Hương thơm trong sản phẩm bia

Hương bia

CHTP2009 - 2011

PHẦN I

LỜI MỞ ĐẦU
Bia là loại đồ uống có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao và
độ cồn thấp, mùi vị thơm ngon và bổ dưỡng. Uống bia với một lượng thích hợp
không những có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa mà còn giảm được
sự mệt mỏi sau những ngày làm việc mệt nhọc, có tác dụng giải khát, ngoài ra
nó còn chứa Vitamin B1, B2, PP và rất nhiều axit amin cần thiết cho cơ thể.
Năng lượng thu được khi sử dụng 0.5l bia tương dương với ăn 100g bánh mỳ,
300ml rượu vang 12o cồn, 300g khoai tây. Một lít bia mạng lại cho người sử
dụng khoảng 400 – 500 kcal. Ở Việt Nam, bia ngày càng được ưa chuộng và
sản phẩm của bia cũng ngày càng đa dạng. Chất lượng của các loại bia, cũng
như các sản phẩm bia ngày càng được chú trọng hơn. Các doanh nghiệp trong
nước và nước ngoài ở Việt Nam cũng đang cố gắng đẩy cao hơn chất lượng bia
của mình.
Bia được chế biến từ malt đại mạch, nguyên liệu thay thế (gạo,..), hoa
houblon, nước, nấm men. Hương thơm và vị của bia là do các hợp chất chiết từ
nguyên liệu, từ các quá trình lên men dịch đường sinh ra CO 2, rượu và các sản
phẩm lên men khác.
Bài tiểu luận của em xin đề cập đến “Hương thơm trong sản phẩm
bia”.

1


Hương bia

CHTP2009 - 2011

PHẦN II

NỘI DUNG
I. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA:

=
Malt

Nước

Hoa Huplon

1.1. Malt đại mạch
Malt là tên gọi của ngũ cốc nảy mầm (đại mạch, tiểu mạch, hạt gạo, thóc gạo,
thóc mếm). Tuy nhiên ở Việt Nam chưa trồng được đại mạch, do đó phải nhập
malt từ nước ngoài nên chi phí sản xuất tăng lên.
1.2. Nguyên liệu thay thế

Trong sản xuất bia việc dùng thế liệu thay cho malt tùy thuộc vào điều
kiện chủ quan và khách quan, có thể nhằm mục đích hạ giá thành sản phẩm tạo
ra các sản phẩm bia có mức chất lượng khác nhau. Cải thiện một vài tính chất
của sản phẩm,theo đơn đặt hàng của người tiêu dùng.
* Trong nhà máy bia sài gòn hiện nay sử dụng thế liệu là gạo (chiếm 30%)
1.3. Hoa houblon
2


Hương bia

CHTP2009 - 2011

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản đứng thứ 2 (sau đại mạch) của công
nghệ sản xuất bia. Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc
trưng làm tăng khả năng tạo và giữ bền bọt, làm tăng độ bền keo và độ ổn định
thành phần sinh học của sản phẩm. Do những đặc tính cực kì đặc biệt như vậy
nên hoa houblon vẫn giữ một vai trò độc tôn và là nguyên liệu không thể thay
thế trong ngành sản xuất bia.
1.4. Men bia
Đã từ lâu, trong ngành sản xuất bia, các giống nấm men đựơc chia thành
2 nhóm:
a- nhóm nấm men nổi với các đặc tính :
- Nhiệt độ lên men: 10÷250C
- Lên men mạnh, quá trình lên men xảy ra trên bề mặt của môi trường
- Khi quá trình lên men kết thúc, các tế bào kết chùm, chuỗi, tạo thành lớp dày
trên bề mặt cùng với bọt bia, bia tự trong chậm.
- Khả năng lên men đừơng tam (rafinase) kém (chỉ đạt 33%).
b- Nhóm nấm men chìm với các đặc tính:
- Nhiệt độ lên men:0÷100C
- Quá trình xảy ra trong lòng môi trừơng nên khả năng lên men tốt.
- Có khả năng lên men hoàn toàn (vì có thể lên men đường rafinosse hoàn
toàn).
- Khi lên men xong, các tế bào kết thành chùm hoặc chuỗi kết lắng xuống đáy
thùng lên men rất nhanh, nhờ vậy bia chóng tự trong hơn hên men nổi.
1.4. Nước
Nước là một trong những nguyên liệu chính để sản xuất bia. Trong thành
phầ bia nước chiếm từ 87% - 90%. Nước được dùng trong tất cả các công đoạn
sản xuất bia. Vì vậy thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng trực tiếp đến
sản phẩm cuối cùng là bia. Cho nên nước dung sản xuất bia đều phải xử lý dù

lấy ở giếng khoan hay từ hệ thống cấp nước sinh hoạt. Tùy theo công đoạn
khác nhau mà yêu cầu về chất lượng nước cũng khác nhau.
1.5. Các chất phụ gia trong công nghệ sản xuất bia
Trong công nghệ sản xuất bia, ngoài những nguyên liệu không thể thiếu được
như malt, houblon, men, người ta còn dùng đến một số nguyên liệu hay hóa
chất phụ. Tùy theo yêu cầu kỹ thuật, công nghệ, mà những nguyên phụ liệu
hoặc các hóa chất này được sử dụng với hàm lượng khác nhau.
II. TỔNG QUAN VỀ CÁC CHẤT TẠO HƯƠNG TRONG BIA
Trong bia có chứa rất nhiều cấu tử, đó là sản phẩm của tất cả các quá
trình lý hóa sinh xảy ra trong quá trình sản xuất bia. Nồng độ của các chất đó,
đặc biệt là các cấu tử tạo hương, có vai trò cực kỳ quan trọng đến chất lượng
của bia thành phẩm. Mùi vị đặc trưng cho tính chất cảm quan của bia rất phức
3


Hương bia

CHTP2009 - 2011

tạp. Những chất tạo hương có lợi cho tính chất cảm quan của bia là những sản
phẩm chuyển hóa trong tế bào và được giải phóng trong quá trình lên men như
rượu bậc cao, este, chúng đặc trưng cho mùi vị dễ chịu của bia tươi. Tuy nhiên
nồng độ của chúng phải nằm trong một giới hạn nhất định. Nếu vượt quá
ngưỡng đó, các thành phần này có thể tạo ra mùi vị lạ, khó chịu cho bia. Một
số các chất không có lợi cho tính chất cảm quan của bia được tạo thành trong
quá trình lên men như là diaxetyl, hydrosunphua, axetaldehyd và mercaptan.
Nếu hàm lượng các chất đó cao người ta nói rằng bia có mùi vị non. Những
thành phần này giảm dần trong quá trình tàng trữ. Các loại bia khác nhau thì có
hàm lượng các chất tạo hương khác nhau, đặc trưng cho từng loại bia.
Các loại bia

Bia không Bia nhạt Bia nâu *
Bia vàng
Thành phần
lọc
màu *
**
Etanol (%V/V)
2 – 8.9
3.4 - 4
2.1 - 4.5
2.8 - 3.2
1- Propanol (mg/l)
13 - 60
31 - 48
17 - 29
5 - 10
2- Metylpropanol (mg/l)
11 - 98
18 - 33
11 - 33
6 - 11
Active- amyl alcohol (mg/l) 9 – 41
14 - 19
8 - 22
8 - 16
Izoamyl alcohol (mg/l)
33 - 169
47 - 61
28 - 77
32 - 57

Phenyletanol (mg/l)
20 - 55
36 - 53
19 - 44
25 - 32
Etyl axetat (mg/l)
11- 69
14 - 23
9 - 18
8 - 14
Izoamyl axetat (mg/l)
1 – 4.9
1.4 - 3.3 0.4 - 2.6
1.5 - 2
Axetaldehyd (mg/l)
0.5 - 10
3.8 - 38.8 2 - 18
2.3 - 28.2
Diaxetyl (mg/l)
0.02 - 0.07 0.06 - 0.3 0.05 - 0.2
0.02 - 0.08
Ghi chú:
* : lên men nổi
**: lên men chìm
Người ta căn cứ vào nồng độ của mỗi chất tạo hương và ngưỡng cảm
nhận của nó để đánh giá đến mức độ ảnh hưởng đến chất lượng của bia. Cụ
thể:
* Các thành phần hương thứ nhất: (lớn hơn 2 FU)
 Rượu etylic
 CO2

 Các hợp chất đắng của hoa houlon
* Các thành phần hương thứ 2 ( từ 0.5 – 2 FU)
 Các chất bay hơi
 Các este hương chuối ( ví dụ Izoamyl axetat)
 Các este hương táo ( etyl hexanoat)
 Rượu bậc cao ( ví dụ Izoamyl alcohol)
 Các axit béo C6, C8, C10
 Etyl axetat

4


Hương bia

CHTP2009 - 2011

 Axít butyric và axit izovaleric.
 Axít phenyl axetic.
 Polyphenol.
 Hàng loạt các axit, đường, cấu tử hoa houblon
* Các thành phần hương thứ 3( 0.1-0.5 FU)
 2-phenyl axetat
 Izovaleraldehyt, methylonal, axetoin.
 4- Ethylguaiacol, gamma-valerolacton
*Các thành phần hương nền (dưới 0.1 FU)
 Là các thành phần hương còn lại trong bia.
III. CÁC CHẤT TẠO HƯƠNG CỤ THỂ VÀ NGUỒN GỐC CÁC CHẤT
TẠO HƯƠNG ĐÓ:

Có thể thấy, các este như etyl axetat, rượu bậc cao thuộc nhóm đơn vị

hương thứ 2 đơn vị hương từ 0.5-2 FU. Do vậy, hàm lượng của chúng trong bia
đóng vai trò quan trọng vào việc tạo nên tính chất đặc trưng của bia sản phẩm.
1. Rượu etylic và rượu bậc cao
Rượu etylic là sản phẩm chính của quá trình lên men bia và cũng là
thành phần có ý nghĩa quan trọng nhất đối với chất lượng bia thành phẩm.

5


Hương bia

CHTP2009 - 2011

Trong quá trình lên men, các loại đường chuyển hóa theo con đường glucolytic
(EMP) thành axit pyruvic. Sau đó axit pyruvic được loại cacboxyl, tạo thành
CO2 và axetaldehyt. Trong điều kiện thiếu oxy, thì axetaldehyt chuyển thành
rượu etylic.
Ngoài rượu etylic, sản phẩm chính của quá trình lên men còn có nhiều
loại rượu bậc cao khác được tìm thấy trong bia. Rượu bậc cao có nguồn gốc từ
xêto axit.Các xêto axit này được tạo thành bằng cách chuyển hoặc loại nhóm
amin của các axit amin hoặc bằng cách tổng hợp từ hydratcacbon trong dịch
đường. Sau đó xêto axit được decacboxyl hóa thành aldehyt tương ứng và tiếp
tục được khử thành rượu bậc cao nhờ NAD dehyrogenasa. Theo cách này rượu
bậc cao được tạo thành có ít hơn 1 cacbon so với axit amin tạo ra nó. Tuy
nhiên, một số rượu bậc cao như propanol được tạo thành bằng quá trình tổng
hợp sinh học vì axit amin tương ứng là α-ketobutanoic không có trong dịch
hèm. Mối liên quan giữa các axit amin, các xêto axit tương ứng với các loại
rượu bậc cao được trình bày trong bảng sau:
Rượu bậc cao, aldehyt, xêto axit và axit amin tương ứng
Rượu bậc cao

Aldehyt
Xêtô axit
Axit amin
Propanol
Propionaldehyt Axit α-ketobutyic
Α-aminobutyric
Izobutanol
Izobutylaldehyt Axit keto izovaleric
Valin
Izoamyl alcohol Izovaleraldehyt Axit keto izocaproic
Lơ xin
2 metyl butanol 2 metyl butanal Axit α-keto β metyl valeric Izo lơxin
Tyrozon
Hydroxyphenyl
Tyrozin
Trong bia có nhiều loại rượu bậc cao quan trọng, bao gồm 2-metyl
propanol, izobutanol, 2pentanol, 2-metyl butanol, 3-metyl butanol, 2-phenyl
etanol.
Hàm lượng và ngưỡng cảm nhận của một số loại rượu trong bia
TT Các loại rượu
Hàm lượng (mg/l)
Ngưỡng cảm nhận (mg/l)
1
Etanol
35 000-50 000
14 000
2
2 metyl butanol 8-30
65
3

Izoamyl alcohol 30-70
70
4
2 phenyl etanol
10-60
125
2. Este
2.1. Sự hình thành và vai trò quan trọng của este đối với hương bia
Este là nhóm chất thơm quan trọng nhất trong số các hợp chất bay hơi
của bia. Chúng mang lại mùi hương tương tự mùi “ quả”, mùi “ dung môi” và
góp phần tạo nên hương vị đặc trưng cho bia. Hơn 90 loại este trong bia trong
đó có etyl axetat, etyl caproat, etyl caprylat và phenyl etyl axetat đóng vai trò
quan trọng.
Mùi hương, nồng độ, ngưỡng cảm nhận của một số este trong bia

6


Hương bia

Hợp chất

CHTP2009 - 2011

Mùi hương

Nồng
(mg/l)

độ Ngưỡng

cảm nhận
(mg/l)
Etyl axetat
Mùi dung môi, mùi quả, ngọt
8-47.6
30
2-butyl axetat
Mùi sơn nhựa
2
12
2-metylpropyl axetat Mùi chuối, mùi quả ngọt
0.01-0.25
1.6
2-metylbutyl axetat
Mùi chuối, mùi quả
0.6-4
1.2
3-metylbutyl axetat
Mùi chuối, mùi dung môi, mùi 0.6-6.6
0.6
táo
2-phenyl axetat
Mùi hoa hồng, mùi táo
0.05-2
3
Etyl butanoat
Mùi đu đủ,mùi bơ, mùi táo
0.04-0.2
0.4
Etyl 2-metyl-butanoat Mùi quả, mùi kẹo hương nho 0.001-0.015 0.2

nhân tạo.
Etyl 3-metyl-butanoat Mùi quả, mùi nho
0.005-0.2
0.018
Etyl hexanoat
Mùi táo, mùi quả, ngọt
0.07-0.5
0.17
Etyl octanoat
Mùi táo, mùi quả, ngọt
0.08-1.5
0.37
Etyl decanoat
Mùi táo, mùi quả, mùi dung 0.01-1
0.57
môi
Etyl đoecanoat
Mùi este
0.015-0.6
2
Etyl tetradecanoat
Mùi dầu thực vật
0.4
2
Metylbutyl hexanoat Mùi dung môi
0.001-0.21 0.9
Metylbutyl octanoat
Mùi quả, mùi cam, mùi dào
0.008-0.42 2
Các chất khác nhau tạo cho bia mùi hương khác nhau, các este gốc

axetat góp phần tạo ra mùi chuối, trong khi đó các este gần nhóm etyl tạo ra
mùi táo. Nói chung nồng độ các este gốc axetat cao hơn nhiều so với este gần
nhóm etyl. Trong nhóm đầu nên etyl axetat là este nhiều nhất, sau đó là 2metyl axetat và 3- metyl butyl axetat. Đặc biệt 2-metyl propyl axetat, 2-metyl
butyl axetat và 3-metyl butyl axetat tạo cho bia mùi hương chuối rất rõ rệt,
trong khi đó 2-phenyl axetat lại có mùi hoa quả .Các este chủ yếu tạo mùi táo
là etyl hexanoat, etyl octanoat và etyl decanoat. Thường các este này có mặt
với nồng độ thấp hơn các este tạo hương chuối do các axit béo chuối trung bình
có số lượng thấp trong dịch lên men.
Trong bia lên men chìm chỉ có hàm lựợng izoamyl axetat đạt tới ngưỡng
cảm nhận. Hơn thế nữa, trong thực tế hầu hết các este có mặt trong bia ở các
nồng độ gần ngưỡng cảm nhận của chúng. Điều này giải thích tại sao khi chỉ có
một sự thay đổi nhỏ của nồng độ các este cũng có ảnh hưởng mạnh đến hương
bia. Hàm lượng các este trong 33 loại bia thương mại đã được khảo sát trong
bảng dưới đây:
7


Hương bia

CHTP2009 - 2011

Hàm lượng các este trong 33 loại bia thương mại trên thế giới
Este
Etyl axetat
Izoamyl axetat
Etyl caproat
Etyl caprilat

Trung bình
(mg/l)

19,26
1,77
0,13
0,19

Lớn nhất
(mg/l)
33,80
3,80
0,19
0,03

Nhỏ nhất
(mg/l)
0,00
0,30
0,05
0,04

Cơ chế hình thành của este trong bia:
Sự tổng hợp este đòi hỏi 2 cơ chất rượu bậc cao và axit cacboxylic, este
có thể được tổng hợp theo phản ứng hoá học phi enzym sau đây:
R’-OH + R-COOH  RCOOR’ + H2O
Tuy nhiên, tốc độ của phản ứng hóa học rất chậm để tạo thành tất cả các
este với hàm lượng lớn trong bia. Do vậy, Nordrtrom đã cho rằng phương thức
chính để hình thành este là phản ứng enzim trong nội bào được xúc tác enzim
acohol axetyltransferaza theo mô hình dưới đây.
acohol axetyltransferaza
R’-OH + R-COO~S.CoA ---------------------------- RCOOR’ + SHCoA
Phản ứng này đòi hỏi năng lượng cung cấp bởi mối liên kết thioeste của

đồng cơ chất Axetyl CoA. Các Axetyl CoA chủ yếu là các Axetyl CoA, hợp
chất được tạo thành bằng quá trình oxy hóa khử decacboxyl hóa axit pyruvic
hoặc hoạt hóa trực tiếp axit axetic với ATP. Hầu hết các axetyl CoA được tạo
thành bằng quá trình oxy hóa khử decacboxyl hóa axit pyruvic, trong khi đó
các Axyl CoA còn lại có nguồn gốc từ phản ứng Coenzim A tự do ( SHCoA)
được xúc tác bởi enzim Axyl CoA synthaza (quá trình trao đổi chất axit béo).
Sự hoạt hóa acetyl/ axyl như sau:
Phản ứng pyruvat dehydrogenaza:
CH3COCOH + NAD+ + CoASH  CH3CO~SCoA + NADH + H+ + CO2
Phản ứng gắn CoA với axit béo:
R-COOH + ATP + CoASH  R-CO~SCoA + AMP + PPi
Phản ứng tổng hợp axit béo:
R-CO~SCoA + HOOCCH2 CO~SCoA + 2NADPH + H+  R-C2H4-CO~SCoA
+CoASH + 2NADP+ + CO2 + H2O.
Các axit béo được hoạt hóa bằng cách kết hợp với CoASH để tạo thành
axyl axit béo ( phổ biến nhất là axetyl SCoA cảu axit axetic và CoASH).Các
axyl axit béo đó phản ứng với rượu bậc cao để tạo thành este nhờ xúc tác của

8


Hương bia

CHTP2009 - 2011

enzim tổng hợp acohol axyltransferaza (AATaza) hoặc este axetat nhờ acohol
axyltransferaza.
Nếu như dịch đường chứa một số axit béo và rượu etylic riêng biệt thì sự
ức chế cạnh tranh có thể xảy ra và do vậy một số este có thể được tạo thành
nhiều hơn so với loại khác. Ngoài etyl axetat được tạo thành từ 2 cơ chất có

mặt nhiều nhất trong bia là rượu etylic và axit axetic, tốc độ sản xuất các este
gốc axetat khác phụ thuộc vào hàm lượng các rượu bậc cao tương ứng. Trong
khi đó sự hình thành của các este gắn với nhóm etyl phụ thuộc vào hàm lượng
của các axit tương ứng. Ngoài enzim tổng hợp este còn có các enzim thủy phân
este (esteraza). Nó thủy phân este thành rượu bậc cao và axit. Sự thủy phân các
este gốc axetat bằng esteraza chậm hơn rất nhiều so với các este gắn với nhóm
etyl khác. Điều này giải thích tại sao este gốc axetat lại xuất hiện trong bia với
hàm lượng lớn.
Các este có tính thơm được tạo ra bên trong các tế bào nấm men đang
lên men. Bị hòa tan trong lipit, các este gốc axetat khuếch tán nhanh qua màng
tế bào vào trong môi trường lên men. Không giống với các este gốc axetat, tỉ lệ
các este gắn với nhóm etyl được giải phóng vào môi trường bị giảm xuống theo
chiều hướng tăng lên của mạch cacbon: 100% đối với etyl caproat, 54-68% đối
với etyl caprylat và 8-17% đối với etyl caprat. Các este gắn với nhóm etyl
mạch dài hơn nằm lại hoàn toàn trong tế bào nấm men. Một số nghiên cứu cho
rằng, sự phân bố của các este giữa môi trường và tế bào phụ thuộc vào loài
nấm men được sử dụng, theo đó các tế bào S.pastorianus giữ lại các este được
tạo thành nhiều hơn so với nấm men nổi S.cerevisiae. Hơn thế nữa, sự phân bố
của các este giữa các tế bào nấm men và môi trường còn phụ thuộc vào nhiệt
độ. ở nhiệt độ thấp, số lượng các este được giữ lại trong tế bào nhiều hơn số
lượng các este được giải phóng ra ngoài môi trường.
2.2. Các nhân tố tham gia vào quá trình tổng hợp este trong quá trình lên
men
Cơ chất Axyl CoA ( chủ yếu là axetyl CoA).
Cùng với rượu, cơ chất axyl CoA là cơ chất của phản ứng tạo thành este.
Những mô hình đầu tiên nghiên cứu về este trong quá trình lên men bia đều
quan tâm tới sự sẵn có của cơ chất Axetyl CoA. Bởi vì vị trí trung tâm của nó
trong các quá trình trao đổi chất của tế bào, hàm lượng axetyl CoA trong tế
bào nấm men được coi là nhân tố chính điều khiển sự tổng hợp các este gốc
axetat. Các thông số như: nhiệt độ, axit béo không no, oxy hòa tan và nitơ bổ

sung có thể gây ra những ảnh hưởng khác nhau tới sự tạo thành este do thay
đổi hàm lượng axetyl CoA cung cấp cho tổng hợp este. Nói tóm lại , bất cứ yếu
tố nào làm tăng hàm lượng axetyl CoA cũng có thể làm tăng sự hình thành
este. Tuy nhiên mô hình này không phù hợp để giải thích thỏa đáng ảnh hưởng
9


Hương bia

CHTP2009 - 2011

của glucoza bổ sung và áp suất lên men thấp. Cả hai tác nhân này đều làm gia
tăng sự phát triển của nâm men trong quá trình tạo thành este.
Rượu bậc cao.
Nhiều nghiên cứu cho thấy sự sẵn có của rượu bậc cao có thể là tác nhân
kích thích chính đối với sự tổng hợp este. Calderbank (1994) đã bổ sung 3metyl butanol với hàm lượng 400mg/l vào dịch hèm 10.5 0P được lên men bởi
chủng nấm men S.cerevisiae NCYC 1681 thì hàm lượng izoamyl axetat tăng
lên 7 lần, đạt 17.6mg/l. Trong khi đó việc bổ sung này không ảnh hưởng tới sự
tạo thành các este khác như etyl axetat, isobutyl axetat và etyl hexanoat cũng
như không ảnh hưởng tới các thông số lên men khác (nông độ chất khô, pH của
dịch đường, sức sống và số lượng tế bào nấm men). Khi tăng hàm lượng 3metyl butanol lên đến 800mg/l thì khồng có sự gia tăng đáng kể nào của
izoamyl axetat so với bổ sung 400mg/l. Tuy nhiên khi bổ sung 3-metyl butanol
với hàm lượng 400mg/l hoặc 800mg/l vào dịch đường 8.5 0P thì hàm lượng
izoamyl axetat tăng lên 17 lần và 20 lần tương ứng. Qua nghiên cứu này cho
thấy việc bổ sung rượu bậc cao có ảnh hưởng tới sự tạo thành các este tương
ứng.
Mặc dù vậy, ảnh hưởng của một số nhân tố đối với sự tổng hợp các este
không chỉ giải thích một cách thỏa đáng chỉ nhờ vào sự sẵn có của rượu bậc
cao. Chẳng hạn, nồng độ cao của oxy hòa tan và axit béo không no được biết là
làm tăng hàm lượng rượu bậc cao, nhưng lại làm giảm mạnh hàm lượng este.

Bởi vì cả oxy hòa tan và axit béo không no đều được chứng minh là chất gây
ức chế enzim AATaza và gen tổng hợp enzim này. Chính vì vậy mô hình
nghiên cứu thứ 3 đã được thực hiên bởi Tashio Puji (1994,1996) với việc đặt
vai trò của enzim AATaza vào vị trí trung tâm của sự hình thành các este gốc
axetat. Sau đó Vinginia cũng chỉ ra rằng hoạt tính của enzim AATaza diễn ra
theo đúng xu hướng của sự hình thành các este etyl axetat, izoamyl axetat.
Các enzim AATaza và Esuctaza
Rất nhiều enzim khác nhau có liên quan tới sự hình thành của các este gốc
axetat, trong đó enzim được xác định tính chất rõ ràng nhất là alcohol axetyl
transferaza. Đây là một enzim SH, xúc tác cho phản ứng giữa CoA và rượu bậc
cao,phụ thuộc vào ái lực của nó khi phản ứng với hàng loạt các loại rượu bậc
cao khác nhau. Hoạt tính của enzyme này giảm mạnh dưới các điều kiện của
thông khí hoặc bởi sự bổ sung của axit béo không no vào môi trường nuôi cấy.
Ngoài ra, trong tế bào nấm men còn có nhiều enzim khác có liên quan đến
sự hình thành và tích lũy este trong quá trình lên men. Ethanol hexanoyl
transferaza là một enzim xúc tác cho phản ứng tạo thành etyl hexanoat. Người
ta đã chỉ ra rằng sự cân bằng giữa các enzim tổng hợp AATaza và phân giải
esteraza Iah1p, xúc tác cho phản ứng thủy phân este, có thể đóng vai trò quan
trọng đối với sự tích lũy este. Hoạt tính phân giải este của esteraza còn lại trong
10


Hương bia

CHTP2009 - 2011

bia thành phẩm cũng có thể là tác nhân chính làm giảm hàm lượng este, thường
xảy ra trong quá trình tàng trữ.
3. Các hợp chất cacbonyl
Rất nhiều cacbonyl có khả năng tạo hương cao, điều đó khiến chúng trở

thành một nhóm quan trọng của các chất bay hơi trong bia. Các hợp chất
cacbonyl có mùi rất khó chịu như mùi oxy hóa nhưng ở ngưỡng rất thấp. Các
hợp chất cacbonyl được chia thành nhiều nhóm khác nhau dựa vào nguồn gốc,
ảnh hưởng của hương hoặc thành phần hóa học của chúng.
TT
Hợp chất
Mùi hương
Nồng độ Ngưỡng cảm
(mg/l)
nhận (mg/l)
1
Axetaldehit
Mùi lá cây,vỏ táo xanh
1.2-24.4
25
2
Butanal
Mùi dưa hấu
0.03-0.2
1
3
2-Metyl propanal
Mùi dưa hâu, múi chuối
0.02-0.5
1
4
Pentanal
Mùi cỏ
0.01-0.3
0.5

5
2-Metyl butanal
Mùi cỏ tưởi
0.01-0.3
1.25
6
Octanal
Mùi cam
0.001-0.02 0.04
7
Trans-2 nonenal
Mùi cácton, oxy hóa
<0.002
0.00011
8
3-metyl butanal
Mùi chuối xanh,
0.001-0.3 0.6
9
Diaxetyl
Mùi bơ
0.001-0.4 0.1
10
Axetoin
Mùi gỗ
1-10
17
11
2,3-pentanedion
Mùi bơ, mùi quả

0.01-0.15 0.9
12
Hydroxypropanon
Mùi bơ
15-30
70
13
2-Nonanon
Mùi vecni
0.03
0.2
14
Humuladienon
Mùi thảo dược
0.03-0.08 0.1
3.1. Axetaldehyt
Axetaldehyt có nồng độ cao nhất trong bia. Nó được tạo thành trong quá
trình lên men và là cơ chất trung gian trên con đường chuyển hóa các
hydratcacbon thành ethanol. Axetaldehyt tạo thành có thể bị khử tạo thành
ethanol nhờ enzim acohol dehyrogenaza hoặc bị oxy hóa thành axit axetic.
Người ta cho rằng Axetaldehyt tạo cho bia mùi bia non. Những nghiên
cứu gần đây cho thấy không phải chỉ có axetaldehyt mà còn có sự kết hợp giữa
axetaldehyt và diaxetin và hydrosunphua mới tạo nên vị non bia. Do vậy trong
quá trình tàng trữ hàm lượng của các thành phần này giảm xuống dưới ngưỡng
cảm nhận thì bia có hương vị đặc trưng. Sử dụng các tác nhân ổn định, như
chất chống oxy hóa có thể ảnh hưởng đến hàm lượng axetaldehyt, ví dụ sunphit
có thể tạo thành sự kết hợp giữa axetaldehyt và các cacbonyl khác. Nồng độ
axetaldehyt có thể tăng lên trong quá trình thanh trùng bia chai, đặc biệt nếu
như trong chai có một lượng không khí lớn. ở bia chai, trong quá trình bảo
11

Hương bia

CHTP2009 - 2011

quản, nồng độ axetaldehyt có thể thay đổi theo sự oxy hóa, đầu tiên tăng lên và
sau đó giảm xuống.
Cả hai trường hợp nhiễm khuẩn và nấm men đều làm tăng nồng độ
axetaldehyt. Nồng độ axetaldehyt rất cao khi bị nhiễm Zymommonas aerobiae
và điều này đặc biệt quan trọng đối với bia Primed Ale ( của Anh) hoặc các sản
phẩm tương tự, trong đó có glucose hoặc fructose được bổ sung.
Mặc dù ngưỡng cảm nhận của axetaldehyt là 25mg/l nhưng theo nghiên
cứu của Morten được thực hiện ở 22 phòng thí nghiệm với hơn 400 người tham
gia đánh giá cảm quan bia thì ở nồng độ 6 mg/l, mùi đặc trưng của axetaldehyt
đã được phát hiện. Axetaldehyt được tạo thành nhiều (gấp 2 đến 3 lần) khi tình
trạng sinh lý của nấm men kém, gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng bia.
Do vậy, để có thể giữ cho hàm lượng axetaldehyt thấp, ngoài việc giữ cho quá
trình nhân giống và giữ cho quá trình lên men không bị nhiễm các vi sinh vật
nhiễm tạp thì các biện pháp duy trì chất lượng nấm men bia ở tình trạng sinh lý
tốt là rất quan trọng đối với các nhà sản xuất.
3.2. Diaxetyl
Diaxetyl là một hợp chất thuộc loại vicinal diketon (VDK), cả
Diaxetyl( 2,3 butanedion) và 2,3 pentanedion đều tạo nên mùi “bơ” không
mong muốn cho bia. Nhưng ảnh hưởng của Diaxetyl đối với chất lượng bia lại
rất quan trọng vì ngưỡng cảm nhận của nó là 0.1mg/l, thấp hơn 10 lần so với
2,3 pentanedion. Đối với bia lên men sử dụng các chủng men nổi, các hợp chất
vicinal diketon đôi khi lại có ý nghĩa đối với hương vị của sản phẩm nhưng đối
với công nghệ lên men chìm nó tạo nên hương vị rất khó chịu. Một trong
những tiêu chí để đánh giá quá trình lên men đã hoàn thành là hàm lượng

Diaxetyl phải ở dưới ngưỡng cảm nhận.
Sự tạo thành và khử Diaxetyl
Diaxetyl là sản phẩm phụ của con đường tạo thành valin và izolơxin.
Các axit α axetohydroxy( bao gồm axit α axetohydroxybutyric và α
axetolactat), những chất trung gian của con đường tổng hợp nói trên được tiết
ra ngoài môi trường lên men. ở đây diễn ra quá trình decacboxy-oxy hóa tự
phát chuyển axit α axetohydroxybutyric tạo thành 2,3 pentanedion và α
axetolactat thành diaxetyl. Sau đó diaxetyl được nấm men khử thành axetoin và
2, 3 pentanedion thành diol tương ứng. Qúa trình khử này kéo dài trong suốt cả
quá trình lên men phụ cho đến khi nồng độ diaxetyl xuống dưới mức cảm nhận.
Axetoin và 2,4 pentanodion là những chất có ngưỡng cảm nhận cao hơn rất
nhiều so với diaxetyl do vậy sản phẩm bia cuối cùng có hương vị chấp nhận
được.
Sự tạo thành diaxetyl xảy ra chủ yếu ở pha sinh trưởng của nấm men.
Nồng độ diaxetyl tạo thành cực đại thường tương ứng với mật độ cực đại của
nấm men. Lúc này, nấm men trao đổi chất rất mãnh liệt. Ngoài việc hấp thụ
12


Hương bia

CHTP2009 - 2011

valin có sẵn trong dịch lên men, nấm men sinh tổng hợp valin để sinh tổng hợp
protein. Sự chuyển hóa này xảy ra trước khi tất cả các hydratcacbon có khả
năng lên men được lên men.
Tốc độ tạo thành diaxetyl phụ thuộc vào pH, pH thấp thích hợp cho sự
tạo thành diaxetyl. Sự giảm nhanh pH của dịch lên men liên quan đến sự phát
triển mạnh mẽ của nấm men. Nhiệt độ lên men cao cũng làm cho quá trình
chuyển hóa thành diaxetyl xảy ra nhanh hơn.

Ngược với quá trình tạo diaxetyl, quá trình khử diaxetyl là một phản ứng
enzim, nghĩa là nó phải thực hiện được trong tế bào nấm men. Diaxetyl hình
thành trong dịch nấm men được nấm men hấp thụ lại và nhờ enzim diaxetyl
reductaza của nấm men chuyển thành axetoin. Sản phẩm cuối cùng của con
đường này là 2.3-pentanediol. Trong giai đoạn này 2 yếu tố chi phối quan trọng
nhất là nhiệt độ của dịch lên men và độ hoạt động của nấm men. Muốn hàm
lượng của diaxetyl cũng như vicinal diketon bị khử nhanh đòi hỏi phải có mặt
một lượng nấm men đáng kể trong dịch lên men. Nấm men lắng nhanh làm quá
trình khử diaxetyl bị chậm. Điều này còn bị ảnh hưởng khi thiết bị có tỷ lệ giữa
chiều cao và chiều rộng tương đối lớn.
Ngoài ra còn một số chất khác cũng ảnh hưởng đến sự tạo thành các
hợp chất cacbonyl:
Sự oxy hóa izohumulon diễn ra trong quá trình tàng trữ bia và điều này
cũng có thể dẫn đến sự tạo thành một số cacbonyl. Hàm lượng lipit trong bia
cũng liên quan đến sự tạo thành một số cacbonyl.
Nhân tố quan trọng nhất trong việc ngăn cản sự tạo thành các hợp chất
cacbonyl có mùi khó chịu và các thành phần khác tạo mùi không mong muốn
là tránh cho bia tiếp xúc với không khí ở bất cứ giai đoạn nào trong quá trình
lên men chính. Nó cũng rất quan trọng để điều khiển sự oxy hóa trong vực nhà
nấu và để có một dịch hèm sáng màu khi lọc.
4. Axit hữu cơ
Hơn 100 axit hữu cơ ở dạng không bay hơi, ít bay hơi và bay hơi có mặt
trong bia. Các axit quan trọng có mặt trong bia là axit hữu cơ và axit béo. Các
axit hữu cơ có nguồn gốc từ malt và từ quá trình trao đổi chất của nấm men.
Chúng có thể ảnh hưởng trực tiếp đến hương vị của bia nhưng cũng góp phần
làm giảm ph của dịch lên men. Axit axetic, axit 2 hydroxy propanic (axit lactic)
và 2 oxopropanoic (axit pyruvic) là các sản phẩm chính của nhóm này. Đặc
biệt trong các bia axit, axit láctic là sản phẩm lên men chủ yếu. Các axit này có
nguồn gốc từ sự chuyến hóa hydratcacbon trong chu trình TCA hoặc từ quá
trình lên men dị hình( trong bia axit). Trong quá trình lên men, chu trình

chuyển hóa TCA xuât hiện trong dịch đường ở giai đoạn cuối. Các axit hữu cơ
khác được tạo thành ngay trong giai đoạn đầu của quá trình lên men, từ sự
13


Hương bia

CHTP2009 - 2011

chuyến hóa các axit amin, bao gồm axit 3-metyl butanoic, axit 3-metyl 2-oxo
pentanoic, axit 2- phenylaxetic
Mùi hương, nồng độ, ngưỡng cảm nhận của một số axit trong bia
Hợp chất
Mùi hương
Nồng độ (mg/l) Ngưỡng cảm
nhận( mg/l)
Axit cacbonic
3.000 - 5.500
1000
Axit axetic
Mùi dấm chua
30 - 280
175 - 200
Axit 2-hydroxy propanoic
Mùi chua
28 - 532
400
Axit oxopropanoic
Mùi chua
15 - 150

50 - 400
Axit butanoic
Mùi bơ, pho mát
0.5 - 3.3
2.2
Axit 3-metylbutanoic
Mùi phomat
0.1 - 3.4
1.5
Axit hexanoic
Mùi rau nấu, dầu
1 – 5.8
5-8
Axit octanoic
Mùi rau nấu
2 - 14.7
4.5 - 7.1
Axit decanoic
Mùi rau nấu
0.1 - 4
1.5 - 2
Axit 2-phenyl axetic
Mùi mật ong
0.93
2.5
Các axit chuỗi ngắn và chuỗi trung bình (C4,C6,C8,C10) tăng lên trong quá
trình lên men và chiếm phần lớn hàm lượng axit béo trong bia. Chúng tạo cho
bia mùi caprilic và mùi xà phòng không mong muốn. Khi được giải phóng khỏi
tế bào nấm men bia, chúng còn tạo mùi nấm men, mà mùi này có thể tăng lên
nếu quá trình lên men phụ thực hiện ở điều kiện nhiệt độ cao. Các axit này

được tạo thành bởi sự tổng hợp các axit béo từ axyl CoA. Các axit béo bậc thấp
được tạo thành nhờ nấm men chuyển hóa trong quá trình lên men. Trong khi
các axit béo bậc thấp tăng lên mạnh mẽ trong quá trình lên men chính, các axit
béo bậc cao lại giảm mạnh. Người ta tìm thấy 0.14mg/l axit béo tự do C 6 - C12
trong dịch đường, trong khi nồng độ của chúng trong bia la 9.65 mg/l. Ngược
lại các axit béo có từ 14 - 18 nguyên tử cacbon, người ta tìm thấy 4.35 mg/l
trong dịch đường và 0.99mg/l trong bia tương ứng.
Vai trò của axit béo đối với hương bia là cùng với cồn và rượu bậc cao
làm tăng khả năng hình thành este trong quá trình lên men bia. Axxit 2ethylhexanoic có mùi tương tự mùi sơn, hàm lượng của nó tăng lên trong quá
trình bảo quản bia. Axit 4-hydroxy-3-methoxybenzoic có nguồn gốc từ malt và
hoa houblon tuy không đóng góp vào mùi hương của bia nhưng lại có ý nghĩa
là chuyển hóa thành các phenol có hương thơm khác.
5. Các hợp chất sunfua
Các hợp chất sunfua có vai trò cực kỳ quan trọng trong việc tạo hương
cho bia. Mặc dù chúng chỉ được chấp nhận với hàm lượng rất nhỏ nhưng trong
bia không thể thiếu chúng. Nếu các hợp chất này có mặt với hàm lượng lớn,

14


Hương bia

CHTP2009 - 2011

chúng sẽ tạo mùi vị không mong muốn. Các hợp chất sunphua được tìm thấy
trong bia là S02, H2S và một số thành phần sunfua hữu cơ, chủ yếu là
mercaptan (thiol) và sunfit hữu cơ. Các hợp chất sunfua có thể có mặt trong
nguyên liệu hoặc là kết quả của quá trình trao đổi chất, hoặc là từ các vi sinh
vật gây nhiễm. Một số hợp chất sunfua quan trọng trong bia được trình bày ở
bảng sau

Mùi hương, nồng độ, ngưỡng cảm nhận của một số hợp chất sunfua có
trong bia
Hợp chất
Mùi hương
Nồng độ
Ngưỡng cảm
(mg/l)
nhận (mg/l)
Hydro sunfua
Mùi trứng thối
<0.02
0.005
Dioxit sunfua
Sunfua
0.2-2.3
25
Methanethiol
Mùi trứng, cải bắp
<0.012
0.0015-0.003
Ethanethiol
Mùi tỏi hành
<0.02
0.0005-0.01
Metylthiometan
Mùi rau nấu
0.01-0.2
0.02-0.047
Metyldithiometan
Mùi rau nấu, mùi tỏi 0.001-0.003

0.003
Etylthioltan
Mùi rau nấu, sunphua
<0.005
0.0012
Etyldithiotan
Mùi rau nấu, hành, tỏi
<0.01
0.02
3-(metylthiotan)-1-propanol
Mùi khoai tây sống
0.05-1.3
2
3-(metylthiotan)propylaxetat
Mùi nấm
0.01-0.1
0.6
1-(metyletyl) – thiran
Mùi hành tỏi
0.0015
<0.01
5.1. Dioxit sunfua (SO2)
Nguyên liệu sử dụng trong quá trình sản xuất bia có thể chứa khối lượng
SO2 khác nhau nhưng hơn 94% SO2 của nguyên liệu bị mất đi trong quá trình
đun sôi dịch hèm và hàm lượng SO2 trong dịch hèm hầu như không ảnh hưởng
đến hàm lượng SO2 trong bia. Hàm lượng SO2 trong bia chủ yếu được hình
thành trong quá trình lên men.
Nhân tố chính ảnh hưởng đến hàm lượng SO2 trong bia là hàm lượng
đường ban đầu và phương pháp lên men trong khi các nhân tố ảnh hưởng khác
như chủng nấm men, điều kiện lên men và quá trình lên men phụ ít ảnh hưởng

hơn. Bia cao độ (15.50S) có nồng độ SO2 cao gấp 2 lần so với bia 11-14 0S. Lên
men nổi tạo ra SO2 ít hơn so với lên men chìm.
5.2. Hydrosunphu. (H2S)
Hydro sunphua là một chất dễ bay hơi,có mùi khó chịu. Ngưỡng cảm
nhận của nó rất thấp, ở nồng độ 5µg/l đã ảnh hưởng xấu tới chất lượng của bịa,
còn khi nồng độ 50 µg/l thì sản phẩm đã có mùi trứng thối. Đã có rất nhiều

15


Hương bia

CHTP2009 - 2011

công trình chỉ ra rằng hàm lượng H2S chủ yếu được hình thành trong giai đoạn
lên men chính và mất đi trong giai đoạn lên men phụ. Tuy nhiên, hàm lượng
H2S phụ thuộc chặt chẽ vào sự phát triển của nấm men ở các giai đoạn khác
nhau trong quá trình lên men. Ngay sau 12h đầu của quá trình lên men, hàm
lượng H2S đã đạt tới 85µg/l. Tuy nhiên, ở ngày tiếp theo, hàm lượng H 2S này
hầu như bị khử hoàn toàn, chỉ còn 2µg/l. Quy luật này được lặp đi lặp lai trong
4 chu kỳ, hàm lượng H2S đạt cực đại vào ngày thứ 3,4 và 6 và ổn định vào giai
đoạn cuối của quá trình lên men chính.
5.3. Các hợp chất sunphua hữu cơ
Các hợp chất sunphua hữu cơ hình thành trong quá trình sản xuất bia là
kết quả của quá trình trao đổi chất của nấm men, hay từ các phản ứng hóa học
do nhiễm vi khuẩn. Các thiol có mặt trong gaz của quá trình lên men tạo hương
bia non. Bên cạnh thiol và thiolcacbonyl, các sunphit hữu cơ cũng được phát
hiện trong bia, quan trọng nhất là dimethyl sunphit (DMS).
Dimethyl sunphit là một ankyl sunphit rất quan trọng đối với hượng bia.
ở bia lên men chìm, hàm lượng DMS thường vượt quá ngưỡng cảm nhận của

nó(30 µg/l). Trong khoảng nồng độ từ ngưỡng cảm nhận đến 100 µg/l, DMS
đóng góp cho bia hương vị đặc trưng. Nhưng khi nồng độ vượt quá 100µg/l thì
DMS gây ảnh hưởng xấu tới hương vị của bia với mùi “ngô nấu” hoặc mùi
caramen.
Hàm lượng DMS rất đa dạng trong các loại bia khác nhau. Bia lên men
chìm ở Anh và các nước châu âu thường lớn hơn rất nhiều so với bia lên men
nổi ở Anh. Sự khác nhau về DMS thường phản ảnh sự khác nhau về công nghệ
lên men bia nổi và lên men bia chìm.
Hàm lượng DMS trong bia lên men nổi và bia lên men chìm
Loại bia
Hàm lượng DMS (µg/l)
Bia lên men nổi ở Anh
0-20
Bia lên men chìm ở Anh
5-45
Các loại bia lên men chìm khác
30-110
Dimethyl sunphit được hình thành từ tiền chất của nó là sunphua
methylmethionin (SMM). SMM được tạo ra trong quá trình nảy mầm của đại
mạch và trong quá trình sấy malt, quá trình đun nóng dịch hèm, SMM bị
chuyển hóa thành DMS. Đó là con đường hình thành DMS quan trọng nhất
trong bia.
Trong quá trình lên men, DMS được hình thành bằng con đường chuyển
hóa enzim nhờ nấm men. Nấm men có chứa enzim khử dimethyl
sunphoxit( DMSO) thành DMS là MetSO reductaza nhưng enzim này có ái lực
mạnh đối với MetSO (methionin sunphoxit) hơn là đối với DMS. Điều này cho
16


Hương bia

CHTP2009 - 2011

thấy sự hình thành MetSO trong quá trình sấy malt có ảnh hưởng đến quá trình
khử DMSO.
Các loại vi khuẩn kỵ khí xâm nhiễm dịch đường Obesumbacterium
proteus và Futerobacter aerogenes tạo ra nhiều DMS hơn là các chủng
Zymomonas anaerobia và Acetobacter rancens. Chúng không chỉ tạo ra DMS
mà còn sản xuất ra một số hợp chất sunphit bay hơi khác. Phản ứng tạo thành
DMS như sau:
(CH3)2S-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH(CH3)2-OH (SMM)

(CH3)2S (DMS)
Oxy hóa hoặc khử
(CH
) S=O
(DMSO)
Nhìn
chung
nồng
độ DMS nên ở mức 30-50µg/l đối với bia bình thường
3 2
và từ 55-80 µg/l đối với bia nồng độ cao.
6. Nhóm amin
Các amin bay hơi được hình thành từ malt, hoa houblon. Điều kiện của
quá trình đường hóa cũng giống như quá trình nấu hoa ảnh hưởng đến nồng độ
của chúng trong bia. Một số amin được tạo thành trong quá trình nảy mầm đại
mạch và nó tạo thành hương đặc trưng của đại mạch nảy mầm. Trong bia Mỹ,
ethylamin là các amin chủ yếu trong khi đó dimetyl amin lại là các amin thống
Trị trong bia châu Âu. Các amin cũng có thể được tạo thành theo con đường

decacboxyl hóa các axit amin trong quá trình lên men. Ví dụ: tyramin được
hình thành từ tyrozin. Etyl nicotinat được sản xuất trong quá trình lên men và
làm mất mùi bia bằng cách tạo ra mùi hạt tiêu không mong muốn.
7. Phenol
Các hợp chất phenol có mặt tự nhiên trong dịch đường và bia. Hầu hết
các hợp chất phenol trong bia là các hợp chất polyphenol không bay hơi. Tổng
số các hợp chất phenol trong bia vào khoảng 60. Một số hợp chất phenol bay
hơi được trình bày trong bảng 1.15. Các phenol bay hơi thường có mặt trong
bia với khối lượng rất nhỏ. Với nồng độ lớn hơn, nó tạo cho bia mùi hương rất
xấu được miêu tả như mùi phenolic, mùi thuốc. Nồng độ phenol trong bia
17


Hương bia

CHTP2009 - 2011

không chấp nhận được có nguồn gốc từ nước, từ sự nhiễm dịch hèm của vi
khuẩn, và nấm men dại, từ quá trình vệ sinh thiết bị không sạch. Vi khuẩn
Klebsiella terrgina nhiễm vào bia tạo ra mùi phenol điển hình do quá trình loại
amin của tyrozin. Nồng độ cao bất thường của 4-ethyl guaiacol được phát hiện
trong bia có mùi phenol. Vi khuẩn Klebsiella spp loại CO2 của axit pherulic
thành 4-vinylguaiacol và sau đó là 4-etylguaiacol. Cả hai chất này đều tạo ra
mùi phenol không mong muốn cho bia.
Hàm lượng bình thường của phenol trong bia phụ thuộc vào malt và hoa
houblon. Bia sẫm màu có hàm lượng phenol bay hơi nhiều hơn bia sáng màu,
đặc biệt ở bia có hàm lượng hoa houblon cao. Nồng độ của các phenol bay hơi
tăng lên trong quá trình bảo quản. Để ngăn cản sự có mặt của các hợp chất
phenol trong bia là tránh các hợp chất hóa học, vi khuẩn vào nguồn nước và
nguyên liệu, các thiết bị lên men và thiết bị bảo quản bia phải được giữ sạch.

IV. CÁC GIAI ĐOẠN CÔNG NGHỆ HÌNH THÀNH MỘT SỐ CHẤT
TẠO HƯƠNG:
1. Sự hình thành rượu bậc cao:
Theo các nghiên cứu cho thấy nhìn chung các loại rượu bậc cao được tạo
thành nhiều nhất trọng quá trình lên men. Sau 72h, hàm lượng của 1-propanol,
izobutanol và izoamyl alcohol đạt 12.05; 23.4; và 55.59 mg/l tương ứng. Trong
giai đoạn này, rượu bậc cao được tạo thành bằng con đường chuyển hoá các
axit amin và sự dị hoá các hydrat cacbon trong dịch đường. Valin, lơxin và
izolơxin thuộc nhóm axit amin bị hấp thụ hầu như hoàn toàn ngay ở ngày thứ
hai của quá trình lên men. Đây cũng là cơ chất tạo ra các rượu bậc cao tương
ứng là izobutanol và izoamyl alcohol. Sau 72h lên men. Khi mà các axit amin
này bị tiêu thụ hầu như hoàn toàn thì tốc độ hình thành các rượu bậc cao bị
chững lại với mức độ tăng lên rất thấp. Ví dụ như, trong khoảng thời gian từ
72h – 144h thì 1-propanol chỉ tăng 12.05 mg/l đến 12.55 mg/l. Hàm lượng
izoamyl alcohol gia tăng mạnh hơn một chút, từ 55.59 mg/l đến 59.26 mg/l. Ở
giai đoạn lên men phụ, hàm lượng của các rượu bậc cao này hầu như không
thay đổi và bị mất đi một phần nhỏ sau quá trình lọc.
2. Sự hình thành este trong quá trình lên men bia
Các este xuất hiện ngay từ thời điểm 24h đầu tiên của quá trình lên men,
mặc dù với khối lượng rất nhỏ. Hàm lượng của etyl axetat là 4.21 mg/l. Hàm
lượng este chỉ tăng mạnh bắt đầu trong ngày thứ 2 và thứ 3 của quá trình lên
men. Ví dụ như hàm lượng etyl axetat tăng từ 4.21 mg/l (tại thời điểm 24h) lên
7.93 mg/l (sau 48h) và 12.53 mg/l (sau 72h). Cuối quá trình lên men chính, từ
72-144h, tốc độ tạo thành các este bị giảm dần do thiếu cơ chất và sự ức chế
của các sản phẩm phụ đối với hoạt tính AATaza. Hàm lượng etyl axetat tăng
18


Hương bia

CHTP2009 - 2011

lên không đáng kể, chỉ đạt 14.15 mg/l. Cuối quá trình lên men phụ, hàm lượng
este hầu như không thay đổi. Trong bia thành phẩm, nồng độ etyl axetat là
14.08 mg/l.

3. Sự hình thành Axetaldehyt, Diaxetyl trong các quá trình lên men
Khác với rượu bậc cao và este, hàm lượng axetaldehyt đạt đến giá trị cao
nhất ngay trong những ngày đầu tiên của quá trình lên men chính. Sau 24h lên
men, hàm lượng axetaldehyt đã là 11.96 mg/l và sau 48h là 12.14 mg/l.
- Sự tạo thành axetaldehyt trong quá trình lên men
Axetaldehyt được tích tụ dần dần trong tế bào nấm men ở giai đoạn đầu
của quá trình lên men khi nấm len chưa có đủ lượng NADH 2+ để thực hiện
phản ứng chuyển hóa CH3CHO + NADH22 thành C2H5OH và NAD+. Sau khi
đạt tới một hàm lượng đủ lớn thì axetaldehyt có thể gây ức chế và làm rối loạn
các quá trình trao đổi chất của tế bào nấm men. Chính vì vậy, sau khi sản xuất
tối đa hàm lượng axetaldehyt, nấm men bắt đầu khử mạnh hợp chất này sau
72h của quá trình lên men khiến cho hàm lượng của nó giảm xuống còn 8.65
mg/l (sau 72h) và 3.23 mg/l (sau 96h). Sau đó, nồng độ axetaldehyt ổn định ở
giá trị 3.13 -3.15 mg/l cho đến khi kết thúc quá trình lên men phụ.
- Sự tạo thành diaxetyl trong quá trình lên men
Theo đồ thị thì trong giai đoạn đầu của quá trình lên men (24h), dịch
đường có rất ít diaxetyl (0.14 mg/l) do tế bào nấm men đang phát triển ở pha
log. Sau khi làm quen với môi trường, số lượng tế bào nấm men tăng lên nhanh
chóng và đạt cực đại sau 96h. Trong pha logarit, các axit amin quan trọng như
valin, lơxin và izolơxin bị hấp thụ rất nhanh. Valin tự do trong môi trường dịch
lên men cạn kiệt rất nhanh và tế bào nấm men bia phải sinh tổng hợp valin mới
bằng cách phân huỷ các hợp chất hydrat cacbon. Từ piruvat được tạo thành từ
con đường Glycolysis, nấm men sẽ tổng hợp valin qua sản phẩm trung gian là
α-axetolactat, tiền chất của diaxetyl. Đây chính là giai đoạn mà hàm lượng

diaxetyl tăng mạnh trong dịch lên men.
Tuy nhiên sau khi đạt cực đại, hàm lượng diaxetyl bắt đầu giảm dần do
lúc này diaxetyl được hình thành trong quá trình lên men được nấm men hấp
thụ lại và nhờ enzyme diaxetyl reductaza chuyển thành axetoin. Kết thúc quá
trình lên men chính (144h), hàm lượng diaxetyl chỉ còn 0.51 mg/l và nó tiếp
tục giảm dần trong quá trình lên men phụ.

19


Hương bia

CHTP2009 - 2011

V. ĐỘ BỀN CỦA HƯƠNG BIA
1. Tổng quát
Hương vị của bia là hai chỉ tiêu chất lượng quan trọng nhất cần phải
được duy trì trong quá trình bảo quản. Trong quá trình bảo quản bia chai, sự
thay đổi thành phần các chấtthơm xảy ra mạnh và ảnh hưởng đến độ bền của
hương bia . Một số cơ chế tạo thành mùi thiu của bia đã được phát hiện đó là
phản ứng phân hủy các axit amin ,phản ứng oxy hóa rượu etylic thành các
andehyt ,phản ứng oxy hóa lipit và phản ứng phân giải các phức chất của SO 2
và andehyt không no. mùi thiu của bia được đặc trưng bởi mùi “cacton” ,mùi
“giấy”, mùi “oxy hóa” ,mùi “caramen” , mùi đường …liên quan đến các hợp
chất cacbon mạch dài không no,hầu hết chúng chúng có nông độ nhỏ hơn 1
µg/l. Trans-2-nonenal là hợp chất chính tạo nên mùi thiu của bia với ngưỡng
cảm nhận là 0,11 µg/l . Nó tạo mùi cacton ,xuất hiện ngay trong giai đoạn đầu
của quá trình bảo quản bia ở 33°C ,tăng đến mức cao nhất ở thời điểm 8-12
tuần .Bên cạnh đó, cis-3-nonenal lại tạo cho bia mùi dầu đậu tương. 5hydroxylmethylfurfural và 2-furaldehyt cũng là những chỉ số hóa học gây ra
mùi khó chịu cho bia, được hình thành từ phản ứng Maillarrd giữa đường khử

và axit amin trong quá trình sản xuất malt và đun sôi dịch hèm. Một số chất
khác bị thay đổi trong quá trình bảo quản bia được tóm tắt trong bảng dưới
đây:
Sự thay đổi thành phần của bia trong quá trình bảo quản
Thành phần

Bia tươi

Bia cũ

2-methyl butanal(µg/l)
60
180
3- methyl butanal(µg/l)
20
110
3- methyl butan 2-on(µg/l)
16
110
Phenylaxetaldehyt(µg/l)
45
250
2-furfural(µg/l)
40
3000
Γ-nonalacton(µg/l)
60
150
Ethyl nicotinoat(µg/l)
10

750
Trans-2 nonenal (T2N) là thành phần chính tạo nên mùi thiu của bia, có
công thức CH3(CH2)7CH=CH-CHO. Nó là sản phẩm của quá trình oxy hóa lipit
,có ngưỡng cảm nhận rất thấp (0,11 µg/l đến 0,06µg/l), trong bia tươi hàm
lượng này nhỏ hơn 0,05 mg/l. Giá trị PH thấp trong bia làm tăng trans-2nonenal. Điều kiện tàng trữ nóng cũng làm tăng trans-2-nonenal. Hàm lượng
SO2 trong bia có ảnh hưởng rất lớn đến trans-2-nonenal.

20


Hương bia

CHTP2009 - 2011

2. Ảnh hưởng của tình trạng sinh lý nấm men đến hương và độ bền của
bia.
Trong quá trình sản xuất bia, hiệu suất lên men, đặc tính và chất lượng
của bia thành phẩm liên quan chặt chẽ với tình trạng sinh lý của nấm men.
Điều kiện sinh lý của nấm men ảnh hưởng đến hàm lượng este, rượu bậc cao,
aldehyt và diaxetyl thông qua quá trình lên men, tàng trữ và góp phần tạo nên
tính chất cảm quan của bia thành phẩm. Để đánh giá tình trạng sinh lý của nấm
men trong quá trình lên men bia, người ta thường căn cứ vào hai chỉ tiêu quan
trọng nhất là khả năng sống của tế bào nấm men và hàm lượng glycogen trong
tế bào. Ngoài ra chỉ số axit hoá (AP) thể hiện khả năng chuyển hoá glucoza nội
bào của nấm men cũng là một chỉ số quan trọng khi xem xét chất lượng nấm
men bia. Nấm men có tỷ lệ tế bào sống cao, hàm lượng glycogen lớn và chỉ số
AP cao là nấm men có tình trạng sinh lý tốt và ngược lại. Trong quá trình lên
men, tình trạng sinh lý của nấm man bị thay đổi qua các thế hệ, phụ thuộc vào
điều kiện xử lý nấm men và thời gian bảo quản nấm men trong quá trình sản
xuất.

2.1. Ảnh hưởng của sự thoái hoá nấm men đến sự tạo thành hương và độ
bền của hương bia
Thoái hoá nấm men là hiện tượng nấm men bị giảm hoạt lực một cách
dần dần qua các thế hệ sử dụng trong quá trình sản xuất bia. Nấm men bị thoái
hoá có những ảnh hưởng không tốt đến quá trình lên men bia với các biểu hiện
có thể quan sát được như lên men chậm, ít bọt, kết lắng kém. Dưới ảnh hưởng
của nhiệt độ, áp suất, nấm men bị thoái hoá dần qua các thế hệ tái sử dụng thể
hiện bằng sự suy giảm các đặc tính sinh lý và khả năng lên men.
Chỉ tiêu sinh lý của nấm men ở các thế hệ nấm men khác nhau
TT Các chỉ tiêu sinh Đơn vị
Thế hệ nấm men
lý của nấm men
1
3
5
7
1
Tỷ lệ số tế bào
%
99
97
93
85
sống
2
Năng lực sống
AP
3.3
3.2
2.9

2.0
3
Hàm lượng
%
30
28
23
11
glycogen
Theo bảng có thể thấy nấm men ở thế hệ thứ 7 có tỷ lệ sống còn 85%,
giá trị AP = 2.0 và hàm lượng glycogen còn 11% trong khi ở thế hệ nấm men
thứ nhất, các giá trih này tương ứng là 99%; 3.3 và 30%
Hàm lượng các chất tạo hương tạo thành trong bia lên men từ nấm men
ở các thế hệ khác nhau
21


Hương bia

TT

CHTP2009 - 2011

Các chất tạo

Đơn vị

Thế hệ nấm men
1
3

5
7
1
Etyl axetat
Mg/l
17.65
17.25
17.00
14.44
2
Izoamyl axetat Mg/l
1.75
1.76
1.67
1.35
3
Etyl propionat
Mg/l
0.07
0.06
0.05
0.03
4
Etyl caproat
Mg/l
0.15
0.13
0.13
0.09
5

1_propanol
Mg/l
12.50
12.18
11.12
8.76
6
Izobutanol
Mg/l
9.01
9.11
8.72
8.18
7 Izoamyl alcohol Mg/l
58.85
55.16
51.74
46.56
8
Diaxetyl
Mg/l
0.09
0.09
0.11
0.18
9
Axetaldehyt
Mg/l
3.23
3.96

6.29
15.75
10
SO2
Mg/l
8.05
8.91
10.87
14.98
Theo bảng dễ thấy hàm lượng các chất tạo hương không thay đổi nhiều
trong bia lên men từ nấm men ở 5 thế hệ đầu tiên. Tuy nhiên đến thế hệ thứ 7
thì thành phần este, rượu bậc cao, và các hợp chất khác trong bia lại có sự thay
đổi đáng kể. So sánh hàm lượng các chất tạo hương thế hệ nấm men thứ 1 và
thế hệ nấm men thứ 7, dễ thấy, nấm men sau 7 lần tái sử dụng: hàm lượng este
và rượu bậc cao giảm xuống, hàm lượng của diaxetyl tăng lên vượt quá ngưỡng
cảm nhận. Điều này cho thấy mối liên hệ nhất định giữa tình trạng sinh lý nấm
men và khả năng hình thành các chất tạo hương trong bia. Hàm lượng SO 2 và
axetaldehyt trong bia thành phẩm tăng lên rõ rệt ở bia lên men từ nấm men thế
hệ thứ 7 so với nấm men của các thế hệ trước. Hàm lượng SO 2 của nấm men ở
các đời thứ 1 là 8.05 mg/l trong khi đời thứ 7 là 14.98 mg/l. Tương tự, hàm
lượng axetaldehyt cũng tăng từ 3.23 mg/l; 3.96 mg/l; 6.29 mg/l; 15.75 mg/l ở
các thế hệ thứ 1, 3, 5, 7. SO 2 là hợp chất chống oxy hoá quan trọng của bia.
Ngoài ra trong quá trình lên men, ở cuối giai đoạn lên men chính và trong suốt
quá trình tàng trữ, SO2 còn kết hợp với các aldehyt để tạo thành các phức chất
SO2-aldehyt. Trong số các aldehyt thì trans-2-nonenal là một aldehyt không no
có mùi ôi mạnh nhưng khi kết hợp với SO 2, nó sẽ tạo thành phức chất SO 2trans-2-nonenal không mùi, do vậy làm tăng độ bền của hương bia trong quá
trình bảo quản. Như vậy nếu hàm lượng SO2 trong bia thành phẩm càng cao thì
bia có độ bền hương càng lớn. Tuy nhiên, SO 2 lại có xu hướng kết hợp với các
aldehyt no mạch ngắn (như axetaldehyt) nhiều hơn là các aldehyt không no
mạch dài (như trans-2-nonenal). Do vậy, trong trường hợp này, khi cả SO 2 và

axetaldehyt đều có nồng độ lớn trong bia thì SO 2 sẽ kết hợp với axetaldehyt
nhiều hơn, làm mất cân bằng giữa trans-2-nonenal và phức chất của SO 2-trans2-nonenal trong môi trường. Sự mất cân bằng này khiến cho phức chất SO 2trans-2-nonenal bị phân giải thành SO2 và trans-2-nonenal tự do. Sự có mặt của
trans-2-nonenal càng lớn thì bia có mùi ôi càng mạnh.

22


Hương bia

CHTP2009 - 2011

Hàm lượng trans-2-nonenal và độ oxy hoá của bia lên men ở các thế hệ nấm
men khác nhau
Thế hệ nấm men Hàm lượng trans-2-nonenal (μg/l)
Trước khi bảo Sau khi bảo quản 3
quản
tháng
Thứ nhất
0.07
0.12
Thứ ba
0.09
0.15
Thứ năm
0.10
0.18
Thứ bảy
0.14
0.39
Như vậy bia lên men từ thế hệ men sữa thứ 5 và thứ 7 thì sau 3 tháng

bảo quản, hàm lượng trans-2-nonenal vượt quá ngưỡng cảm nhận rất nhiều
(0.18 μg/l và 0.39 μg/l). Chỉ số oxi hoá tăng chậm trong bia lên men từ thế hệ
thứ 1 đến thứ 3 nhưng tăng mạnh trong bia lên men từ men sữa thế hệ thứ 5 và
thứ 7. Như vậy, có thể thấy nấm men có tình trạng sinh lý tốt thì có độ bền
hương bia cao.
Tóm lại, khi lên men bia từ nấm men thế hệ thứ 5 thì không có sự thay
đổi đáng kể về thành phần hương bia tạo thành nhưng độ bền của hương bia bị
giảm trong quá trình bảo quản. Do vậy trong quá trình lên men sản xuất bia
hơi, nấm men có thể sử dụng qua 5 thế hệ, nhưng với quá trình sản xuất bia
chai, để đảm bảo độ bền hương bia thì chỉ nên sử dụng men sữa từ thế hệ thứ 1
đến thế hệ thứ 3.
Theo thực tế sản xuất cũng không nên tái sử dụng nấm men qua nhiều
thế hệ vì nó làm tăng dần các thể đột biến trong quần thể tế bào nấm men. Các
thể này với các tế bào nấm men có hoạt tính giảm có thể tạo ra một hàm lượng
các chất thơm không cân bằng, có sự tăng lên của các chất có ảnh hưởng xấu
đến hương bia như axetaldehyt, diaxetyl. Ngoài ra khi sử dụng nấm men qua
nhiều thế hệ, có thể bị nhiễm các vi sinh vật lạ như nấm men dại, các vi khuẩn
Gr (+), vi khuẩn Gr (-). Sự có mặt của chúng cũng là nguyên nhân tạo ra nhiều
diaxetyl, các hợp chất phenolic, dimethylsulphit_ là các chất tạo hương không
tốt cho bia.
2.2. Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản men sữa đến sự tạo thành hương
và độ bền hương của bia
Dễ thấy rằng, các yếu tố liên quan đến điều kiện bảo quản men sữa như
nhiệt độ, thời gian ảnh hưởng rất lớn đến đặc tính sinh lý và khả năng lên men
của nấm men, do vậy cũng ảnh hưởng đến sự tạo thành hương và độ bền hương
của bia. Một nghiên cứu đã được tiến hành ở 2 điều kiện bảo quản men sữa : 05oC và 6-10oC từ 1-5 ngày , sau tiến hành phân tích các chất tạo hương trong
bia sau khi thực hiện quá trình lên men, ta thu được bảng sau:
23

Hương bia

CHTP2009 - 2011

Hàm lượng một số chất tạo hương quan trọng được tạo thành khi lên men từ
nấm men bảo quản ở các điều kiện khác nhau
TT
Các chất tạo
Đơn
Hàm lượng
°
hương
vị
0–5C
6 – 10°C
1 ngày 3 ngày 5 ngày 1 ngày 3 ngày 5 ngày
1
Glycogen
%
27
25
19
21
14
8
2
Năng lực sống
AP
2.9
2.7

2.5
2.3
1.7
1.4
3
Etyl axetat
Mg/l 17.70 16.55 15.13 15.91 14.23 12.44
4 Izoamyl axetat Mg/l
1.74
1.51
1.25
1.27
1.01
0.71
5 Etyl propionat Mg/l
0.09
0.07
0.04
0.06
0.05
0.03
6
Etyl caproat
Mg/l
0.15
0.13
0.07
0.11
0.09
0.05

7
1_propanol
Mg/l 12.41 11.23 10.18 10.43
9.25
7.32
8
Izobutanol
Mg/l
9.15
8.47
7.03
7.98
6.42
5.17
9 Izoamyl alcohol Mg/l 58.95 53.14 45.21 54.07 49.22 41.65
10
Diaxetyl
Mg/l
0.08
0.09
0.34
0.15
0.29
0.56
11
Axetaldehyt
Mg/l
3.45
5.36
10.91

4.55
15.97 26.33
12
SO2
Mg/l
8.19
8.88
12.62
9.45
11.13 13.98

VI. ĐÁNH GIÁ HƯƠNG CỦA MỘT SỐ LOẠI BIA ĐIỂN HÌNH HIỆN
NAY
Các thành phần như etyl axetat, izoamyl axetat, 1-propanol, izobutanol,
izoamyl alcohol, DMS, diaxetyl, axetaldehyt đều có mặt trong tất cả 13 loại bia
mặc dù nồng độ của chúng trong mỗi loại là không giống nhau. Chúng là
những chất thơm quan trọng nhất trong bia. Etyl axetat, izoamyl axetat, 1propanol, izobutanol, izoamyl alcohol là các chất xuất hiện trong bia với hàm
lượng lớn nhưng diaxetyl, DMS lại có nồng độ rất nhỏ. Tuy nhiên, chúng đều
ảnh hưởng mạnh đến hương thơm của sản phẩm mặc dù theo những chiều
hướng trái ngược. Trong khi etyl axetat, izoamyl axetat, 1-propanol,
izobutanol, izoamyl alcohol tạo cho bia mùi thơm tích cực thì trái lại diaxetyl,
axetaldehyt lại tạo bia mùi “bơ”, mùi “cỏ” không mong muốn cho bia.

24


Hương bia

CHTP2009 - 2011

Thành phần hoá học và tính chất cảm quan
T Tên chỉ tiêu Đơn
T
vị
PU BB
As
o
1 Nồng độ chất
S
1.6 1.5
1.8
khô hoà tan
2
Rượu etylic
%V 4.8 4.8
4.9
3
Chỉ số axit
*
1.2 1.1
1.1
4
Axetaldehyt Mg/l 3.58 6.97 6.34

He
1.8

333
1.8

5.1
1.3
7.2

4.1
1.2
6.39

Mg/l 15.4 14.0
4
8
Mg/l 1.43 1.54

40.5
4
16.4
1
0.52

38.0
8
24.7
3
3.81

Mg/l

0.05

0.06

Mg/l 0.21 0.06

5

DMS

6

Etyl axetat

7

9

Izoamyl
axetat
Etyl
propionate
Etyl caproat

10

1-propanol

11

Izobutanol

Mg/l 13.6 12.8

3
Mg/l 8.47 9.29

12

Izoamyl
alcohol
Diaxetyl
Điểm cảm
quan

Mg/l 51.5 53.9
1
9
Mg/l 0.06 0.08
Điể 18.8 19.1
m

8

13
14

μg/l

52.0 46.8

0.1

Hàm lượng

BT
1
1.7
2.1

2
2.2

3
2.4

4
1.8

5
1.7

6
1.9

Giới hạn
cho phép

3.8
1.2
6.48

3.9
1.4
3.85

3.2
1.5
7.06

4.1
1.2
8.33

4.5
1.5
13.39

< 1.6
< 7.0

4.0
1.3
30.99

49.2
5
16.5
2
1.67

5.0
1.4
19.0
1

68.6
8
17.4
8
1.61

117.9 67.00 64.9
7
7
12.30 11.75 13.0
4
0.76 2.14 1.12

14.3 254.1 50.87
2
7
10.8 21.47 27.72
7
0.92 2.1
2.72

0.04

0.04

0.08

0.04

0.04

0.04

0.02

0.06

0.03

-

0.13

0.13

0.15

0.32

0.20

0.31

0.15

0.08

0.21

0.20

10.9
1
11.1
7
59.5
3
0.05
18.5

10.4
5
12.0
8
62.6
5
0.04
19.6

10.3
8
13.1
1
55.8
3
0.09
19.0

20.9
0

18.1
6
95.6
3
0.10
18.0

18.89 16.91 10.9
6
27.56 30.35 12.6
7
120.0 41.19 47.7
0
3
0.12 0.15 0.18
17.4 17.8 17.5

0.170.21
5-10

25

51.7 18.68 11.66
11.5 15.52 13.59
6
20.2 111.0 76.27
9
7
0.21 0.14 0.09
15.1 16.4 18.0

40-50
8-32
0.8-3.8

5-20
20-60
< 0.1