4.2.2.3. Sự thủy phân tinh bột
Sự thủy phân tinh bột được tiến hành thành 3 giai đoạn: Hồ hóa → dịch hóa → đường
hóa
Hồ hóa
Khi ngâm với nước nóng, một lượng nước lớn ngấm vào các phân tử tinh bột làm thể tích hạt tinh bột tăng lên và hạt bột trương nở, cuối cùng vỡ tung. Dịch trở nên nhớt, độ nhớt tùy thuộc vào mức độ hút nước của bột malt và bột gạo. Trong quá trình này, xảy ra quá trình phân hủy khơng có tính hóa học, gọi là q trình hồ hóa.
Sau khi tinh bột đã hồ hóa sẽ khơng liên kết chặt chẽ với nhau, tạo điều kiện cho các enzyme có trong dịch tấn cơng trực tiếp vào tinh bột. Ngược lại, sự thủy phân các tinh bột
Quá trình này gọi là sự hồ hóa, sự hồ hóa tinh bột có thể xảy ra ở các nhiệt độ khác
nhau tùy theo nguồn gốc của chúng, người ta gọi nhiệt độ hồ hóa là nhiệt độ ở đó dung
dịch keo đạt độ nhớt lớn nhất. Đối với bột gạo 80 – 85oC. Hồ hóa có ý nghĩa rất quan trọng trong q trình cơng nghệ sau này, vì tinh bột được hồ hóa sẽ đường hóa nhanh
hơn.
Hồ hóa có nghĩa là làm trương nở và phá vỡ các hạt tinh bột trong dịch hồ nóng, nhờ vậy các enzyme amylase sẽ dễ tác dụng hơn là tinh bột chưa hồ hóa.
Dịch hóa
Trong phân tử tinh bột có chuỗi mạch dài tạo nên từ các gốc glucose (amylose và amylopectin) bị phá hủy nhanh chóng bởi α – amylase hình thành mạch ngắn hơn. Điều
này làm độ nhớt của dịch hồ hóa giảm nhanh. β – amylase chỉ có thể phân tách từ từ mạch
tinh bột từ đầu không khử, do vậy mà sự thủy phân nhờ enzyme này rất mất nhiều thời gian.
Dịch hóa có nghĩa làm giảm độ nhớt trong dung dịch tinh bột đã hồ hóa bởi hệ enzym α - amylase.
Đường hóa
α – amylase phân cắt dần dần mạch amylose và amylopectin để tạo nên các chuỗi ngắn
mạch hơn, các dextrin chứa 7 – 12 gốc glucose. Các chuỗi này lại được β – amylase tiếp tục phân cắt ra chuỗi có 2 gốc (maltose) từ đầu khơng khử.
Trong q trình phân cắt amylopectin ln ln hình thành các chuỗi chứa 2 – 3 gốc glucose có mối liên kết 1,6 đó là các dextrin mà cả α – amylase và β – amylase đều không phân cắt được mối liên kết này. Do vậy, các dextrin luôn tồn tại trong dịch đường.
Trong malt cịn có chứa enzyme dextrinase giới hạn có thể phân cắt liên kết 1,6 nhưng do nhiệt độ tối ưu của enzyme này là 55 – 60oC và bị vô họat ở 65oC cho nên enzyme này có
ảnh hưởng rất nhỏ trong q trình đường hóa.
Sự thủy phân tinh bột cần được theo dõi do tinh bột cịn sót và các dextrin mạch dài gây
đục trong bia. Sử dụng iodine để kiểm tra tinh bột cịn sót. Đường hóa tinh bột phải kiểm
tra, bởi vì những tinh bột và dextrin chưa phân cắt sẽ là nguyên nhân gây đục cho bia. Thành phần quan trọng nhất của bia là rượu được sinh ra trong quá trình lên men từ
dịch đường và được thể hiện qua độ lên men của dịch đường. Tinh bột phải được thủy
phân thành đường maltose và dextrin, sự thủy phân phải toàn diện, không phản ứng
bắt màu với iodine – sự thủy phân toàn diện rất cần thiết cho hiệu quả kinh tế, ngược lại các tinh bột cịn sót sẽ gây đục bia sau này.
4.2.2.4. Sự thủy phân protein
Kết thúc q trình đun sơi dịch đường, tất cả protein cao phân tử kết tủa, trừ một lượng rất nhỏ. Do vậy mà dịch đường chỉ chứa các sản phẩm thủy phân này vô cùng cần thiết cho sự phát triển của nấm men.
Bảng 4.2. Tác động của các sản phẩm thủy phân protein đến chất lượng bia
Tác động
Các sản phẩm thủy phân
Tốt xấu
Cao phân tử (albumo, polypeptit, pepton) tạo bọt, tạo vị gây đục bia Phân tử lượng thấp hơn (dipeptit, acid amin) là nguồn dinh dưỡng cho nấm men
(Nguồn: Nguyễn Thị Hiền và ctv, 2007)
Mặc dù lượng protein và các sản phẩm thủy phân của chúng chỉ chiếm một lượng rất bé trong dịch đường (5 – 6%) nhưng chúng giữ vai trò rất quan trọng, tham gia trực tiếp vào sự hình thành chất lượng bia. Các phân tử protein có phân tử lượng thấp (amino acid và peptide) là nguồn thức ăn chính của nấm men. Các protein có phân tử lượng trung bình
(albumose, pepton, polypeptide) tham gia vào việc tạo bọt, gây cho bia có khả năng tạo
bọt lâu, cịn các protein có phân tử lượng cao thường là nguyên nhân gây đục bia. Sự thủy phân protein gồm 2 giai đoạn:
Ở giai đoạn khi nảy mầm, do nhiệt độ thấp nên sự thủy phân sâu xa hơn và tạo nhiều protein bậc thấp (peptide bậc thấp và amino acid).
Ở giai đoạn đường hóa tạo nhiều protein bậc trung (albumose, pepton, peptide bậc
cao) một phần protein hòa tan sau khi đường hóa hoặc những quá trình về sau như
đun sơi với hoa houblon, làm nguội, chúng sẽ bị kết tủa và bị thải bỏ. Phần khác còn
lại trong dịch đường là các protein chịu nhiệt, phần lớn chúng tồn tại trong dịch đường ở
dạng hịa tan sau khi đun sơi ở nhiệt độ cao, đây chính là protein hịa tan bền vững nhất.
4.2.2.5. Các q trình thủy phân và hịa tan khác
Một số chất hữu cơ có gốc photphat chưa hịa tan sẽ được hòa tan bởi các enzyme photphatase. Một số photphat phản ứng với muối tạo ra độ cứng của nước và do vậy mà
thay đổi đáng kể pH của dịch đường và làm chất đệm trong dịch đường.
Các chất tannin cao phân tử, đặc biệt là các anthocyanogen giữ vai trị chính trong việc tạo
đục trong bia khi chúng kết hợp với các protein cao phân tử tạo kết tủa, gây hương vị khó
chịu cho bia. Ngược lại, các tannin phân tử thấp có tác động hữu ích do có tính khử. Tính khử có tác dụng tránh hịa tan oxy trong q trình sản xuất dịch đường lên men và bia. Nguyên tố vi lượng Zn có tầm quan trọng to lớn về mặt sinh lý cho sự tổng hợp protein và sự phát triển của tế bào nấm men, vì vậy ảnh hưởng đến quá trình lên men. Nếu thiếu Zn thì nấm men sẽ phát triển chậm, quá trình lên men xảy ra chậm, quá trình khử diacetyl khơng hồn tồn, vì vậy cần phải đảm bảo đủ vi lượng Zn cho nấm men phát triển.
4.2.2.6. Sơ đồ đường hóa
10 30 50 70 90 110 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Thời gian (s) N h iệ t đ ộ
Nồi gạo Nồi malt