Tổng quan quy trình sản xuất, thành phần hóa học của malt và ứng dụng malt trong công nghiệp thực phẩm

TỔNG QUAN QUY TRÌNH SẢN XUẤT, THÀNH PHẦN HĨA HỌC
CỦA MALT VÀ ỨNG DỤNG MALT TRONG CÔNG NGHIỆP
THỰC PHẨM
Phan Phước Thảnh, Lê Thị Ngọc Mai
Viện Khoa học Ứng dụng Hutech, Trường Đại học Cơng nghệ TP. Hồ Chí Minh
(HUTECH)
GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai

TÓM TẮT
Đại mạch mang hương vị hấp dẫn và giàu dinh dưỡng. Hạt đại mạch đã được ứng dụng rộng rãi trong ngành
đồ uống, đặc biệt là công nghiệp sản xuất bia. Để chuẩn bị cho quy trình sản xuất bia, hạt đại mạch trải qua
quá trình tạo malt. Quá trình này làm mềm thành tế bào hạt và kích thích sinh tổng hợp các enzyme nội bào
chuyển hóa các chất trong hạt. Các hạt đại mạch trong quá trình sản xuất malt được duy trì và kiểm sốt
chặt chẽ các thơng số chất lượng để đảm bảo hiệu quả chế biến và chất lượng sản phẩm cuối cùng. Bài báo
cung cấp kiến thức kiểm soát chất lượng trong quá trình sản xuất malt, các vấn đề giúp cải thiện chất lượng
của malt nhằm đa dạng dòng sản phẩm với nhiều phương pháp, cơng nghệ mới.
Từ khóa: Chất lượng malt, đại mạch, đặc điểm sinh hóa, quá trình ươm mầm.
1. TỔNG QUAN ĐẠI MẠCH VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT MALT
1.1 Tổng quan đại mạch
Đại mạch, tên khoa học Hordeum vulgare, là nguyên liệu cung cấp tinh bột cần thiết cho quá trình sản xuất
bia. Tinh bột được chuyển hóa thành chất hịa tan có thể lên men
được. Đại mạch được chia thành hai loại: đại mạch hai hàng (gieo
vào mùa xuân) và đại mạch sáu hàng (gieo và mùa đông) (Hertrich
J 2013). Tuy nhiên, trong công nghiệp sản xuất bia chủ yếu dùng đại
mạch hai hàng.
Đại mạch hai hàng (Hordeum distichon) có hạt to đồng đều, vỏ mỏng
và sọc mảnh. Loại đại mạch này có hàm lượng chất tan nhiều, ít vỏ
và ít các chất polyphenol cũng như chất đắng nên thường được lựa
chọn để sản xuất malt phục vụ cho các nhà máy bia (Trần Công Tước
2016).

351

Hình 3. Đại mạch 6 hàng (trái)
và đại mạch 2 hàng (phải)


Bảng 1. Thành phần hóa học tính theo khối lượng khô trong đại mạch
Tổng số carbohydrate

70,0 – 85,0 %

Các chất vô cơ

2,0 – 4,0 %

Protein

10,5 – 11,5 %

Chất béo

1,5 – 2,0 %

1.2 Quy trình sản xuất malt
Các chất có cấu trúc phức tạp như: tinh bột, protein, acid nucleic,… được chuyển hóa thành các chất thấp
phân tử dễ hịa tan như: đường đơn giản, dextrin bậc thấp, acid amin, nucleotic, chất khoáng và vitamin
nhờcác enzyme thủy phân sinh ra trong q trình ươm hạt (Hồng Đình Hịa 2002).

Quy trình sản xuất malt bắt đầu bằng việc làm sạch tách rác, tách sạn, loại bỏ kim loại; sau đó được sàng
phân loại cỡ hạt và mang lưu trữ ở trạng thái yếm khí. Bắt đầu sản xuất malt từ cơng đoạn ngâm hạt trong

352


nước nhằm tăng độ ẩm của hạt đại mạch từ 12% đến khoảng 43% (Trần Công Tước 2016), phôi hoạt động
trao đổi chất sinh tổng hợp acid gibberellic – hoạt động như chất xúc tác cho quá trình sản xuất của các
enzyme thủy phân. Trong giai đoạn này, cần kiểm sốt khơng khí để giảm sự phát triển vi sinh vật kỵ khí,
gây chua (Briggs và cộng sự 2004). Sau khi đạt độ ẩm yêu cầu, tiến hành quá trình ươm mầm để phôi phát
triển thành rễ và mầm. Bên cạnh đó, sinh tổng hợp và hoạt hóa hệ enzyme thủy phân nội bào, chuyển hóa
các hợp chất phức tạp trong hạt. Tiếp theo, hạt sau ươm mầm mang sấy nhiệt độ tăng từ 50-850C trong
khoảng 21h, hạt đạt độ ẩm 4%. Sau sấy, tách mầm và thu được malt (Poutanen và cộng sự 2020).
2. ĐẶC ĐIỂM SINH HÓA CỦA ĐẠI MẠCH ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG MALT
2.1 Thành phần protein
Các loại hạt có hàm lượng protein cao thường khơng được mong muốn bởi vì nó hạn chế sự phân hủy tinh
bột do enzyme cản trở sự tiếp cận của các enzyme thủy phân, thời gian ngâm lâu hơn và do đó dẫn đến
chiết xuất malt kém (Brennan và cộng sự 1996). Hàm lượng protein cao trong malt giúp tăng cường ổn
định bọt (Fox và cộng sự 2003).. Tuy nhiên, lượng protein thấp làm giảm acid amin lên men sản xuất bia.
Do đó, để đáp ứng các yêu cầu về chất lượng của malt, hạt đại mạch phải có hàm lượng protein phù hợp.
Đối với tất cả các loại bia, giá trị protein vượt quá 12% là dấu hiệu về sự hình thành cặn trong bia (Deme
và cộng sự 2020). Dựa vào độ hịa tan, có thể chia protein đại mạch thành bốn loại: globulin (tan trong
muối), albumin (tan trong nước), hordein hay prolamin (tan trong rượu), và glutelin (không chiết xuất bằng
một trong hai dung môi). Một số chất thường được sử dụng trong sản xuất bia để loại bỏ các protein hoạt
động tạo cặn này như silica, tannin và prolyl endoprotease. Hordein độc hại đối với những người tiêu thụ
bia nhạy cảm với gluten. Các loại bia không chứa gluten phải chứa hàm lượng hordein dưới 10 mg/kg
(Taylor và cộng sự 2006).
2.2 Thành phần carbohydrate
Carbohydrate chiếm khoảng 80% hạt đại mạch. Ở giai đoạn ươm mầm, các enzyme thủy phân tinh bột được
tạo ra, giải phóng và sau đó được kích hoạt. Sau q trình nghiền, malt được đường hóa, các chuỗi
amylopectin bị phân cắt ngắn hơn và các chuỗi amylose dài bị phân cắt nhanh chóng thành glucose, maltose
và maltotriose (Quek và cộng sự 2019), sẽ được lên men để tạo ra ethanol bằng men. Dựa trên hàm lượng
amylose, tinh bột trong hạt đại mạch có thể được phân loại thành dạng sáp (95-100% amylopectin và <5%

amylose), bình thường (∼25-27% amylose), và loại amylose cao (> 35%) (Shu và cộng sự 2014).

353


2.3

Hệ enzyme thủy phân

Một trong những ứng dụng thiết yếu của enzyme trong thực phẩm ngành công nghiệp sản xuất bia. Mục
đích của sự ươm mầm trong q trình sản xuất mạch nha là sản xuất enzyme thủy phân trong hạt, có thể
được phân thành ba nhóm chính: enzyme thủy phân thành tế bào (arabino xylanase và β-glucanase),
enzyme thủy phân tinh bột (α-amylase, β-amylase, dextrinase, α-glucosidase) và enzyme phân giải
protein. Lượng nội sinh tổng hợp các enzyme phụ thuộc vào mức acid gibberellic và sự đáp ứng của lớp
aleurone đối với hormone. Các loại enzyme và hoạt động được trình bày qua hình 3.
3. ỨNG DỤNG CỦA MALT TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
Malt rất giàu chất dinh dưỡng: chứa 16- 18% các chất thấp phân tử dễ hòa tan, chủ yếu là đường đơn giản
dextrin bậc thấp, các acid amin, chất khống, vitamin và đặc biệt có hệ enzyme phong phú, chủ yếu là α, β
– amylase và protease. Chính vì thế, malt được ứng dụng nhiều trong cơng nghiệp thực phẩm như: chế biến
bột dinh dưỡng cho trẻ em, đồ uống tổng hợp cho người già và phụ nữ mang thai, làm tác nhân đường hóa
trong sản xuất kẹo mạch nha, tác nhân dịch hóa trong cơng nghệ sản xuất rượu cồn,… (Nguyễn Thị Hiền
và cộng sự 2007). Tuy nhiên, malt vẫn là ngun liệu có tính chất truyền thống trong sản xuất bia. Là một
loại đồ uống lên men, bia có thể có tác dụng có lợi đối với tiêu hóa, sự cân bằng của hệ vi sinh vật đường
ruột, hàng rào ngăn ngừa rối loạn sinh học (Bell và cộng sự 2018, Marco và cộng sự 2017).
Bên cạnh đó, các loại bia khơng cồn và ít cồn đang được tiêu thụ đáng kể. Đặc điểm cảm quan của các loại
bia này rất giống với các loại bia có cồn. Sản phẩm bia khơng cồn hay nồng độ cồn thấp sẽ làm giảm ảnh
hưởng đến hoạt động thần kinh người dùng. Ngoài ra, giá trị dinh dưỡng cao và ít calo của chúng làm cho
354

những loại đồ uống này trở thành một sự thay thế tuyệt vời cho nước ngọt có ga (Osorio-Paz và cộng sự
2019).
Ứng dụng bã malt trong quá trình lên men chìm Bacillus subtilis. Bã malt là chất thải phổ biến hoặc sản
phẩm phụ từ các ngành sản xuất bia sau quá trình sản xuất bia và xay xát malt đại mạch. Bacillus subtilis
RB14 được sử dụng để nghiên cứu sự phát triển của vi sinh vật và sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp
như kháng sinh lipopeptide iturin A trong bã mạch nha (Khan và cộng sự 2009).
4. KẾT LUẬN
Để nâng cao hiệu quả và năng suất sản xuất bia, malt có hoạt tính enzyme và giá trị chiết xuất cao là điều
cần thiết. Chất lượng malt phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm hình dạng, kích thước, tính đồng nhất, trọng
lượng, độ cứng, protein, carbohydrate, hệ enzyme, độ ẩm,… ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng malt. Do
đó, các nhà sản xuất bia ln tìm cho mình một sản phẩm malt chất lượng cao để duy trì chất lượng trong
suốt quá trình sản xuất, mang lại kinh tế ổn định. Bài đánh giá cung cấp kiến thức nhằm mang lại lợi ích
cho các nhà sản xuất malt và nấu bia để đạt được loại bia chất lượng cao.
Hiện tại, Việt Nam và các nước trên thế giới đã áp dụng nhiều phương pháp, công nghệ khác nhau tạo ra
nhiều thương hiệu nổi tiếng. Bên cạnh đó, trên thị trường đang xuất hiện các loại đồ uống mới từ malt, đáp
ứng nhu cầu của thị trường là thưởng thức các loại bia với hương thơm và hương vị khác biệt. Tuy nhiên,
cần nghiên cứu thêm để nâng cao cơ hội kinh doanh và gia tăng giá trị của malt.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Hertrich J (2013) Topics in brewing: malting barley. MBAA TQ 50(1): 29–41.
[2] Trần Công Tước (2016) Sản xuất bia lý thuyết và thực hành.
[3] Hồng Đình Hịa (2002) Cơng nghệ sản xuất malt và bia.
[4] Briggs, D. E., Brookes, P. A., Stevens, R. B. C. A., & Boulton, C. A. (2004). Brewing: Science and
practice (1st ed.). Woodhead Publishing Limited and CRC Press LL.
[5] Poutanen, K. S. (2020). Cereal raw material pretreatment. In A. Perdon, S. Schonauer, and K. Poutanen
(Eds.), Breakfast cereals and how they are made: Raw materials, processing, and production (pp. 97–
107). Elsevier
[6] Brennan, C. S., Harris, N., Smith, D., & Shewry, P. R. (1996). Structural differences in the mature
endosperms of good and poor malting barley cultivars. Journal of Cereal Science, 24(2), 171–177.
[7] Fox, G. P., Panozzo, J. F., Li, C. D., Lance, R. C. M., Inkerman, P. A., & Henry, R. J. (2003). Molecular
basis of barley quality. Australian Journal of Agricultural Research, 54(11–12), 1081–1101.

[8] Deme, G. D., Asfaw, B. T., & Gari, M. T. (2020). Evaluation of malting potential of different barley
varieties. Journal of Water Pollution & Purification Research, 6(3), 24–35.
[9] Taylor, J. R. N., Schober, T. J., & Bean, S. R. (2006). Novel food and non-food uses for sorghum and
millets. Journal of Cereal Science, 44(3), 252–271.

355


[10] Quek, W. P., Yu, W., Tao, K., Fox, G. P., & Gilbert, R. G. (2019). Starch structure-property relations
as a function of barley germination times. International Journal of Biological Macromolecules, 136,
1125–1132.
[11] Shu, X., & Rasmussen, S. K. (2014). Quantification of amylose, amylopectin, and Ỵ2-glucan in search
for genes controlling the three major quality traits in barley by genome-wide association studies.
Frontiers in Plant Science, 5, 197.
[12] Nguyễn Thị Hiền, Lê Thanh Mai, Lê Thị Lan Chi, Nguyễn Tiến Thành, Lê Viết Thắng (2007) Khoa
học – Công nghệ malt và bia.
[13] Bell, V., J. Ferrao, L. Pimentel, M. Pintado, and T. Fernandes. 2018. “One Health, Fermented Foods,
and Gut Microbiota.” Foods 7 (12).
[14] Marco, M. L., D. Heeney, S. Binda, C. J. Cifelli, P. D. Cotter, B. Foligne, M. Ganzle, R. Kort, G.
Pasin, A. Pihlanto, E. J. Smid, and R. Hutkins. 2017. “Health benefits of fermented foods: microbiota
and beyond.” Curr Opin Biotechnol 44:94–102.
[15] Osorio-Paz, I., Brunauer, R., & Alavez, S. (2019). Beer and its non-alcoholic compounds in health and
disease. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 1–14.
[16] Khan, A. W., Rahman, M. S., & ANO, T. (2009). Application of malt residue in submerged
fermentation of Bacillus subtilis. Journal of Environmental Sciences, 21, S33–S35.

QUALITY ATTRIBUTES MALT AND MALT APPLICATION IN
FOOD INDUSTRY
Phan Phuoc Thanh, Le Thi Ngoc Mai
Institute of Applied Science, Ho Chi Minh City University of Technology

(HUTECH)
Instructor: MSc. Tran Thi Ngoc Mai
SUMMARY
Barley is a whole grain that was first grown around 10,000 years ago in Ethiopia. It has a nutty flavor and
is perhaps the most nutrient-dense grain of all. Therefore, barley grain has been widely applied in the
beverage industry, especially in beer production. To prepare for the brewing process, barley seeds undergo
a process of germinating then drying. This process softens the granulosa cell wall and stimulates the
biosynthesis of intracellular enzymes that metabolize the granules. Barley grains in the malt production
process need to maintain and strictly control quality parameters to ensure processing efficiency and final
product quality. The article provides knowledge about quality control in the malt production process, the

356


issues to help improve the quality of malt in order to diversify product lines with many new methods and
technologies.
Keywords: Barley, biochemical characteristics, enzymes, quality control, malt.

357