Nghiên cứu khả năng sử dụng một số giống lúa gạo ở Đồng bằng sông Cửu Long trong sản xuất bia.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

NGUYỄN TẤN HÙNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG MỘT
SỐ GIỐNG LÚA GẠO Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG
CỬU LONG TRONG SẢN XUẤT BIA

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

2022


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

NGUYỄN TẤN HÙNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG MỘT
SỐ GIỐNG LÚA GẠO Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG
CỬU LONG TRONG SẢN XUẤT BIA

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
MÃ NGÀNH: 954.01.01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN
PGS. TS. NGUYỄN CÔNG HÀ

2022



Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

TÓM TẮT
Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá khả năng sử dụng một số giống
lúa ở đồng bằng sông Cửu Long trong công nghệ sản xuất malt và thử nghiệm
quy trình nấu và lên men hồn từ malt lúa gạo. Năm giống lúa phổ biến được
lựa chọn trong nghiên cứu là OM4900, IR50404, OM5451, OM6976 và
Jasmine85. Thí nghiệm lựa chọn giống lúa phù hợp được thực hiện dựa trên
việc khảo sát các điều kiện ngâm (nhiệt độ 30-50oC trong thời gian 12-72 giờ)
và nẩy mầm ở 30oC trong thời gian 1-8 ngày. Đặc tính kháng nhiệt và kháng
protease trong dịch chiết malt lúa được đánh giá bằng đường kính khuếch tán
đối với enzyme proteinase K trên môi trường casein agar. Với giống lúa được
lựa chọn, quy trình chế biến malt vàng và malt rang được thực hiện bằng phương
pháp ủ nhiệt (40-70oC) giúp thực hiện quá trình tiền dịch hóa (pre-mashing)
trong malt tươi. Đồng thời, q trình rang được khảo sát (125-200oC trong thời
gian 30-120 phút) nhằm tạo ra loại malt đặc biệt từ lúa gạo. Chương trình nhiệt
phù hợp cho malt lúa được thực hiện trên cơ sở đánh giá các điều kiện pH, nhiệt
độ và thời gian dịch hóa thích hợp cho 2 nhóm enzyme α-amylase và
glucoamylase trong malt. Dịch nha ngọt sau thủy phân từ malt vàng và các mẫu
có bổ sung malt rang (5÷15%) được tiến hành nấu hoa houblon và lên men bằng
nấm men chìm Saccharomyces cereviase (1g/L) ở nhiệt độ 15oC nhằm thu được
hai loại bia nhạt và bia sậm màu.
Kết quả thí nghiệm cho thấy, trên 5 giống lúa khảo sát, bước đầu đánh giá
được thành phần protein có đặc tính kháng nhiệt và kháng protease (có vai trị

quan trọng trong việc hình thành và ổn định bọt bia) đều cơ bản đáp ứng được
yêu cầu trong sản xuất bia và kết quả đánh giá gần như tương đồng với malt đại
mạch. Qua đó, giống lúa IR50404 được sử dụng là đại diện cho nghiên cứu sâu
về quá trình làm malt và bia. Lúa được ngâm trong nước ở nhiệt độ 30oC trong
24 giờ, sau đó cho nẩy mầm ở nhiệt độ 30oC trong 4 ngày giúp cải thiện thành
phần acid amin hòa tan và đường khử lên 2 lần và 8 lần, tương ứng so với lúa
nguyên liệu. Hoạt tính của enzyme amylase tăng lên 32 lần từ 1,76 U/gCK lên
56,39U/gCK và hoạt tính enzyme protease tăng lên hơn 2 lần so với lúa nguyên
liệu từ 0,07 U/gCK lên 1,44 U/gCK. Nhiệt độ và thời gian đường hóa (ủ nhiệt) ảnh
hưởng lớn đến thành phần dinh dưỡng của malt lúa. Ở nhiệt độ 50oC trong 60
phút giúp gia tăng lượng đường khử và acid amin hòa tan (FAN) so với malt
tươi (188,71 mg/g và 9,08 mg/g), tương ứng với sự gia tăng của hoạt độ enzyme
amylase và protease. Mặt khác quá trình ủ nhiệt cũng giúp gia tăng thành phần
polyphenol tổng (TPC) trong malt đạt 4,26 (mgGAE/gCK) gấp gần 2 lần so với
nguyên liệu. Malt được rang ở nhiệt độ cao giúp cải thiện màu sắc, TPC, hoạt
tính chống oxi hóa và sự sụt giảm thành phần FAN, đường khử cũng được ghi
Ngành Công nghệ thực phẩm

i

Khoa Nông nghiệp


Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

nhận. Sự thay đổi của các thành phần hóa học thể hiện khác nhau có ý nghĩa
thống kê theo nhiệt độ rang và không có ý nghĩa theo thời gian rang. Mặt khác,
sự thay đổi thành phần các acid amin cũng được nhận thấy trong suốt quá trình

xử lý và chế biến malt. Điều kiện rang malt thích hợp là 150oC trong 45 phút
đối với malt rang từ malt non và 125oC trong 75 phút đối với malt rang từ malt
đã qua ủ nhiệt. Trong quá trình nấu bia, thời gian dịch hóa có tác động rõ rệt
đến hàm lượng đường khử và FAN sản sinh đối với từng mức nhiệt độ khảo sát.
Đối với nhiệt độ 52,2±0,5oC là 40 phút (tối đa cho hoạt tính enzyme
glucoamylase) và 50 phút ở 70±0,5oC cho hoạt tính α-amylase. Thêm vào đó,
việc sử dụng malt lót từ malt vàng (5%) bổ sung vào nồi nấu sau khi tiến hành
hồ hóa tinh bột (85±0,5oC trong 30 phút) của q trình dịch hóa trong 60 phút
làm tăng hàm lượng đường khử và FAN phục vụ cho q trình lên men. Dịch
nha sau khi nấu sơi 60 phút với hoa houblon có sự sụt giảm về hàm lượng FAN
và đường khử nhưng gia tăng về hàm lượng TPC và màu sắc. Quá trình lên men
chìm bởi Saccharomyces cereviase ở nhiệt độ 15oC sau 4 ngày cho thấy dịch
bia non đạt độ cồn 5%V và thể hiện sự sụt giảm về hàm lượng TPC, và màu sắc
trong suốt quá trình lên men. Kết quả thu được từ phân đoạn protein (SDSPAGE) chỉ ra rằng hầu hết protein trong dịch nha và bia là các protein có trọng
lượng phân tử thấp (~14 kDa). Đối với các protein bền nhiệt, quá trình chuyển
đổi từ malt đến bia kèm theo những thay đổi trong các mẫu protein của gel SDSpage, đặc biệt là trong khoảng 14,4–25,5 và 35–66,2 kDa. Kích thước protein
47 kDa chỉ được tìm thấy trong dịch nha trước và sau đun sơi và khơng có trong
mẫu bia. Do đó, các protein bền nhiệt của malt lúa là những chỉ số tốt cho thấy
các chất được thu hồi trong bia. Bên cạnh đó, mẫu bia lúa được nấu với 5 và
10% malt rang cho chất lượng cảm quan ban đầu khá. Kết quả thực nghiệm cho
thấy, khả năng sản xuất malt và bia hoàn toàn từ lúa gạo của một số giống lúa ở
Đồng bằng sông Cửu Long là khả thi bằng việc kiểm soát các yếu tố quan trọng
trong q trình chế biến malt và nấu bia.
Từ khóa: bia gạo, kháng nhiệt, kháng protease, IR50404, SDS-page.

Ngành Công nghệ thực phẩm

ii

Khoa Nông nghiệp

Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

ABSTRACT
This study aimed to evaluate the applicability of several rice varieties
grown in the Mekong Delta for malt production, and investigate the brewing
and fermentation processes of these rice-derived malts. The selected rice
varieties included OM4900, IR50404, OM5451, OM6976 and Jasmine85. The
experiment on the selection of suitable rice varieties was conducted by
investigating soaking conditions at temperatures of 30-50oC for 12-72 h and
germination conditions at 30oC for 1-8 days. Heat resistance and protease
resistance in rice-derived malt extracts were analyzed by measuring the zone
inhibition diameter resulting from proteinase K activities on casein agar
medium. With the selected rice variety, the processing of yellow malt and the
caramel malt (roasted) was performed by the tempering method (40-70oC) to
enable the mashing in green malts. At the same time, roasting process was
investigated (125-200oC for 30-120 min) to produce special group of ricederived malt. A suitable brewing process of rice-derived malt was chosen on the
basis of optimizing pH and temperature conditions, and saccharification time
suitable for the two groups of enzymes α-amylase and glucoamylase in the malt.
The wort, which was obtained from saccharification of yellow malt and was
added with 5-15% roasted malt, was fermented by Saccharomyces cereviase
(submerged fermentation yeast) at a temperature of 15oC to obtain light beer
and dark beer.
The results showed that, among the 5 rice varieties investigated, initial
evaluation on the protein composition which has heat resistance and protease
resistance characteristics (important roles in the formation and stabilization of
beer foam) basically met the requirements in beer production, and the evaluation

results are almost identical to those of barley malt. The rice variety IR50404
was selected as a representative variety for further investigation on the malt
production and beer making. The rice was soaked in water at 30oC for 24 h, then
germinated at 30oC for 4 days to increase amount of free amino acids (FAN)
and reducing sugars by 2 and 8 times, respectively as compared to initial raw
rice. α-amylase enzyme activity was increased by 32 times from 1.76 U/g to
56.39U/gCK, and protease activity was increased by more than 2 times
compared to initial raw rice from 0.07 U/g to 1.44 U/g. The temperature and
time of saccharification (tempering) greatly affected the nutritional composition
of rice-derived malt. At 50oC for 60 min, there was an increased amount of
reducing sugar and FAN compared to fresh malt (188.71 mg/g and 9.08 mg/g,
respectively), corresponding to an increased activity of amylase and protease.
On the other hand, the tempering process increased the total content of total

Ngành Công nghệ thực phẩm

iii

Khoa Nông nghiệp


Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

phenolic compounds (TPC) in malt to 4.26 (mgGAE/g), nearly double to those
in green malt. Malt was roasted at high temperature to improve color, TPC,
antioxidant activity and the decrease of FAN and reducing sugar content. The
changes in chemical compositions exhibited a statistically significant difference
in the roasting temperature, but insignificant at the roasting time. On the other

hand, the changes in the composition of FAN was also observed in malt during
treatment and processing. The suitable roasting conditions was at 150°C for 45
min for roasted malt obtained from green malt and 125°C for 75 min for roasted
malt obtained from tempered malt. The saccharification time had a significant
effect on the content of reducing sugar and acid amins produced at each
temperature investigated. For a temperature of 52.2±0.5oC, it was 40 min
(maximum for glucoamylase activity), and 50 min at 70±0.5oC for α-amylase
activity. In addition, the addition of 5% yellow malt to the cooking pot after
starch gelatinization (85±0.5oC for 30 min) of the saccharification process for
60 min increased the content of the reducing sugar and FAN which is necessary
for fermentation. There was a decrease of FAN and reducing sugars content,
and an increase of TPC content in the saccharification fluid obtained after boiled
for 60 min with houblon flowers. Fermentation (submerged fermentation) by
Saccharomyces cereviase at 15°C for 4 days showed that the beer liquor reached
5%V alcohol content, and exhibited a decrease in the TPC content and color
during fermentation. Protein fractions (SDS-PAGE) indicated that most boiled
protein and low molecular weight rice beer (~14 kDa). For thermostable
proteins, the malt-to-beer transition was accompanied by changes in the protein
samples of the SDS-page gel, especially between 14.4–25.5 and 35–66.2 kDa.
Protein size 47 kDa was found only in wort before and after boiling, and not in
beer samples. Therefore, the heat stable proteins of rice malt are good indicators
of the recovered substances in beer. Rice beers brewed with 5 and 10% roasted
malt had high sensory quality. The overall results show that it is completely
feasible to produce the malt and beer from some rice varieties grown in Mekong
Delta by controlling the key factors in malt production and brewing.
Keywords: heat resistance, IR50404, protease resistance, rice beer, SDSpage.

Ngành Công nghệ thực phẩm

iv

Khoa Nông nghiệp


Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

LỜI CẢM ƠN

Luận án Tiến sĩ chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm này là kết quả của
nhiều năm học tập, tiếp thu kiến thức trong nhà trường. Trong quá trình thực
hiện luận án tôi luôn nhận được sự giúp đỡ và hỗ trợ tận tình của Q Thầy Cơ,
đồng nghiệp và cơ quan công tác. Tôi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn đến:
- PGs.Ts. Nguyễn Cơng Hà đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm,
khuyến khích, động viên và giúp đỡ tơi trong suốt q trình thực hiện luận án
tốt nghiệp.
- Quý Thầy, Cô, Nghiên cứu viên Bộ mơn Cơng nghệ thực phẩm, Khoa
Nơng nghiệp, Phịng thí nghiệm Sinh học Đất, Trường Đại học Cần Thơ tận tình
truyền đạt tri thức và hỗ trợ tôi trong suốt chương trình khóa học.
- Ban điều phối Dự án Nâng cấp trường Đại học Cần Thơ (VN14-P6 bằng
nguồn vốn vay ODA từ chính phủ Nhật Bản, Chương trình A15) đã hỗ trợ kinh
phí cho nghiên cứu này.
- Quý chuyên gia phân tích tại Trung tâm chất lượng nơng lâm thuỷ sản
vùng 6 (Tp. Cần Thơ), Trung tâm Công nghệ Sinh học Tp. Hồ Chí Minh, Viện
Hàn Lâm và Khoa học Cơng nghệ Việt Nam (Hà Nội) đã hỗ trợ các phân tích
chuyên sâu cho luận án.
- Các anh chị học viên Cao học Công nghệ thực phẩm khóa 23 và khóa 25;
các em sinh viên các khóa 40, khóa 41, khóa 42 và khóa 43 đã nhiệt tình giúp
đỡ tơi trong suốt thời gian thực hiện luận án này.

Xin chia sẽ niềm vui với gia đình, đồng nghiệp và các anh chị, Thầy Cô
cùng lớp Nghiên cứu sinh Công nghệ Thực phẩm khóa 2016.
Cần Thơ, ngày tháng

năm 2022

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Tấn Hùng

Ngành Công nghệ thực phẩm

v

Khoa Nông nghiệp


Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG
Luận án này với tựa đề là “Nghiên cứu khả năng sử dụng một số giống
lúa gạo ở đồng bằng sông Cửu Long trong sản xuất bia”, do nghiên cứu sinh
Nguyễn Tấn Hùng thực hiện theo sự hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Công Hà.
Luận văn đã báo cáo và được Hội đồng đánh giá Luận án tiến sĩ thông qua ngày:
… /… /…... Luận án đã được chỉnh sửa theo góp ý và được Hội đồng đánh giá
luận án xem lại.
Người hướng dẫn
Nghiên cứu sinh

(ký và ghi rõ họ tên)
(ký và ghi rõ họ tên)

Phản biện 1
(ký và ghi rõ họ tên)

Phản biện 2
(ký và ghi rõ họ tên)

Ủy viên
(ký và ghi rõ họ tên)

Phản biện 3
(ký và ghi rõ họ tên)

Ủy viên
(ký và ghi rõ họ tên)

Thư ký
(ký và ghi rõ họ tên)

Ngành Công nghệ thực phẩm

Chủ tịch Hội đồng
(ký và ghi rõ họ tên)

vi

Khoa Nông nghiệp

Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên là Nguyễn Tấn Hùng, là NCS ngành Cơng nghệ Thực phẩm, khóa
2016. Tơi xin cam đoan ḷn án này là cơng trình nghiên cứu khoa học thực sự
của bản thân tôi được sự hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Công Hà.
Các thông tin được sử dụng tham khảo trong luận án được thu thập từ các
nguồn đáng tin cậy, đã được kiểm chứng, được công bố rộng rãi và được tơi
trích dẫn nguồn gốc rõ ràng ở phần Danh mục Tài liệu tham khảo. Các kết quả
nghiên cứu được trình bày trong ḷn án này là do chính tôi thực hiện một cách
nghiêm túc, trung thực và không trùng lắp với các đề tài khác đã được công bố
trước đây.
Tôi xin cam kết luận án này được hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên
cứu của tôi trong khuôn khổ của dự án “Nâng cấp Trường Đại học Cần Thơ
VN14-P6 bằng nguồn vốn vay ODA từ chính phủ Nhật Bản; Chương trình: A15: Phát triển các sản phẩm giá trị gia tăng từ nông sản và phụ phẩm ở Vùng
Đồng bằng sông Cửu Long (MDR)”. Dự án có quyền sử dụng kết quả của luận
án này để phục vụ cho mục tiêu báo cáo của dự án.
Tôi xin lấy danh dự và uy tín của bản thân để đảm bảo cho lời cam đoan
này.
Cần Thơ, ngày
Người hướng dẫn

năm 2022

Tác giả thực hiện

PGS-TS. Nguyễn Công Hà

Ngành Công nghệ thực phẩm

tháng

NCS. Nguyễn Tấn Hùng

vii

Khoa Nông nghiệp


Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

MỤC LỤC
TÓM TẮT ..................................................................................................................... i
ABSTRACT .................................................................................................................. iii
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. v
CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG ............................................................................. vi
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... vii
MỤC LỤC................................................................................................................. viii
DANH SÁCH HÌNH ................................................................................................. xii
DANH SÁCH BẢNG ................................................................................................ xv
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT .................................................................................. xvi
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU .......................................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................. 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu............................................................................................... 3
1.2.1 Mục tiêu chung .................................................................................................... 3

1.2.2 Mục tiêu cụ thể .................................................................................................... 3
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................... 4
1.4 Ý nghĩa của luận án ................................................................................................ 4
1.4.1 Ý nghĩa khoa học ................................................................................................ 4
1.4.2 Ý nghĩa thưc tiễn ................................................................................................. 4
1.5 Điểm mới của luận án ............................................................................................ 4
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................................... 6
2.2 Giới thiệu về lúa gạo .............................................................................................. 6
2.2.1 Vai trò của lúa gạo .............................................................................................. 6
2.1.2 Thành phần hóa học hạt lúa ................................................................................ 6
2.1.3 Sản xuất protein từ gạo ....................................................................................... 9
2.2 Quá trình nẩy mầm ................................................................................................. 9
2.2.1 Sự nẩy mầm ở hạt ngũ cốc .................................................................................. 9
2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự nẩy mầm ............................................................ 10
2.2.3 Sự thay đổi dinh dưỡng trong hạt nẩy mầm ...................................................... 11
2.3 Công nghệ sản xuất bia đại mạch ......................................................................... 11
2.3.1 Sản xuất malt ..................................................................................................... 11
2.3.1.1 Ngâm (steeping) ............................................................................................. 12
2.3.1.2 Nẩy mầm (Germination) ................................................................................ 13
2.3.1.3 Sấy (kilning) ................................................................................................... 14
2.3.1.4 Các loại malt đặc biệt ..................................................................................... 15
2.3.2 Q trình đường hóa (mashing) ........................................................................ 17
2.3.3 Nấu hoa houblon ............................................................................................... 19
2.3.4 Lên men ............................................................................................................. 21
2.3.5 Làm chín (lão hóa) và kết thúc.......................................................................... 22
2.4 Phản ứng hóa nâu khơng enzyme và ảnh hưởng đến đặc tính màu sắc và mùi vị 23
2.4.1 Sự hình thành màu ............................................................................................ 23
2.4.2 Sự hình thành hương vị ..................................................................................... 25
Ngành Cơng nghệ thực phẩm

viii

Khoa Nông nghiệp


Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

2.5 Thành phần protein kháng nhiệt và kháng protease của đại mạch ....................... 26
2.5.1 Thành phần protein kháng nhiệt và kháng protease .......................................... 26
2.6 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về sản xuất malt và bia .................... 33
2.6.1 Sự thay đổi hoạt tính enzyme trong q trình nẩy mầm và chế biến malt ngũ cốc
33
2.6.2 Sự thay đổi thành hệ protein chức năng và tính chất tạo bọt ............................ 34
2.6.4 Ứng dụng lúa gạo trong sản xuất bia ................................................................ 36
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................... 40
3.1 Phương tiện nghiên cứu ....................................................................................... 40
3.1.1 Địa điểm và thời gian thí nghiệm ...................................................................... 40
3.1.2 Dụng cụ, thiết bị ................................................................................................ 40
3.1.3 Hóa chất ............................................................................................................ 40
3.1.4 Nguyên liệu sử dụng ......................................................................................... 41
3.2 Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 41
3.2.1 Phương pháp phân tích và đo đạc các chỉ tiêu hóa ........................................... 41
3.2.2 Phương pháp thu thập và xử lý số liệu .............................................................. 42
3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát......................................................................... 42
3.4.2 Nội dung 1: Xác định giống lúa phù hợp cho công nghệ đường hóa và nấu bia
bia .......................................................................................................................... 44
3.4.2.1 Thí nghiệm 1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian ngâm đến sự thay
đổi chất lượng hạt lúa ................................................................................................. 45

3.4.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nẩy mầm đến sự thay đổi chất
lượng malt lúa ............................................................................................................ 46
3.4.2.3 Thí nghiệm 3: Đánh giá đặc tính kháng nhiệt và kháng protease của thành phần
protein trong malt lúa ................................................................................................. 47
3.4.3 Nội dung 2: Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chế biến malt vàng và
malt rang..................................................................................................................... 48
3.4.3.1 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian ủ đến chất lượng
malt
...................................................................................................................... 48
3.4.3.2 Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến hoạt tính của enzyme αamylase trong malt vàng ............................................................................................ 49
3.4.3.3 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian rang đến chất
lượng malt từ malt ủ nhiệt .......................................................................................... 50
4.3.3.3 Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian rang từ malt non
đến chất lượng malt rang ............................................................................................ 50
3.4.4 Nội dung 3: Xây dựng quy trình nấu bia cho malt lúa ...................................... 51
3.4.4.1 Thí nghiệm 8: Xác định thời gian dịch hóa phù hợp cho enzyme glucoamylase
...................................................................................................................... 51
3.4.4.2 Thí nghiệm 9: Ảnh hưởng thời gian dịch hóa đối với enzyme α-amylase đến
hàm lượng đường khử sinh ra .................................................................................... 52
3.4.4.3 Thí nghiệm 10. Đánh giá khả năng sử dụng malt lót trong quá trình đường hóa
...................................................................................................................... 52
Ngành Cơng nghệ thực phẩm

ix

Khoa Nơng nghiệp


Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

3.4.4.4 Thí nghiệm 11. Đánh giá sự thay đổi chất lượng dịch nha và thành phần protein
sau q trình nấu sơi với hoa houblon........................................................................ 53
3.4.5 Nội dung 4: Khảo sát quá trình lên men và đánh giá chất lượng bia được chế biến
từ malt lúa .................................................................................................................. 54
3.4.5.1 Thí nghiệm 12: Ảnh hưởng của q trình lên men chính đến sự thay đổi chất
lượng của bia vàng ..................................................................................................... 55
3.4.5.2 Thí nghiệm 13: Ảnh hưởng của tỷ lệ malt rang đến chất lượng bia sậm màu sau
q trình lên men chính .............................................................................................. 56
3.4.6.4 Đánh giá cảm quan sản phẩm bia vàng và bia sậm màu. ............................... 56
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 57
4.1 Thành phần hóa học của nguyên liệu ................................................................... 57
4.2 Ảnh hưởng của thời gian ngâm đến sự thay đổi tính chất của hạt lúa ................. 59
4.2.1 Sự thay đổi độ ẩm của các giống lúa theo thời gian ......................................... 59
4.2.2 Sự thay đổi thành phần protein và hoạt tính enzyme protease .......................... 61
4.2.3 Sự thay đổi hàm lượng tinh bột, đường khử và hoạt tính enzyme α-amylase .. 66
4.3 Sự thay đổi thành phần chất lượng hạt lúa theo thời gian nẩy mầm .................... 70
4.3.1 Sự thay đổi hoạt tính enzyme α-amylase, hàm lượng tinh bột, hàm lượng đừng
khử theo thời gian nẩy mầm ....................................................................................... 70
4.3.2 Sự thay đổi hoạt tính protease, hàm lượng protein và acid amin ...................... 72
4.3.3 Sự thay đổi hàm lượng polyphenol tổng số (TPC) theo thời gian nẩy mầm ở các
giống lúa ..................................................................................................................... 77
4.3.4 Thành phần protein trong lúa gạo ..................................................................... 79
4.3.5 Sự thay đổi hệ protein của lúa, malt lúa sau quá trình nẩy mầm ...................... 80
4.4 Các thuộc tính chất lượng của malt từ 5 giống lúa .............................................. 82
4.5 Đánh giá đặc tính kháng nhiệt và kháng protease của thành phần protein trong malt
lúa 83
4.6 Xây dựng quy trình chế biến malt từ giống lúa IR50404..................................... 89
4.6.1 Ảnh hưởng của quá trình ủ nhiệt đến chất lượng malt ...................................... 89

4.6.1.1 Sự thay đổi hoạt tính enzyme α-amylase và hàm lượng đường khử .............. 89
4.6.1.2 Sự thay đổi hoạt tính enzyme protease và hàm lượng acid amin hòa tan (Free
acid amins – FAN) ..................................................................................................... 91
4.6.1.3 Sự thay đổi hàm lượng polyphenol (TPC) và khả năng kháng oxi hóa (%DPPH)
...................................................................................................................... 95
4.6.2 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình rang đến chất lượng của malt rang ............. 97
4.6.2.1 Sự thay đổi hàm lượng đường khử................................................................. 97
4.6.2.2 Sự thay đổi hàm lượng acid amin hòa tan (FAN) .......................................... 98
4.6.2.3 Sư thay đổi chỉ số màu của dịch chiết malt rang.......................................... 100
4.6.2.4 Sự thay đổi hàm lượng polyphol (TPC) và hoạt động chống oxy hóa (AOC) ..
.................................................................................................................... 103
4.7 Xây dựng quy trình nấu bia cho malt lúa ........................................................... 110
4.7.1 Xác định nhiệt độ và pH tối ưu của glucoamylase và -amylase từ malt lúa
IR50404 .................................................................................................................... 110
Ngành Công nghệ thực phẩm

x

Khoa Nông nghiệp


Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

4.7.2 Xây dựng quy trình dịch hố phù hợp cho malt lúa IR50404 ......................... 113
4.7.2.1 Ảnh hưởng của thời gian dịch hóa đối với enzyme glucoamylase đến hàm lượng
đường khử và acid amin hòa tan sinh ra .................................................................. 113
4.7.2.2 Ảnh hưởng của thời gian dịch hóa đối với enzyme α-amylase đến hàm lượng
đường khử và acid amin hòa tan sinh ra .................................................................. 118

4.7.3 Đánh giá khả năng sử dụng malt lót (5%) từ malt lúa để cải thiện khả năng đường
hóa ........................................................................................................................ 121
4.7.4 Đánh giá chất lượng dịch nha sau quá trình nấu hoa houblon ........................ 123
4.8 Khảo sát sự thay đổi chất lượng của dịch nha trong suốt quá trình lên men chính
.......................................................................................................................... 126
4.8.1 Sự thay đổi hàm lượng đường khử và acid amin hòa tan của dịch nha trong suốt
q trình lên men chính ............................................................................................ 126
4.8.2 Sự thay đổi giá trị ⁰Brix, pH và độ cồn trong suốt quá trình lên men chính ... 129
4.8.3 Sự thay đổi TPC, màu sắc dịch bia trong q trình lên men chính ................. 131
4.9 Ảnh hưởng của tỷ lệ malt rang bổ sung đến chất lượng dịch đường hóa và bia sau
quá trình lên men chính ............................................................................................ 133
4.9.1 Sự thay đổi thành phần hóa lý theo tỷ lệ malt rang bổ sung ........................... 133
4.9.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ malt rang bổ sung đến điểm cảm quan .......................... 137
4.9.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ malt rang bổ sung đến điểm cảm quan .......................... 138
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 143
5.1 Kết luận .............................................................................................................. 143
5.2 Kiến nghị ............................................................................................................ 144
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 145
PHỤ LỤC 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ..................................................... I
PL1. Xác định hoạt tính protease ................................................................................. I
PL2. Định lượng nitơ tổng số bằng phương pháp Kjeldahl .........................................II
PL3. Xác định ẩm ....................................................................................................... IV
PL4. Xác định hàm lượng chất béo tự do (theo phương pháp Soxhllet)..................... V
PL5. Xác định hoạt tính enzyme α-amylase theo phương pháp Smith và Roe ........... V
PL6. Tổn thất chất khô (phương pháp của Hammond và Ayernor (2001). .............. VII
PL7. Xác định năng lực nẩy mầm (theo phương pháp Aubry). .............................. VIII
PL8. Xác định chiều dài của chồi và rễ mầm .......................................................... VIII
PL10. Phương pháp xác định hàm lượng amin tự do (– FAN) .................................. IX
PL11. Xác định hàm lượng đường khử (Phương pháp Bertrand) ............................... X
PL13. Hàm lượng tổng phenolic phương pháp Folin–Ciocalteu. .............................. XI

PL14. Phương pháp thử hoạt tính chống oxy hóa DPPH........................................... XI
PL15. Kỹ thuật điện di trên gel SDS-PAGE ............................................................. XII
PL16. Độ tạo bọt ..................................................................................................... XIII
PC 17. Đánh giá cảm quan ...................................................................................... XIV

Ngành Công nghệ thực phẩm

xi

Khoa Nông nghiệp


Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1: SDS-PAGE của protein tổng trong gạo. ...................................................... 8
Hình 2.2: Quy trình sản xuất malt đại mạch ............................................................. 12
Hình 2.3: Màu sắc của các loại malt khác nhau ......................................................... 17
Hình 2.4: Một số chương trình nhiệt trong quá trình đường hóa ............................... 19
Hình 2.5: Tổng quan về lên men của nấm men.......................................................... 22
Hình 2.6: Bản đồ protein của đại mạch ...................................................................... 27
Hình 2.7: Bản đồ protein của lúa mì .......................................................................... 27
Hình 3.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát .............................................................. 43
Hình 3.2: Sơ đồ nghiên cứu Nội dung 1 .................................................................... 45
Hình 3.3: Sơ đồ nghiên cứu Nội dung 2 .................................................................... 48
Hình 3.4: Sơ đồ nghiên cứu Nội dung 3 .................................................................... 51
Hình 3.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 10 ......................................................................... 53

Hình 3.6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 11 ......................................................................... 54
Hình 3.7: Sơ đồ nghiên cứu Nội dung 4 .................................................................... 55
Hình 4.1: Sự thay đổi hàm lượng ẩm theo thời gian ngâm ở nhiệt độ 30oC .............. 59
Hình 4.2: Sự thay đổi hàm lượng ẩm theo thời gian ngâm ở nhiệt độ 40oC .............. 60
Hình 4.3: Sự thay đổi hàm lượng ẩm theo thời gian ngâm ở nhiệt độ 50oC .............. 60
Hình 4.4: Sự thay đổi hàm lượng acid amin hòa tan theo thời gian ngâm ở nhiệt độ
30oC
................................................................................................................... 63
Hình 4.5: Sự thay đổi hàm lượng acid amin hòa tan theo thời gian ngâm ở nhiệt độ
40oC
................................................................................................................... 63
Hình 4.6: Sự thay đổi hàm lượng acid amin hịa tan theo thời gian ngâm ở nhiệt độ
50oC
................................................................................................................... 64
Hình 4.7: Ảnh hưởng của thời gian ngâm đến hàm lượng protein ở nhiệt độ ngâm 30oC
................................................................................................................... 64
Hình 4.8: Ảnh hưởng của thời gian ngâm đến hàm lượng protein ở nhiệt độ ngâm 40oC
................................................................................................................... 65
Hình 4.9: Ảnh hưởng của thời gian ngâm đến hàm lượng protein ở nhiệt độ ngâm 50oC
................................................................................................................... 65
Hình 4.10: Hoạt tính enzyme α-amylase ngâm ở 30oC.............................................. 66
Hình 4.11: Hoạt tính enzyme α-amylase ngâm ở 40oC.............................................. 67
Hình 4.12: Hoạt tính enzyme α-amylase ngâm ở 50oC.............................................. 67
Hình 4.13: Sự thay đổi hàm lượng tinh bột theo thời gian nẩy mầm ......................... 72
Hình 4.14: Sự thay đổi lượng đường khử theo thời gian nẩy mầm ........................... 72
Hình 4.15: Gel điện di protein từ dịch chiết của các giống lúa .................................. 80
Hình 4.16: Gel điện di protein từ dịch chiết của malt từ các giống lúa ..................... 81
Hình 4.17: Kết quả đánh giá vùng ức chế trên môi trường casein agar ..................... 84
Hình 4.18: Gel điện di protein từ dịch chiết của malt từ các giống lúa ..................... 85
Hình 4.19: Quy trình tuyển chọn giống lúa phù hợp ................................................. 88

Hình 4.20: Sự thay đổi hoạt tính enzyme α-amylase theo nhiệt độ và thời gian ủ ... 89
Ngành Công nghệ thực phẩm

xii

Khoa Nông nghiệp


Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

Hình 4.21: Sự thay đổi đường khử theo nhiệt độ và thời gian ủ ................................ 90
Hình 4.22: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian ủ nhiệt đến hoạt tính của enzyme
protease ................................................................................................................... 91
Hình 4.23: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian ủ nhiệt đến hàm lượng acid amin hòa
tan
................................................................................................................... 92
Hình 4.24: Sự thay đổi hàm lượng polyphenol theo nhiệt độ và thời gian ủ nhiệt .... 95
Hình 4.25: Sự thay đổi %DPPH theo nhiệt độ và thời gian ủ nhiệt ........................... 96
Hình 4.26: Hàm lượng đường khử trong malt rang từ malt ủ nhiệt ........................... 97
Hình 4.27: Hàm lượng đường khử trong malt rang từ malt malt tươi ....................... 98
Hình 4.28: Hàm lượng acid amin trong malt rang từ malt ủ nhiệt ............................. 99
Hình 4.29: Hàm lượng acid amin trong malt rang từ malt tươi ................................. 99
Hình 4.30: Sự phát triển màu malt (đơn vị EBC) trong giai đoạn caramel hóa malt ở
các nhiệt độ rang khác nhau đối với malt rang từ malt ủ nhiệt ................................ 100
Hình 4.31: Sự phát triển màu malt (đơn vị EBC) trong giai đoạn caramel hóa malt ở
các nhiệt độ rang khác nhau đối với malt rang từ malt tươi..................................... 101
Hình 4.32: Sự thay đổi độ ẩm của malt trong quá trình rang từ malt ủ nhiệt .......... 102
Hình 4.33: Sự thay đổi độ ẩm của malt trong quá trình rang từ từ malt tươi........... 103

Hình 4.34: Sự thay đổi TPC trong mat rang từ malt đã ủ nhiệt ............................... 104
Hình 4.35: Sự thay đổi TPC trong malt rang từ malt tươi ....................................... 104
Hình 4.36: Khả năng bắt gốc tự do (%DPPH) ở malt rang từ malt đã ủ nhiệt ........ 106
Hình 4.37: Khả năng bắt gốc tự do (%DPPH) ở malt rang từ malt tươi .................. 107
Hình 4.38: Quy trình chế biến malt từ giống lúa IR50404 ...................................... 109
Hình 4.39: Mơ hình bề mặt đáp ứng thể hiện tương quan giữa nhiệt độ và pH đến hoạt
tính enzyme glucoamylase ....................................................................................... 110
Hình 4.40: Mơ hình bề mặt đáp ứng thể hiện tương quan giữa nhiệt độ và pH đến hoạt
tính α-amylase trong malt lúa................................................................................... 111
Hình 4.41:Sự thay đổi hàm lượng đường khử và FAN theo thời gian dịch hóa ở 52,2oC
................................................................................................................. 114
Hình 4 42: Sự thay đổi hàm lượng TPC và màu của dịch đường hóa theo thời gian ở
nhiệt độ 52,2oC ......................................................................................................... 116
Hình 4 43: Tương quan giữa hàm lượng TPC và chỉ số màu (EBC) theo thời gian dịch
hóa ở 52,2oC ............................................................................................................. 117
Hình 4. 44: Sự thay đổi đường khử, FAN theo thời gian dịch hóa ở nhiệt độ 70oC 118
Hình 4.45: Sự thay đổi hàm lượng TPC và màu của dịch đường hóa theo thời gian ở
nhiệt độ 70oC ............................................................................................................ 120
Hình 4.46: Tương quan giữa hàm lượng TPC và chỉ số màu (EBC) theo thời gian dịch
hóa ở 70oC ................................................................................................................ 120
Hình 4.47: Sự thay đổi hệ protein của dịch bia non (A); dịch nha sau houblon (B) và
dịch nha ngọt (C) ...................................................................................................... 125
Hình 4.48: Sự thay đổi hàm lượng đường khử và acid amin trong quá trình lên men ..
................................................................................................................. 127
Hình 4.49: Hàm lượng TPC và màu sắc thay đổi trong q trình lên men chính .... 131
Ngành Cơng nghệ thực phẩm

xiii

Khoa Nông nghiệp

Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

Hình 4.50: Tương quan giữa TPC (mgGAE/L) và %DPPH trong quá trình lên men ...
................................................................................................................. 131
Hình 4.51: Tương quan giữa chỉ số màu (EBC) và %DPPH trong quá trình lên men ..
................................................................................................................. 132
Hình 4.52: Sự thay đổi độ cồn (%V) trong q trình lên men chính theo tỷ lệ malt rang
................................................................................................................. 135
Hình 4.53: Sự thay đổi nồng độ chất khơ (oBrix) trong q trình lên men chính theo tỷ
lệ malt rang............................................................................................................... 136
Hình 4.54: Chiều cao bọt theo tỷ lệ malt rang ở 0 và sau 30 phút ........................... 138
Hình 4.55: Điểm đánh giá cảm quan bia (Hedonic) theo tỷ lệ malt rang bổ sung ... 139
Hình 4.56: Quy trình thủy phân (dịch hóa) và lên men bia từ malt lúa IR50404 .... 142

Ngành Công nghệ thực phẩm

xiv

Khoa Nông nghiệp


Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần hóa học từng phần của hạt lúa ................................................. 7
Bảng 2.2: Hàm lượng các loại protein của lúa gạo ...................................................... 8
Bảng 2.3: Vai trò của enzyme trong các công đoạn sản xuất bia............................... 18
Bảng 2.4: Mục đích của q trình đun sối với hoa houblon và tham số ảnh hưởng .. 20
Bảng 3.1: Phương pháp kiểm tra các thành phần hóa lý cơ bản ................................ 42
Bảng 4.1: Thành phần hóa lý và hoạt tính enzyme của 5 giống lúa .......................... 57
Bảng 4.2: Ảnh hưởng nhiệt độ và thời gian ngâm đến hoạt tính enzyme protease
(U/gCK) ................................................................................................................... 62
Bảng 4.3: Sự thay đổi hàm lượng tinh bột (%) của 5 giống lúa trong quá trình ngâm ..
................................................................................................................... 68
Bảng 4.4: Hàm lượng đường khử trong quá trình ngâm của các giống lúa (g/100g) 69
Bảng 4.5: Sự thay đổi hoạt tính enzyme α-amylase (U/gCK) theo thời gian nẩy mầm
71
Bảng 4.6: Sự thay đổi hoạt tính enzyme protease (U/gCK) theo thời gian nẩy mầm73
Bảng 4.7: Sự thay đổi hàm lượng protein (g/100g) trong quá trình nẩy mầm ........... 74
Bảng 4.8: Sự thay đồi hàm lượng acid amin (mg/g) trong quá trình nẩy mầm ......... 75
Bảng 4.9: Hao hụt chất khô (%) theo thời gian nẩy mầm .......................................... 75
Bảng 4.10: Chiều dài mầm và rễ (cm) theo thời gian nẩy mầm của 5 giống lúa ....... 76
Bảng 4.11: Ảnh hưởng thời gian nẩy mầm đến polyphenol tổng số (mgGAE/g) ..... 77
Bảng 4.12: Thuộc tính chất lượng của malt từ 5 giống lúa ....................................... 82
Bảng 4.13: Thành phần hóa học và hoạt tính enzyme của malt từ 5 giống lúa ......... 82
Bảng 4.14: Ảnh hưởng của protein trong dịch chiết malt lúa đối với hoạt tính phân giải
protein của proteinase K trên casein agar thơng qua đường kính vùng ức chế (cm) . 84
Bảng 4.15: Bảng Sự thay đổi hàm lượng các acid amin (mg/g) sau các giai đoạn nẩy
mầm và ủ nhiệt ........................................................................................................... 94
Bảng 4.16: Chất lượng mẫu dịch hóa có bổ sung malt lót và khơng bổ sung malt lót ..
................................................................................................................. 122
Bảng 4.17: Thành phần dịch nha trước và sau quá trình nấu hoa houblon ở 12,5oBrix
................................................................................................................. 123
Bảng 4.18: Sự thay đổi thành phần acid amin (mg/L) trong dịch nha sau q trình dịch

hóa, nấu hoa houblon (ở 12,5oBrix) và bia .............................................................. 128
Bảng 4.19: Sự thay đổi giá trị ⁰Brix, pH và độ cồn trong q trình lên men chính . 129
Bảng 4.20: Sự thay đổi hàm lượng đường khử và acid amin hòa tan trong dịch nha
(12,5 oBrix) và bia theo các tỷ lệ malt rang bổ sung ................................................ 134
Bảng 4.21: Sự thay đổi hàm lượng TPC, màu sắc, pH và độ cồn trong dịch nha (12,5
o
Brix) trong bia theo các tỷ lệ malt rang bổ sung ..................................................... 137
Bảng 4.22: Thành phần hóa lý bia nhạt màu và bia có bổ sung 10% malt rang sau 10
ngày lên men phụ ..................................................................................................... 140

Ngành Công nghệ thực phẩm

xv

Khoa Nông nghiệp


Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
4VG

4-vinylguaicol

AOAC

Association of analytical communities

CK

Chất khô

DPPH

2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl

DMSO

Dimethyl sulfoxide

ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu Long

FA

Ferulic acid

FAN

Free amino nitrogen

FC

Folin - Ciaucalteu

GO

Gamma oryzanol

GABA

aminobutyric acid gamma

GAE

Gallic acid equivalent (nồng độ đương lượng)

kDa

Kilo dalton

HMF

5-hydroxymethylfurfural

IBU

International Bitterness Units

LTP1

Lipid tranfer protein 1

SDS

Sodium dodecyl sulfate

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TEAC

Trolox equivalent antioxydant capacity

TPC

Total phenolic content (tổng hàm lượng polyphenol)

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

VDKs

vicinal diketon

U

Unit

w/v

weight/volume (khối lượng/thể tích)

Ngành Cơng nghệ thực phẩm

xvi

Khoa Nơng nghiệp


Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Lúa gạo (Oryza sativa L.) là lương thực chủ yếu của thế giới và là nguồn cung
cấp carbohydrate chính cho hơn một nửa dân số thế giới và là lương thực chính quan
trọng nhất ở châu Á (Wang et al., 2019). Lúa gạo nằm trong họ cỏ Gramineae và liên
quan đến các loại cây cỏ khác như lúa mì, yến mạch và lúa mạch. Gạo cũng cung cấp
lượng dinh dưỡng đáng kể về thiamin, riboflavin, niacin và kẽm,… với lượng nhỏ
hơn các vi chất dinh dưỡng khác (Megat et al., 2011). Gạo là nguyên liệu chính được
sử dụng rộng rãi để sản xuất đồ uống có cồn cũng như một chất hỗ trợ trong sản xuất
bia kể từ khi các nhà sản xuất bia sử dụng gạo để điều chỉnh hương vị, giảm chi phí
và được xem là thế liệu quan trọng trong sản xuất (Okuda et al., 2018). Một loại “Bia”
hoàn toàn từ gạo sẽ đặc biệt hấp dẫn đối với những người bị bệnh celiac vì gạo khơng
chứa protein gluten (Ceppi & Brenna, 2010; Mayer et al., 2014; Mayer et al., 2016).
Tuy nhiên, một trong những bất lợi trong thử nghiệm sản xuất bia từ malt lúa gạo là
malt lúa gạo không chứa nhiều enzyme amylase, nhóm enzyme cần thiết để phân hủy
tinh bột thành đường lên men (Ceppi & Brenna, 2010a; Mallawarachchi et al., 2016).
Bên cạnh đó, gạo chứa hàm lượng protein khá thấp (Van et al., 2001) hay hàm lượng
acid amin hòa tan (FAN) thấp (Kongkaew et al., 2012), có thể dẫn đến thời gian lên
men dài hơn và đó là một trong những lý do giới hạn tỷ lệ bổ sung để sử dụng trong
q trình sản xuất bia.
Theo cơng bố của Pliansrithong et al. (2013) có thể nâng tỷ lê gạo lên đến 80%

và vẫn đạt được hiệu quả lên men khi mức acid amin hòa tan đạt được sau q trình
dịch hóa là 150 mg/L khi sử dụng enzyme thương mại Neutrase kết hợp với việc điều
chỉnh phương pháp dịch hóa. Trong suốt q trình chế biến malt và bia, có rất nhiều
thay đổi xảy ra đối với các protein lúa mạch. Ở góc độ là chất dinh dưỡng, thành phần
protein sau thủy phân, các hợp chất dinh dưỡng khác như hàm lượng tinh bột, hàm
lượng vitamin B, E; các thành phần thực phẩm có hoạt tính sinh học như acid ferulic
(FA), gamma oryzanol (GO) và aminobutyric acid gamma (GABA) trong mầm và
cám của hạt,… (Roohinejad et al., 2009; Sing et al., 2015) có vai trị rất quan trọng
đối với sự sinh trưởng và phát triển của tế bào nấm men trong giai đoạn lên men bia.
Bên cạnh đó, thành phần protein ngồi yếu tố dinh dưỡng cịn có yếu tố liên quan đến
tính đặc trưng của bia chính là khả năng tạo bọt. Trong bia, sự hình thành bọt chủ yếu
là do sự tương tác giữa các protein và acid trong hoa bia (Blasco et al., 2011). Chất
lượng của bọt trong bia phụ thuộc vào sự hiện diện của protein một phần được giải
phóng từ tế bào nấm men và phần khác có nguồn gốc từ lúa mạch - thậm chí cịn quan
trọng hơn so với protein được giải phóng từ nấm men (Mohan et al., 1992; Lesage &
Bussey, 2006).

Ngành Công nghệ thực phẩm

1

Khoa Nông nghiệp


Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

Liên quan đến sự hình thành bọt, LTP1 - một polypeptide 9,7 kDa; protein Zpolypeptide 40 kDa và các polypeptide có nguồn gốc hordein khác nhau có kích thước
từ 10-30 kDa chịu trách nhiệm chính. Một phần của các protein tự nhiên khơng hịa

tan được chuyển thành protein hịa tan trong q trình nẩy mầm và đường hóa (Jones
& Budde, 2005). Trong khi hầu hết các protein trong lúa mạch bị kết tụ, bị phân huỷ
bởi các protease trong suốt quá trình chế biến (làm malt và nấu bia), một số protein
chống lại các điều kiện khắc nghiệt này do tính kháng protease và sự ổn định nhiệt,
đó là các protein giàu cầu nối disulfide (Čakajdová, 2015). Hầu hết các protein trong
bia có khối lượng phân tử khoảng 10÷40 kDa, trong đó chủ yếu có nguồn gốc từ
protein lúa mạch, là sản phẩm của sự phân giải protein và thay đổi hóa học xảy ra
trong q trình sản xuất bia. Cả hai protein LTP1 và Z4 có tính kháng nhiệt độ cao
và khả năng kháng protease, góp phần vào khả năng hình thành và ổn định bọt trong
quá trình sản xuất bia (Bei et al., 2009; Berner et al., 2013). Theo Levis & Young
(2001), dịch nha được đun sôi để làm bất hoạt các enzyme, loại bỏ các thành phần
hương vị khơng mong muốn, có tác dụng khử trùng, đồng phân hóa α-acid trong
houplon. Tuy nhiên, trong cơng nghệ sản xuất bia, đặc biệt ở công đoạn nấu, việc gia
nhiệt cao là rất cần thiết để hồ hóa, thủy phân các hợp chất cao phân tử, houblon hóa
chuẩn bị cho việc hình thành bọt bia. Chính vì vậy, việc tìm ra những giống lúa có
khả năng sinh tổng hợp protein mạch ngắn chịu nhiệt như LTP, khó bị thủy phân bởi
hệ enzyme protease có trong q trình chế biến malt, dịch hóa và lên men là một trong
những vấn đề cần được nghiên cứu.
Hiện tại, đã có nhiều nghiên cứu về khả năng sử dụng nguyên liệu lúa gạo và
các loại ngũ cốc khác trong sản xuất malt và bia. Việc sử dụng và phát triển các loại
malt ngũ cốc khác nhau bên cạnh malt lúa mạch để sản xuất bia đã được quan tâm ở
nhiều nước trên thế giới, điển hình như sản phẩm bia từ lúa mì, bia “kaffir” châu Phi
từ lúa mạch đen, “tesguino” ở Trung Mỹ từ malt ngô và “zutho” ở Ấn Độ làm từ malt
lúa gạo,... Các cơng trình về sản xuất và ứng dụng malt lúa gạo trong sản xuất bia của
Capanzana & Buckle (1997), Usansa et al. (2009, 2011), Marconi et al. (2014),
Mayer et al. 2016) là những tiền đề quan trọng cho việc thử nghiệm sản xuất bia từ
malt gạo. Trong đó, việc sản xuất malt từ lúa gạo được thực hiện với thời gian ngâm
24 giờ ở 25°C hoặc 16 giờ ở 35°C, thời gian nẩy mầm 3, 6 hoặc 8 ngày tùy theo giống,
nhiệt độ nẩy mầm 30°C giúp cải thiện hoạt động của enzyme nội sinh, kết hợp với
quá trình sấy phù hợp để tạo ra malt lúa có màu sắc và mùi thơm mong muốn

(Georgiana & Okafor, 1989; Capanzana & Buckle, 1997; Usansa, 2008; Ceppi and
Brenna, 2010; Owusu-Mensah et al., 2014; Chandrasekar & Arasaratnam, 2015; Odo
et al., 2016). Q trình dịch hóa (thủy phân) cho malt lúa và lên men được thực hiện
trên cơ sở điều chỉnh công thức nấu tiêu chuẩn (Congress Mash) hay kết hợp với việc
bổ sung enzyme amylase và enzyme protease thương mại giúp cải thiện chất lượng

Ngành Công nghệ thực phẩm

2

Khoa Nông nghiệp


Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

dịch nha và đáp ứng yêu cầu dinh dưỡng (chủ yếu là FAN) cho nấm men trong quá
trình lên men (Artit Kongkaew, 2012; Agu et al., 2012; Mayer et al., 2014; Mayer
et al., 2016; Deka et al., 2018; Ceccaroni et al., 2019).
Hiện tại, ở Việt Nam chưa có những nghiên cứu sâu về sự đóng góp và vai trò
của lúa gạo nẩy mầm (malt lúa) trong công nghệ sản xuất bia cũng như khơng có báo
cáo nào cho thấy q trình này đã được thực hiện thành công tại một nhà máy sản
xuất của Việt Nam. Một khía cạnh quan trọng khác của nghiên cứu này là lúa gạo là
một loại ngũ cốc không chứa gluten. Tiêu thụ sản phẩm không chứa gluten là phương
pháp điều trị duy nhất cho những người bị bệnh celiac (Ceccaroni et al., 2019). Như
vậy, ngoài việc gia tăng tỷ lệ thế liệu như gạo thì khả năng sử dụng malt lúa để sản
xuất bia tại các nhà máy của Việt Nam sẽ là một thách thức mới. Do đó, việc tìm
kiếm các giống lúa có chất lượng phù hợp cho công nghệ sản xuất malt và bia là vấn
đề cần thiết được thực hiện nghiên cứu nhằm góp phần trong việc chọn lựa, nâng cao

giá trị kinh tế cho lúa gạo ở ĐBSCL nói riêng và Việt Nam nói chung. Nghiên cứu
này nhằm cung cấp các thông tin về việc tuyển chọn và sử dụng giống lúa phù hợp
cho việc nẩy mầm (tạo malt lúa) như một nguồn nguyên liệu chính cung cấp các thành
phần như protein và carbohydrate để sản xuất bia. Những thông tin liên quan đến yếu
tố thành phần dinh dưỡng, protein chức năng (kháng nhiệt, kháng protease), hệ
enzyme trong quá trình chế biến malt và các công đoạn chế biến tiếp theo sẽ làm cơ
sở cho việc tuyển chọn giống lúa thích hợp cho cơng nghệ sản xuất bia.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
1.2.1 Mục tiêu chung
Đánh giá sự phù hợp của một số giống lúa ở đồng bằng sông Cửu Long cho
công nghệ sản xuất malt và bia trên cơ sở sự biến động của các protein chịu nhiệt và
kháng protease trong quá trình chế biến.
1.2.2 Mục tiêu cụ thể
Dựa trên sở của mục tiêu đề ra, nghiên cứu đuợc tiến hành với các mục tiêu chủ
yếu như sau:
- Xác định giống lúa phù hợp cho công nghệ sản xuất bia.
- Xác định điều kiện nẩy mầm và chế biến malt phù hợp cho công nghệ sản xuất
malt lúa.
- Xây dựng quy trình nấu bia (dịch hóa) phù hợp cho malt từ giống lúa được
chọn. Đánh giá sự biến động của thành phần protein chức năng (kháng protease và
kháng nhiệt) sau quá trình nấu bia và lên men cho khả năng hình thành và ổn định bọt
bia.

Ngành Cơng nghệ thực phẩm

3

Khoa Nông nghiệp

Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đề tài tiến hành nghiên cứu với đối tượng là năm giống lúa được trồng phổ biến
ở Đồng bằng Sông Cửu Long (Việt Nam) gồm: IR50404, OM4900, OM5451,
OM6976 và Jasmine85. Tiến hành xác định điều kiện ngâm và nẩy mầm thích hợp
trong các khoảng thời gian và nhiệt độ khác nhau. Giống lúa phù hợp được lựa chọn
thông qua việc đánh giá các đặc tính chức năng của malt. Từ giống lúa được chọn,
xây dựng điều kiện chế biến malt vàng và rang với các thơng số thích hợp phục vụ
cho q trình dịch hóa. Q trình nấu và lên men dịch nha từ malt vàng có bổ sung
malt rang nhằm thu được bia từ malt lúa gạo. Đồng thời đánh giá vai trò của các
protein có chức năng hình thành và ổn định bọt trong bia.
1.4 Ý nghĩa của luận án
1.4.1 Ý nghĩa khoa học
Luận án đạt ý nghĩa về cơ sở khoa học trong việc nghiên cứu ứng dụng các
phương pháp nghiên cứu vật lý, sinh học kết hợp với kỹ thuật sinh học phân tử (Điện
di 1 chiều) để xác định tính phù hợp của giống lúa ở ĐBSCL cho cơng nghệ sản xuất
bia bên cạnh việc đánh giá sự thay đổi của thành phần axit amin, thành phần
polyphenol, đặc tính kháng oxi hóa của malt và dịch nha trong suốt quá trình sản xuất
malt và bia từ lúa gạo.
1.4.2 Ý nghĩa thưc tiễn
Việc lựa chọn giống lúa phù hợp được trồng phổ biến ở ĐBSCL có khả năng
chế biến malt phù hợp và tạo được bia hoàn toàn từ lúa gạo. Từ đó ứng dụng vào
chuyển giao quy trình chế biến sản phẩm mang tính sinh học và sản phẩm đảm bảo
tiêu chuẩn Việt Nam. Những thông tin, phương pháp, kết quả và tiềm năng ứng dụng
của sản phẩm nghiên cứu sẽ giúp bổ sung kiến thức cho sinh viên ngành cơng nghệ
thực phẩm.
Kết quả của đề tài góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế của lúa ở ĐBSCL. Bên

cạnh đó, từ giống lúa được chọn sẽ sản xuất được một loại bia hoàn toàn từ malt lúa,
từng bước thay thế nguồn malt đại mạch nhập khẩu, góp phần hạ giá thành sản phẩm
bia và giúp người tiêu dùng có cơ hội tiếp cận một loại bia mới.
1.5 Điểm mới của luận án
- Khẳng định được việc sử dụng lúa gạo và cụ thể là giống lúa IR50404 hoàn
toàn có khả năng để thay thế malt đại mạch trong sản xuất malt và bia.
- Tuyển lựa được giống lúa được trồng phổ biến ở ĐBSCL, có giá thành thấp
làm nguyên liệu để sản xuất bia.

Ngành Công nghệ thực phẩm

4

Khoa Nông nghiệp


Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

- Đánh giá được đặc tính quan trọng của giống lúa có ảnh hưởng đến hiệu quả
và chất lượng bia lúa gạo là khả năng sinh tổng hợp protein mạch ngắn chịu nhiệt như
LTP, khó bị thủy phân bởi hệ enzyme protease có trong malt – hay vai trị và sự tồn
tại của protein bền nhiệt và kháng protease.
- Xây dựng các điều kiện nảy mầm và chế biến malt lúa gạo phù hợp.
- Đề xuất các thông số kỹ thuật cho quy trình sản xuất bia từ malt lúa gạo giống
IR50404.

Ngành Công nghệ thực phẩm

5

Khoa Nông nghiệp


Luận án tiến sĩ khóa 2016

Trường Đại học Cần Thơ

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.2 Giới thiệu về lúa gạo
2.2.1 Vai trò của lúa gạo
Lúa gạo là một trong những loại ngũ cốc cơ bản được tiêu dùng khắp thế giới,
đặc biệt tại châu Á. Gạo Indica trắng dài được sản xuất và tiêu thụ nhiều nhất, tiếp
đến là các loại gạo thơm (cũng thuộc họ Indica) và gạo Japonica (Marconi, 2017).
Sản xuất lúa gạo ở châu Á có nguồn gốc chính trị và xã hội sâu sắc và chiếm khoảng
90% sản lượng toàn cầu (Hoogenkamp et al., 2017). Các quốc gia sản xuất gạo lớn
hiện nay là Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Bangladesh, Việt Nam và Thái Lan
(Juliano, 2015). Gạo đóng một vai trò quan trọng trong an ninh lương thực của các
nước đang phát triển trên thế giới. Mức tiêu thụ gạo hàng ngày cao nhất trong các
nước châu Á, ước tính hiện tại Trung Quốc và Ấn Độ cùng chiếm 50% tổng lượng
gạo tiêu thụ toàn cầu. Gạo cung cấp gần 20% lượng calo cho con người trên tồn thế
giới, khiến nó trở thành cây trồng quan trọng nhất trong chế độ dinh dưỡng toàn cầu
của con người. Ngoài ra, gạo là một trong những nguồn cung cấp protein chính ở các
nước châu Á và là nguồn protein thực vật dồi dào nhất ở Nhật Bản (Hoogenkamp et
al., 2017).
Lúa gạo chủ yếu là nhóm Oryza sativa L. với một số nhóm Oryza glaberrima
L. trồng ở Tây Phi. Ước tính có khoảng 100.000 giống lúa, nhưng chỉ có một tỷ lệ
nhỏ được trồng. Chúng khác nhau về trọng lượng, kích thước, hình dạng hạt, độ trong
suốt, tuổi thọ, sức sống của cây con và sắc tố (không màu, đỏ, đến tím - đen). Việc

lập trình tự hồn chỉnh bộ gen lúa vào năm 2002 đã thúc đẩy việc sử dụng các chỉ thị
phân tử trong nhân giống để tạo ra năng suất, khả năng chống chịu stress phi sinh học
và sinh học, và gần đây là đánh giá chất lượng hạt (Juliano, 2015).
Gạo được phân loại theo chiều dài hạt (dài, trung bình, ngắn), theo hình thức
(japonica, indica, thơm, dại), theo hình thức chế biến (trắng, nâu, nấu chín) và theo
bất kỳ sự kết hợp nào của chúng (Hoogenkamp, 2015). Mặc dù gạo trắng, hạt dài là
phổ biến nhất, nhưng các loại gạo khác nhau vẫn được giao dịch với khối lượng nhỏ
(Hoogenkamp et al., 2017).
2.1.2 Thành phần hóa học hạt lúa
Thành phần hóa học được phân bố đều trong hạt; trong nội nhũ chủ yếu là tinh
bột, trong phơi là protein và có chứa khá nhiều chất béo. Thành phần hóa học của hạt
lúa phụ thuộc vào giống, đất đai trồng trọt, khí hậu và độ lớn của hạt lúa. Cùng chung
điều kiện trồng trọt và sinh trưởng, nhưng thành phần hóa học của gạo vỏ ngoài đỏ
khác so với gạo vỏ trắng, thông thường hàm lượng chất béo và protein trong gạo vỏ

Ngành Công nghệ thực phẩm

6

Khoa Nông nghiệp