Khi kết thúc quá trình lên men lượng men tăng lên gấp bốn lần. Khoảng 25%
lượng men này được sử dụng lại, phần bã men còn lại có dạng lỏng sánh trong đó chứa đến 70% nước. Để sử dụng nấm men đã qua lên men phải xử lý bằng cách thu nhận cặn nấm men chuyển vào thùng hình trụ, cho nước lạnh vào khuấy nhẹ sau đó để lắng. Tách bỏ phần trên và phần dưới đáy, chỉ nhận phần ở giữa có chứa nhiều tế bào nấm men trưởng thành. Phần sinh khối này được rửa bằng nước khử trùng ở 1oC nhiều lần.
Đối với bã men bia hiện nay được nhiều nước trên thế giới tận dụng vào các mục đích khác nhau như sản xuất dịch chiết men (ekisu, Nhật Bản), làm gia vị thực phẩm, thức ăn gia súc, thành phần môi trường nuôi cấy vi sinh vật… Tại Nhật, lượng bã men vào năm 2000 là khoảng 10.000 tấn, năm 1990, lượng men sử dụng để chế biến thuốc chiếm 17-18%, chế biến thực phẩm chiếm 20%, thuốc động vật là 12-13% và chế biến phân bón hỗn hợp là 50%. Ở Việt Nam, các nhà máy bia không chú trọng đến việc tận dụng nguồn bã men này, thông thường bã men được sấy khô làm thức ăn gia súc hoặc thải ra ngoài sau giai đoạn xử lý, gần đây một hướng nghiên cứu mới tại Việt Nam tận dụng bã men bia để sản xuất chế phẩm invertase sử dụng trong công nghiệp sản xuất nước giải khát, kẹo…
1.2.4 Quá trình thủy phân bã men bia [5, 6]
Tế bào nấm men được bao bọc bởi lớp màng khá dầy, để có dịch chiết từ nấm men chúng ta cần phải phá vỡ tế bào. Có nhiều cách để phá vỡ tế bào nấm men khác nhau:
Phương pháp cơ học:
o Phương pháp nghiền: do tế bào nấm men rất nhỏ nên phải có chất trợ nghiền, thường sử dụng những hạt thủy tinh.
o Phương pháp đồng hóa áp lực cao: đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi ở quy mô công nghiệp. Huyền phù của tế bào nấm men được nén với một áp suất cao và chúng va chạm mạnh vào vành ống. Tế bào được phá vỡ bởi lực cắt và sức nén.
Phương pháp vật lý
o Phương pháp sốc nhiệt: bằng cách làm lạnh đông huyền phù tế bào rồi tăng nhiệt nhanh lên 40oC để phá vỡ vách tế bào. Phương pháp này dễ thực hiện nhưng hiệu suất không cao. Hoặc cũng có thể đun dịch huyền phù nấm men đến 100oC.
o Phương pháp dùng sóng siêu âm: đây là phương pháp rất phổ biến, tốc độ nhanh, dễ thực hiện, hiệu quả đối với nhiều loại tế bào. Sóng siêu âm truyền trong môi trường lỏng tạo nên các vi lỗ, khi các lỗ này vỡ ra sẽ tạo nên một lực cắt rất lớn có khả năng phá vỡ màng tế bào. Theo Miller (1996), xử lý dịch tế bào trong 40 giây bằng sóng siêu âm có thể phá vỡ đến 75% lượng tế bào, lượng protein hòa tan tăng lên 65% trong dịch tế bào.
Phương pháp hóa học
o Có thể sử dụng axit hoặc kiềm để phá vỡ tế bào nấm men. Ưu điểm của phương pháp hóa giải bằng axit là hiệu suất cao, rút ngắn được thời gian.
Tuy nhiên việc sử dụng axit đậm đặc là rất độc hại đối với công nhân, yêu cầu thiết bị phải chống ăn mòn. Acid có thể làm biến đổi một số tính chất của các sản phẩm bên trong tế bào, phá hủy các axit amin như lizin, arginine, cysteine, tryptophan. Và đặc biệt là nó có thể tạo ra các chất gây đột biến.
Khi xử lý bằng kiềm có thể phá hoảng một số axit amin như: cysteine, cystin, arginine, một vài acid amin bị racemic hóa.
Phương pháp sinh học
Hai phương pháp thường dùng là phương pháp tự phân và phương pháp thủy phân.
o Tự phân: là phương pháp phá vỡ tế bào được sử dụng nhiều nhất đối với nấm men. Trong quá trình tự phân, nấm men sẽ bị phân hủy bởi hệ enzyme nội bào của nó, trong đó quan trọng nhất là proteinase và peptidase. Bình thường các enzyme này không hoạt động mạnh, nhưng nếu điều kiện nhiệt độ, pH, độ ẩm ở bên ngoài tế bào thích hợp thì chúng sẽ tiến hành thủy phân các thành phần có trong tế bào và cả vách tế bào.
Các phần tử bên trong sẽ đi ra khỏi tế bào xâm nhập vào môi trường bên ngoài. Thông thường người ta tiến hành tự phân huyền phù nấm men ở nhiệt độ 48-52oC.
o Phương pháp thủy phân: người ta dùng enzyme tương ứng với cơ chất có trong vách tế bào để phá vỡ tế bào như cellulase hay protease. Phương pháp này có thể kiểm soát được quá trình sản xuất, dễ thực hiện, không gay hư hỏng các chất trong tế bào.Tuy nhiên việc sử dụng các chế phẩm enzyme để thu được sản phẩm theo ý muốn làm tăng chi phí cho quá trình sản xuất.
1.2.5 Sản xuất dịch tự phân nấm men [3, 15]
Dịch tự phân nấm men bao gồm các thành phần hòa tan và không hòa tan của tế bào nấm men, chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp lên men như một chất nền và trong công nghiệp thực phẩm như chất gia tăng hương vị. Trong dịch tự phân nấm men còn có các thành phần không hòa tan do vách tế bào nấm men không được tách ra khỏi sản phẩm.
Tại chân Âu, nguyên liệu để sản xuất dịch tự phân nấm men là các loại men có sinh khối giàu protein (S.cerevisiae) phát triển trên môi trường mật rỉ. Tại Anh và Mỹ, người ta còn dùng men bia đã loại chất đắng để sản xuất dịch chiết nấm men (S.cerevisiae và S.uvarum). Ngoài ra một số nấm men khác cũng được sử dụng như Kluyveromyces fragilis (lên men nhũ thanh sữa) hay Candida utilis (phát triển ethanol).
Quy trình sản xuất dịch tự phân nấm men bao gồm giai đoạn tự phân (có thể bổ sung thêm enzyme), sau đó toàn bộ dich tự phân được đem đi sấy khô để thu thành phẩm dạng bột.
Ta có thể tác động để quá trình tự phân bắt đầu bằng cách thay đổi nhiệt độ hay áp suất thẩm thấu nhằm làm chết nấm men nhưng không bất hoạt các enzyme nội bào.
Cần phải điều chỉnh pH, nhiệt độ, thời gian để có được một quá trình tự phân hiệu quả nhất, đây cũng chính là ba yếu tố quyết định đến chất lượng của dịch tự phân nấm men.
Theo Satake, pH từ 46, nhiệt độ khoảng trên dưới 50oC là thích hợp nhất, khi đã kết thúc giai đoạn này, để ức chế hoạt động của nấm men, kiềm chế vi khuẩn và loại bỏ khí gas thì phải tăng thêm nhiệt độ.
Tỉ lệ giữa acid amin tự do với các di-, tri-, tetra- và oligopeptid trong dịch tự phân nấm men tương đối ổn định. Để tăng tỉ lệ acid amin tạo thành trong sản phẩm người ta còn thêm các enzyme từ bên ngoài vào như protease hay hỗn hợp protease và peptidase.
Sự bổ sung enzyme còn làm cho dịch tự phân nấm men có hương vị đặc biệt, mở ra khả năng ứng dụng dịch tự phân nấm men trong chế biến thực phẩm.
Bảng 1.14 Hàm lượng axit amin và axit amin tự do trong dịch tự phân nấm men
Amino Acid % Trong sản phẩm % acid amin tự do
trong sản phẩm
Asparaginic acid 6.66 2.49
Threonine 3.20 2.02
Serine 3.28 2.35
Glutamic acid 9.18 6.01
Glycine 3.17 1.11
Alanine 5.53 4.78
Cystein 0.45 --
Valine 4.09 3.30
Methionine 1.12 1.08
Isoleucine 3.38 2.64
Leucine 4.83 4.34
Tyrosine 1.92 1.46
Phenylalanine 2.80 2.72
Histidine 1.63 1.80
Lysine 5.51 3.08
Arginine 1.71 0.24
Từ bảng trên cho thấy không có một tỉ lệ nhất định nào giữa lượng acid amin và lượng acid amin tự do. Trong đó, ít nhất 85% các loại acid amin như methionine, leucine, alanine và phenylalanine là axit amin tự do, phần acid amin tự do còn lại chỉ chiểm khoảng 14 – 37% là asparaginic acid. Nguyên nhân bắt nguồn từ quá trình tự phân bởi các enzyme protease của chính tế bào nấm men bao gồm các endopeptidase và exopeptidase.
Bảng 1.15 Hàm lượng các vitamin có trong dịch tự phân nấm men
Vitamin Hàm lượng (mg/100g)
Thiamine – B1 3,0
Riboflavin – B2 11,9
Niacin 68,0
B6 2,3
Folic axit 3,1
Ca-Pathothenate 30,0
Biotin 0,25
Hàm lượng vitamin có thể thay đổi tùy theo quy trình sản xuất, điểu chỉnh pH cũng như điều kiện tiệt trùng có ảnh hưởng rất lớn đến việc giữ được phẩm chất vitamin.
Ngoài ra trong dịch tự phân nấm men còn có các chất khoáng.
Bảng 1.16 Hàm lượng chất khoáng trong dịch tự phân nấm men
Chất khoáng Hàm lượng, mg%
Canxi 120
Magie 200
Kali 3.300
Natri 500
Sắt 5
Photpho 1800