có chất lƣợng cao. Nhiều nhà máy bia ở nƣớc ta và cả trên thế giới sử dụng phƣơng pháp lên men chìm để sản xuất loại bia vàng.
Hình 6.12. Tế bào nấm men nổi Hình 6.13. Tế bào nấm men chìm
Đặc điểm hô hấp, lên men và năng lực tạo bào tử cũng có sự khác nhau. Nấm men chìm có khả năng lên men trội hơn, nấm men nổi hơ hấp trội hơn. Do đó, lƣợng sinh khối thu đƣợc sau lên men từ nấm men nổi sẽ nhiều hơn nấm men chìm. Nấm men chìm chứa hàm lƣợng enzyme ít hơn nấm men nổi đồng thời khả năng sinh bào tử cũng kém hơn.
c) Chọn chủng nấm men dùng trong sản xuất bia
Ngày nay nấm men giống dùng cho sản xuất bia ở dạng các dòng thuần chủng đƣợc phân lập và tuyển chọn theo quy trình chặt chẽ. Việc chọn chủng nấm men làm giống thƣờng căn cứ trên các mặt sau:
- Loại bia sản xuất: Thông thƣờng nấm men lên men bề mặt dùng sản xuất các loại bia đen. Các loại bia vàng (bia sáng màu) ở nƣớc ta lên men bằng các lồi nấm men chìm.
- Khả năng kết lắng: Nấm men có khả năng kết bơng tốt thì bia non sẽ trong, dễ lọc và có độ bền hố lý cao. Có nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng kết lắng của nấm men nhƣ tính chất của vỏ tế bào, thành phần mơi trƣờng và những tác nhân bên ngồi. Vỏ tế bào càng ít thành phần carbohydrate, mangan và hàm lƣợng acid amin càng lớn thì nấm men càng kết lắng nhanh. Tốc độ kết lắng cịn phụ thuộc vào trị số tích điện của tế bào và pH của môi trƣờng.
240
đƣờng, lên men triệt để.
- Khả năng sinh sản tốt giúp quá trình nhân giống cho sản xuất thuận lợi.
- Không sinh bào tử hoặc bào tử dễ bị tiêu diệt bằng nhiệt đều này giúp quá trình thanh trùng bia đƣợc dễ dàng.
- Sản phẩm thứ cấp có hƣơng vị phù hợp với bia, ít tạo thành các sản phẩm thứ cấp khơng có lợi cho hƣơng vị của bia.
- Ít bị suy giảm các đặc tính kỹ thuật. Điều này giúp chủng nấm men có thể sử dụng đƣợc nhiều đời.
- Có khả năng chịu đựng các yếu tố bất lợi của môi trƣờng.
d) Phân lập dòng nấm men chủng
Phân lập nhằm thu nhận tế bào nấm men có các đặc tính lên men tốt để nhân thành dòng thuần chủng.
Nguồn men phân lập là canh trƣờng lên men bia đang ở giai đoạn sóng cao. Theo phƣơng pháp Lindner, các giọt chứa tế bào đơn lẻ đƣợc phân tách qua kính hiển vi. Một số tế bào đƣợc phát triển ở nhiệt độ 8÷100C (ngang với nhiệt độ lên men). Sự phát triển của các tế bào đƣợc theo dõi qua kính hiển vi và qua đó thực hiện chọn lựa để thu nhận dịng men có sức lên men mạnh nhất.
Nếu nấm men chƣa cần dùng ngay thì đƣợc cấy lên mơi trƣờng thạch nghiêng và bảo quản ở 0÷50C và bảo vệ chống thất thốt ẩm. Có thể giữ nhiều dịng men nhƣ vậy trong thời gian 6÷9 tháng, sau đó cấy chuyền để chống thối hố.
e) Bảo quản nấm men bia
Những chủng nấm men thuần khiết đƣợc phát triển từ một tế bào, cần phải đƣợc nuôi cấy và bảo quản sao cho giữ đƣợc những tính chất quý ban đầu. Nguyên tắc chung là đƣa tế bào về gần với dạng vô hoạt (tiềm sinh), tại đó hoạt động sống đƣợc hạn chế ở tốc độ rất thấp, gần nhƣ ngƣng trệ, từ đó hạn chế biến đổi do lão hoá và biến dị. Để giữ tế bào ở dạng tiềm sinh hoặc cận tiềm sinh có thể áp dụng phƣơng pháp bảo quản ở nhiệt độ thấp (2÷40
C, khơng q 80C), đơng khơ, bảo quản ở dạng bào tử hoặc dƣới điều kiện kỵ khí.
Theo giáo sƣ Vexelov (Nga), muốn giữ đƣợc những đặc tính quý của giống cần phải định kỳ triển khai những giống đang bảo quản ở dạng tiềm sinh ra sản xuất, rồi từ đó lại đƣa vào bảo quản.
Bảo quản giống thuần khiết ở 5÷80C trong mơi trƣờng bão hồ CO2 có thể giữ tốt những tính chất ban đầu, nâng cao khả năng lên men và cải thiện đƣợc mùi vị bia.
f) Sự thoái hoá nấm men bia
Theo thời gian, các phẩm chất của men giống sẽ thay đổi theo chiều hƣớng xấu dần, gọi là sự thối hóa. Biểu hiện của thối hóa có thể quan sát đƣợc nhƣ:
- Nấm men tăng khả năng kết lắng và kết lắng sớm; - Lên men chậm dần và không sâu;
- Bia khơng đạt đến độ chín cần thiết;
- Sản lƣợng sinh khối lắng trong tank lên men không nhiều; - Hƣơng vị bia trở nên “khô”;
- Độ lên men cuối cùng giảm nhanh; - Cặn men dạng sáp nhờn, loãng;
241
- Biểu hiện các hiện tƣợng lên men khơng bình thƣờng. Nguyên nhân thối hóa có thể là do:
- Lên men ở nhiệt độ cao;
- Dịch lên men thiếu dinh dƣỡng; - Bảo quản nấm men không hợp lý;
- Nhiễm các vi sinh vật có khả năng tăng trƣởng mạnh;
- Nhiệt độ dao động mạnh, áp suất thay đổi nhiều và có sự dao động lớn về nồng độ mơi trƣờng lên men.
Nấm men khi có biểu hiện thối hóa phải đƣợc thay thế bằng một thế hệ men mới (triển khai nhân giống từ giống gốc hoặc nấm men khô).