Đề tài Giới thiệu về nấm men

Header Page 1 of 161.
Giới thiệu về nấm men
Men là các loài nấm đơn bào, Kích thước đường kính mỗi tế bào men chỉ vào khoảng
1/100 mm. Chúng phân bố rộng rãi trong thiên nhiên, đặc biệt chúng có nhiều ở vùng đất
trồng nho và các nơi trồng hoa quả. Nhiều loài nấm men có khả năng lên men rượu bia.
Từ lâu người ta đã biết sử dụng nấm men để sản xuất rượu bia. Nấm men sinh sôi nhanh,
tế bào lại chứa nhiều vitamin, acid amin không thay thế, hàm lượng protein chiếm tới
50% trọng lượng khô của tế bào, nên nhiều loại nấm men còn được sử dụng để sản xuất
protein. Ngoài ra nấm men còn được sử dụng trong công nghệ sản xuất bánh mì. Tuy
nhiên, cũng có nhiều loại nấm men có hại gây bệnh cho người và gia súc, làm hư hại
lương thực, thực phẩm.

Có nhiều dòng men khác nhau, mỗi dòng men có các đặc tính đặc thù riêng biệt của
chúng. Phần lớn các loài men thuộc về ngành nấm túi (Ascomycota), mặc dù có một số
loài thuộc về ngành nấm đảm (Basidiomycota). Một số ít các loài nấm, chẳng hạn như
Candida albicans Candida albicans có thể gây ra nhiễm độc nấm ở người (Candidiasis).
Loài men được con người sử dụng phổ biến nhất là Saccharomyces cerevisiae, nó được
dùng để sản xuất bia, rượu vang từ hàng nghìn năm trước.
Nấm men dùng trong sản xuất bia thường là các chủng thuộc giống Saccharomyces,
chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi trường nước mạch nha như các
loại đường hoà tan, các hợp chất nitơ (các acid amin, peptit), vitamin và các nguyên tố vi
lượng…qua màng tế bào. Sau đó, hàng loạt các phản ứng sinh hóa mà đặc trưng là quá

Footer Page 1 of 161.


Header Page 2 of 161.
trình trao đổi chất để chuyển hoá các chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình
phát triển và lên men của nấm men được tiến hành.
Men bia là các vi sinh vật có tác dụng lên men đường. Các giống men bia cụ thể được lựa
chọn để sản xuất các loại bia khác nhau, nhưng có hai giống chính là men ale

(Saccharomyces cerevisiae) và men lager (Saccharomyces carlsbergensis), với nhiều
giống khác nữa tùy theo loại bia nào được sản xuất. Men bia sẽ chuyển hóa đường thu
được từ hạt ngũ cốc và tạo ra cồn, cacbon đioxit (CO2). Trước khi các chức năng của
men bia được hiểu rõ thì mọi quá trình lên men đều sử dụng các loại men bia hoang dã.
Mặc dù còn rất ít loại bia, chẳng hạn như bia lambic vẫn dựa trên phương pháp cổ này
nhưng phần lớn các quá trình lên men ngày nay đều sử dụng các loại men bia được nuôi
cấy và có độ tinh khiết cao. Trung bình, hàm lượng cồn trong bia là khoảng 4 – 6% rượu
theo thể tích, mặc dù nó có thể thấp tới 2% và cao tới 14% trong một số trường hợp nào
đó. Một số nhà sản xuất bia còn đưa ra loại bia chứa tới 20% cồn.

Đặc điểm phân loại nấm men
Nấm men trong công nghệ sản xuất bia thường là chủng giống Sacchromyces, gồm có
nấm men chìm và nấm men nổi. Có hai dạng là nấm men có dạng hình oval hoặc hình
tròn.
– Nấm men lên men nổi là Sacchromyces cerevisiae dùng trong sản xuất bia ale. Tế bào
nấm men mẹ và con sau khi nảy chồi thường dính lại với nhau tạo thành chuỗi các tế bào
nấm men hình dạng chủ yếu là hình cầu hoặc hình oval với kích thước từ 7 – 10μm.
Đặc điềm hình thái: Sacchromyces cerevisiae sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ cao, lơ
lửng trên bề mặt là chủ yếu, nhiệt độ lên men từ 10 – 25oC. Khi quá trình lên men kết
thúc, tế bào kết chùm, thành chuỗi tạo lớp dày nổi lên bề mặt cùng với bọt bia làm cho
khả năng tự trong của bia rất chậm, khả năng lắng yếu nên phải lọc cẩn thận.
– Nấm men lên men chìm tên là Sacchromyces carlsbergensis, lên men ở nhiệt độ thấp
dùng trong sản xuất bia lager. Hầu hết các tế bào sau khi nảy chồi thường đứng riêng lẻ
hoặc cặp đôi, hình dạng chủ yếu là hình cầu. Thành phần hoá học của tế bào chứa khoảng
75% nước, 15 – 45% protein của chất khô, 25 – 35% cacbonhydrat, 4 – 7% chất béo, 8 –
9% chất vô cơ

Footer Page 2 of 161.

Header Page 3 of 161.
Đặc điểm hình thái: Sacchromyces carlsbergensis sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ
thấp, nhiệt độ lên men từ 0 – 10oC. Phân bố ở tầng sâu trong thiết bị. Dễ kết lắng và dễ
tách lớp. Do đó quá trình lọc dễ hơn đồng thời tạo điều kiện sử dụng lại nấm men. Nấm
men được sử dụng từ nấm men thuần chủng, men được giữ dưới dạng men khô, sau đó
nhân giống trung gian rồi đưa vào sử dụng trung sản xuất bia.

Sự khác biệt giữa hai chủng loại men
Sự khác nhau giữa nấm men nổi và nấm men chìm là khả năng lên men các loại đường
trisacarit, ví dụ raffinoza. Trong nấm men chìm có enzym có thể sử dụng hoàn toàn
đường raffinoza trong khi đó nấm men nổi chỉ sử dụng được 1/3 đường saccharoza.
Ngoài ra chúng còn khác nhau về khả năng hô hấp, khả năng trao đổi chất khi lên men và
khả năng hình thành bào tử. Quá trình trao đổi chất của nấm men chìm chủ yếu xảy ra
trong quá trình lên men, còn của nấm men nổi xảy ra mạnh trong quá trình hô hấp, vì vậy
sinh khối nấm men nổi thu được nhiều hơn nấm men chìm.
Nấm men chìm có nồng độ enzym thấp hơn nấm men nổi. Khả năng tạo bào tử của nấm
men chìm lâu hơn và hạn chế hơn nấm men nổi.
Nấm men chìm còn chia ra hai loại tùy thuộc vào khả năng kết lắng của nó là nấm men
bụi và nấm men kết bông. Nấm men bụi là nấm men phân ly mịn trong dịch lên men và
lắng tư từ khi kết thúc lên men chính. Nấm men kết bông là loài nấm men có thể kết dính
với nhau trong thời gian ngắn khi kết thúc lên men chính và tạo thành khối kết bông lớn
nên lắng nhanh xuống đáy thiết bị. Còn nấm men nổi không có khả năng này.

Footer Page 3 of 161.


Header Page 4 of 161.

Nấm men nổi nổi lên trên bề mặt dịch trong và cuối quá trình lên men chính. Trong khi
đó nấm men chìm lắng xuống đáy thiết bị khi kết thúc lên men chính, làm cho bia nhanh

trong nhưng khả năng lên men hết đường không bằng nấm men nổi. Như vậy đối với sản
xuất bia bằng phương pháp lên men nổi, nấm men được tách khỏi bia bằng cách hớt bọt,
lên men chìm thì xả cặn ở dưới đáy thiết bị lên men.
Ngoài các đặc điểm nêu trên, giữa hai loại nấm men này còn có nhiều đặc điểm sinh hóa
khác nhau dựa vào năng lực lên men đường disacarit melibioza của chúng. Nấm men
chìm (S. carlsbergensis) có chứa các gen MEL. Các gen này tạo ra enzyme ngoại bào là
α – galactosidaza (melibiaza) có khả năng chuyển hóa đường melibioza. Trong khi đó
nấm men nổi (S. cerevisiae) không chứa gen MEL do đó không chuyển hóa được đường
melibioza.
Nấm men chìm lên men ở 4 – 12oC, nấm men nổi ở 14 – 25oC.

Footer Page 4 of 161.


Header Page 5 of 161.
ĐẶC TÍNH
Nhiệt độ lên men
Cơ chất

Khả năng lên men
Khả năng tạo bông, kết lắng

Nấm men nổi
S.Cerevisiae
Loại bia: Ale
14-25oC
Chủ yếu lên men đường đơn
(glucose, fructose), đường
đôi (saccharose, maltose),
khó lên men đường tam

(raffinose)
Lên men mạnh trên bề mặt
môi trường
Kết bông trên bề mặt, bia
khó ttrong tự nhiên

Nấm men chìm
S.Carlsbergensis
Loại bia: Lager
4-12oC
Lên men tốt glucose,
maltose, galactose, fructose,
saccharose, mannose và cả
raffinose
Lên men mạnh trong lòng
môi trường
Kết chùm lắng xuống đáy,
bia trong tự nhiên

Vai trò của nấm men
Nấm men đóng vai trò hết sức quan trọng trong công nghiệp sản xuất bia. Nhờ đặc tính
sinh dưỡng của nấm men là quá trình chuyển hóa dịch đường thành rượu (C2H5OH) và
sinh ra khí CO2 là thành phần chính của bia, tạo ra các mùi vị đặc trưng cho sản phẩm,
tùy vào loại nấm men mà tạo ra các mùi vị khác nhau.
Các loại nấm men lên men bia thuộc loại yếm khí tùy tiện. Khi đó oxy chúng tăng sinh
khối nhờ hô hấp tế bào, khi không có oxy chúng lên men tạo thành ethanol và CO2 theo
phương trình:

Đường + Nitơ amine tự do + Nấm men + Oxy → Ethanol + CO2 + Nấm men
Lên men nổi

Lên men nổi là công nghệ được áp dụng ở khắp các nước Bắc Âu. Còn ở các nước khác
chỉ áp dụng phương pháp lên men này trong sản xuất bia đen hoặc các loại bia đặc biệt từ
malt tiêu mạch.
Quá trình lên men được tiến hành ở 25oC. Mặt bằng lên men không cần làm lạnh, còn
dịch đường houblon hóa thì được làm lạnh bằng nước bình thường. Lượng nấm men gieo
cấy ban đầu là khoảng 0,2- 0,3l dịch lên men đặc trong 100l. Liều lượng này tương
đương với mật độ 6- 7.106 tế bào/1ml. Trước kkhi gieo cấy vào thùng lên men chính
thức, nấm men được cấy đều và hoạt hóa trong một thùng chuyên dụng. Nhiệt độ hoạt
hóa là 18- 19oC, còn thời gian là 3- 4h.
Lên men chìm

Footer Page 5 of 161.


Header Page 6 of 161.
Lên men chìm là phương pháp được sử dụng nhiều nhất trong công nghệ sản xuất bia. Nó
có thể cho phép kiểm soát được toàn bộ quá trình lên men một cách thuận lợi, ít tốn kém
mặt bằng. Do hệ thống khuấy trộn tốt nên toàn bộ môi trường nuôi cấy là một hệ thống
nhất.
Dịch đường houlbon hóa sau khi tách cặn và làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết (6- 10oC),
được đưa sang khu vực lên men chính bao gồm các thiết bị dạng hở. Việc chuyển dịch
đường được thực hiện bằng bơm li tâm hoặc lợi dụng khả năng tự chảy của chúng. Sau
khi dịch đường đã chiếm khoảng 1/3 thể tích của thùng lên men thì ta nạp nấm men giống
vào dịch. Sau đó, bơm dịch vào thể tích cần thiết, kết hợp đảo đều bằng khuấy cơ học
hoặc sục không khí vô trùng.
Quá trình lên men chìm chia thafnh 4 giai đoạn. Mỗi giai đoạn đều có nững biểu hiện và
dấu hiệu đặc trưng, với mức độ khấc nhau của sự thay đổi hàm lượng chất hòa tan, nhiệt
độ và các dấu hiệu bề ngoài của dịch lên men, đặc biệt là hình thái của bọt.
1. Lager Beer
Mới chỉ ra đời chừng vài trăm năm, thế nhưng loại bia có nguồn gốc từ Trung Âu này

dường như là loại được tiêu thụ nhiều nhất thế giới ngày nay. "Lager" được đặt theo tên
từ "Lagern" trong tiếng Đức, có nghĩa là "để lưu trữ". Lager được lên men từ đáy
(bottom-fermented), tức là thành phần men được cho cấy vào đáy của thùng lên men
(vessel). Tương tự như vang trắng, lager được lên men ở nhiệt độ thấp, vào khoảng 7°C15°C và do đó quá trình lên men tốn nhiều thời gian hơn. Sau đó là quá trình "lagering",
tức là sản phẩm của quá trình lên men trước được đưa vào quá trình làm tuổi ở nhiệt độ
thấp, từ đó mang đến hương vị dịu, xốp và mượt mà hơn.
2. Ale Beer

Ale beer có nguồn gốc từ thời cổ đại, đến nay được sản xuất rộng khắp thế giới nhưng
phổ biến nhất và được tiêu thụ nhiều nhất ở Anh quốc. Ale thường ngọt và đầy đặn hơn,
có màu sắc từ vàng (gold) nhạt đến nâu sẫm tùy thuộc vào loại lúa sử dụng trong quá
trình sản xuất. Khác với lager, ale được lên men từ trên (top-fermented), tức là men được
rải đều trên bề mặt của bia trong thùng lên men. Và nhiệt độ lên men cũng cao hơn so với
lager, vào khoảng 13°C-24°C.

Footer Page 6 of 161.


Header Page 7 of 161.
Sự khác biệt giữa các loại bia được lên men theo kiểu top-fermented đa dạng và phức tạp
hơn so với các loại bottom-fermented. Ví dụ, loại bia phổ biến ở California dùng loại
men của bia lager nhưng lên men ở nhiệt độ dùng cho bia ale. Wheat beer thì thường
dùng men của bia ale và có quá trình lagering, tức là làm tuổi ở nhiệt độ thấp.
/> />
Enzym được sử dụng trong sản xuất bia
Ngày nay, nhiều nước trên thế giới sử dụng enzym có nguồn gốc từ vi sinh vật để sản
xuất bia thay thế 30- 40% nguyên liệu không phải từ malt và để nâng cao, ổn định chất
lượng bia. Một số enzym được sử dụng trong sản xuất bia: amylase, protease,
pullulanase, celllulase. Trong đó hai enzym amylase và protease là được sử dụng phổ
biến nhất trong công nghệ sản xuất bia.

Enzym amylase
Enzym amylase chia làm 3 loại: α- amylase, β- amylase, γ- amylase.
Enzym α- amylase
Đặc điểm
Enzym α- amylase là protein có phân tử lượng thấp, thường nằm trong khoảng 50.000
đến 60.000 Dal. Chuỗi mạch acid amin enzym α- amylase đều có cấu trúc bậc ba.
Tính chất
-

Enzyme α – amylase pH tối thích: α – amylase từ nấm sợi là 4.0 – 4.8
Nguồn gốc khác nhau độ bền đối với tác dụng của acid cũng khác khác nhau.
Nhiệt độ tối thích của α – amylase là 50°C và bị vô hoạt ở 70°C
Trong dung dịch đệm pH = 4.7, α – amylase của Asp.orysee rất nhạy với tác động
của nhiệt độ cao.

Enzyme β – amylase
Đặc điểm
-

Là một Enzyme ngoại bào (exoenzyme)
Phân giải bắt đầu từ đầu không khử của các nhánh ngoài cùng cơ chất

Footer Page 7 of 161.


Header Page 8 of 161.
-

Phân cắt liên kết α – l,4glucoside nhưng khi gặp liên kết α – 1,4 glucoside đứng kế

cận liên kết α – l,6glucoside thì ngừng tác dụng.

Tính chất
-

Tâm xúc tác có chứa nhóm – SH, nhóm X-COOH, vòng imidazol
Không thuỷ phân tinh bột sống, mà chỉ phân cắt tinh bột đã hồ hoá.
Có hoạt tính khi không có Ca2+, và bị kiềm hãm bởi Cu2+, Hg2+,...
β-amylase hoạt động thích hợp ở pH=4.2 – 5.6
Nguồn gốc từ vi khuẩn thì bền nhiệt hơn của thực vật và nấm mốc

Enzyme γ – amylase
Đặc điểm
-

Có nhiều tên gọi khác nhau: amyloglucosidase, glucoamylase,...
Thuộc nhóm enzyme ngoại bào exoamylase.
Do vi sinh vật tạo ra.
Khối lượng phân tử: 27.000 -112.000 Dal.

Tính chất
-

Được tạo nên từ hai isoEnzyme I và II.
Amyloglucosidase I tự hấp thụ và thuỷ phân tinh bột ở trạng thái rắn.
Amyloglucosidase II không có cả hai tính chất này.

Hoạt tính
-

pH = 3.5 – 5.5
Nhiệt độ 50°C
Bền với acid hơn α – amylase nhưng kém bền hơn trong rượu, acetone và không
được bảo vệ bởi Ca2+

Enzyme protease
Đặc điểm

-

Xúc tác sự thủy phân các liên kết peptit (CO-NH) trong phân tử protein và các cơ
chất tương tự.

-

Có khả năng liên kết este và vận chuyển acid amin.

Footer Page 8 of 161.


Header Page 9 of 161.
Tính chất
-

Thủy phân liên kết peptit ở đầu nito của mạch polypeptit
Thủy phân các liên kết dipeptit
Thủy phân liên kết peptit ở đầu cacbon của mạch poly peptit
Thủy phân các liên kết peptit nội mạch

Ứng dụng của các enzym này trong sản xuất bia

Các loại enzym này khi cho vào trong quá trình sản xuất bia thường nhằm vào những
mục đích sau:
-

Nâng cao chất lượng dịch đường hóa
Nâng cao khả năng lên men bia
Nâng cao chất lượng và ổn định chất lượng bia
Giảm giá thành sản phẩm khi tiến hành thay malt bằng những nguyên liệu phhi
malt.

Những ưu điểm của enzym được sử dụng trong sản xuất bia:
-

-

Các chế phẩm enzym từ vi sinh vật thường có hoạt tính xúc tác mạnh và chứa khá
đầy đủ các loại enzym cần thiết cho sự chuyển hóa tinh bột thành các loại đường,
đặc biệt là tạo ra các loại đường có khả năng lên men với số lượng lớn.
Các chế phẩm enzym hoạt động ở nhiệt độ cao thuận lợi việc vận hành quá trình
đường hóa và dịch hóa.

Footer Page 9 of 161.


Header Page 10 of 161.

Footer Page 10 of 161.


Header Page 11 of 161.

Footer Page 11 of 161.


Header Page 12 of 161.

KIẾN NGHỊ
Vấn đề sản xuất và quản lý chất lượng bia ở một quy trình sản xuất hiện nay vẫn còn tồn
tại nhiều vấn đề cần được giải quyết như về nguyên liệu, cải tiến về công nghệ sản xuất,
cải tiến về máy móc thiết bị,..để hạn chế những khuyết tật sản phẩm. Các vấn đề này đòi
hỏi sự kiểm tra chặt chẽ từ nguyên liệu đầu vào tới quy trình sản xuất và cả công đoạn
thành phẩm. Sau khi thực hiện những biện pháp mà đề tài đưa ra, nhà sản xuất bia nên sử
dụng các phượng tiện thống kê để kiểm tra chặt chẽ và ổn định chất lượng sản phẩm.

Footer Page 12 of 161.