Ứng dụng enzyme trong công nghệ sản xuất bia

Trường Đại Học Nông lâm
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
Lớp: DH06VT

BÀI BÁO CÁO HÓA SINH-ENZYM
ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG ENZYM TRONG CHẾ BIẾN BIA

Nhóm thuyết trình:

1. Bùi Thị Thanh Hảo
2. Lưu Trần Kiến Quốc
3. Ngơ Thị Hồi Nữ
4. Nguyễn Thị Thanh Thuyền
5. Nguyễn Xuân Tiến
6. Phùng Đắc Tín
7. Trương Minh Tuấn


MỤC LỤC:

I. GIỚI THIỆU CHUNG:
1. Sơ lược về bia
2. Các nguyên liệu chính trong chế biến bia:
a) Malt
b) Hoa houblon
c) Gạo
3. Sơ đồ qui trình chế biến bia
4. Các cơng đoạn chính:
a) Nghiền malt

b) Nấu ngun liệu
c) Houblon hóa
d) Lên men
e) Làm trong bia

II. ENZYM TRONG CHẾ BIẾN BIA:
1. Enzym protease
2. Enzym α- Amylase
3. Enzym β- Glucanase
4. Nấm men trong sản xuất bia


NỘI DUNG BÀI BÁO CÁO:
I. GIỚI THIỆU CHUNG:
1. Sơ lược về bia:

Bia là loại đồ uống có độ rượu nhẹ và có tính giải khát cao. Thành phần của
bia gồm có:
80-90% H2O
•
1,5-7% cồn
•
3-10% chất tan
•
0,3-0,4% CO2
•
Bia được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là nước, gạo, malt, hoa
houblon, sau quá trình lên men sẽ cho ra một loại đồ uống giàu dinh dưỡng,
có hương thơm đặc trưng, độ cồn thấp, vị đắng dịu và lớp bọt trắng mịn với
hàm lượng CO2 phù hợp. Ngồi ra, trong bia cịn chứa một hệ enzym khá

phong phú,đặc biệt là nhóm enzym khích thích tiêu hóa amylaza.
2. Các ngun liệu chính trong chế biến bia
a. Malt:

– Tên khoa học là humulus pululus
– Là một hạt ngũ cốc gọi là lúa mạch (chiếm 70%).
– Malt dạng hạt sau khi xay được hoà tan bằng nước ở 37 0C và cho vào
nồi malt. Đối với việc hoà tan malt khác với hoà tan gạo vì malt dể bị
hiện tượng đóng cục hơn do đó malt được khuấy trộn dưới dạng phun
nước trước khi cho vào nồi phun.
– Malt còn được dùng để tạo màu cho bia, với malt bình thường khơng
đủ độ màu vì thế người ta thêm malt “đen” để tăng độ màu.
b. Hoa houblon:
– Là một loại dây leo, thích hợp khí hậu ôn đới, được trồng nhiều ở
Anh, Mỹ.
– Là nguyên liệu khơng thể thiếu trong bia. Mùi thơm có được của bia
một phần là do tinh dầu có trong hoa houblon.Các chất đắng có trong
hoa houblon truyền cho bia vị đắng dễ chịu,đồng thời pectin trong
hoa có vai trị giữ bọt,tăng độ bền sinh học cho bia và ức chế sự phát
triển của vi khuẩn
c. Gạo: chỉ là nguyên liệu phụ (chiếm 30%), nguyên liệu
dùng để thay thế nhằm giảm giá thành sản phẩm.


3. Qui trình chế biến bia:


4. Các cơng đoạn chính:

a) Nghiền malt: với mục đích phá vỡ cấu trúc tế bào, tạo điều kiện thuận

lợi thúc đẩy q trình sinh hóa xảy ra trong ngun liệu khi nấu nhằm
thu được dịch đường có nồng độ các chất cao nhất từ nguyên liệu ban
đầu. Yêu cầu khi nghiền malt là giữ vỏ malt càng nguyên càng tốt và
cần có một tỷ lệ thích hợp giữa tấm thô,tấm mịn và bột,tỷ lệ này phụ
thuộc vào thiết bị lọc dịch đường hóa.
b) Nấu nguyên liệu (đường hóa nguyên liệu):
- Mục đích của q trình nấu bia là chuyển các chất của malt và nguyên liệu
thay thế từ trạng thái khơng hịa tan sang trạng thái hịa tan nhờ tác động của
hệ enzym thủy phân.
- Để tăng hiệu suất nấu người ta đã áp dụng nhiều phương pháp đường hóa
khác nhau.Tuy nhiên,tất cả các phương pháp đó đều theo một nguyên tắc
chung về điều kiện nhiệt độ thích hợp cho các enzym thủy phân, chủ yếu là
hệ amylase và protease hoạt động:
• α –amylase: 70-75 0C
• β –amylase: 63-65 0C
• protease: 50-60 0C
c) Đun sơi dịch đường với hoa houblon (q trình houblon hóa):
• Mục đích của q trình là ổn định thành phần dịch đường, truyền cho
bia mùi và vị của hoa houblon,keo tụ các protein, vô hoạt enzym và
thanh trùng dịch đường.
• Trong q trình phải đảm bảo không để nhiệt độ của dịch đường hạ
xuống dưới 70 0C để tránh oxy khơng khí tiếp xúc với dịch đường xảy
ra các phản ứng oxy hóa làm giảm chất lượng của bia.
d) Lên men bia:
• Trong q trình lên men bia một lượng lớn cơ chất, chủ yếu là đường
và dextrin bậc thấp bị nấm men hấp thụ để tạo thành rượu etylic, khí
carbonic và các sản phẩm phụ.
• Lên men bia có 2 giai đoạn: giai đoạn lên men chính và giai đoạn lên
men phụ, Hiện nay,có 2 phương pháp lên men được sử dụng phổ biến:
Phương pháp cổ điển: q trình lên men chính và lên men phụ

là 2 quá trình tách biệt nhau,diễn ra trong 2 loại thiết bị khác
nhau, sắp xếp ở các mặt bằng khác nhau và được gọi là công
nghệ lên men 2 pha. Theo phương pháp này,q trình lên men
chính được tiến hành trong các thùng lên men kín hoặc hở ở
nhiệt độ 80C hoặc lớn hơn,thời gian kéo dài 6-10 ngày.Ở giai
đoạn này,nấm men lên men mạnh,dịch sủi bọt nhiều.Cuối giai
đoạn này,sự lên men giảm xuống,phần lớn nấm men lắng xuống


đáy thùng.Ta có được sản phẩm bia non bao gồm rượu
etylic,CO2,các sản phẩm phụ và cịn một ít đường(1,52,5%).Bia non tiếp tục được bơm vào các thùng lên men phụ và
tàng trữ.Nhiệt độ lên men phụ giữ ở 1-40Cgiai đoạn này nấm
men lên men phần đường còn lại để bổ sung CO2 cho bia,đồng
thời hoàn thiện chất lượng của bia.
Phương pháp hiện đại: 2 giai đoạn lên men chính và phụ được
thực hiện trong cùng một thiết bị nên còn gọi là lên men 1 pha.
- Nếu lên men ở nhiệt độ quá cao sẽ xảy ra hiện tượng
hỏng men, sẽ làm đục bia.Căn cứ vào nhiệt độ để quy
định số ngày lên men.Nhiệt độ càng cao thì tốc độ lên
men càng lớn.
e) Q trình lọc: mục đích của q trình lọc bia là để loại các tế bào
nấm men, các tạp chất...
- Bia sau khi lên men được gọi là bia non. Bia non tiếp tục đi qua máy lọc
khung bản với chất trợ lọc là đất lọc và giấy lọc. Dung dich sau khi lọc được
thu hồi gọi là bia trong. Để đo độ trong của bia người ta dựa vào máy đo độ
đục.
Sơ đồ khung bản:

f)

- Sau khi lọc khoảng 2 tuần người ta tiến hành vệ sinh 1
lần để loại bỏ các cặn bả của bia non ra ngoài. Bia non
sau khi qua thiết bị lọc thu được bia trong thành phẩm
có nồng độ alcol 4,5% và tiếp tục đi qua phân xưởng
chiết.
Quy trình cơng nghệ ở phân xưởng chiết


II. ENZYM TRONG CHẾ BIẾN BIA:
1) Enzym protease:
Papain
– EC: 3.4.22.2
– Là một endoprotease, trọng lượng phân tử 20700 Dalton
– Có khả năng thủy phân sâu, chịu nhiệt tương đối cao.
– pH hoạt động 5-9
– Papain thơ hoạt tính cao hơn papain tinh khiết.
– Bị bất hoạt do tác nhân oxyd hóa.
– Sử dụng papain để giảm keo Haze.
Haze là dạng sương mà của bia,do sự kết hợp của polypeptit và tanin xảy ra
khi bia được làm lạnh đến dưới 100C.

Polypeptit bị thuỷ phân bởi papain và một số enzym protease,không cịn
ngun liệu để kết hợp với tanin.Vì vậy,dùng papain để ngăn ngừa hiện
tượng này.
Pullulanase:
• Thuỷ phân liên kết α -1,6
• Cơ chất: pullulane có nhiều trong bột mỳ
• Pullulanase kết hợp với α-amylase thuỷ phân hèm bia
dextrin thành đường lên men.
Ưu điểm của việc sử dụng enzym proteaza (đạm hoá) vào quá trình

sản xuất bia :


 Tăng tỉ lệ nguyên liệu thay thế (gạo) so với trớc đây (từ 30% lên
50%). Hiệu suất trích ly nguyên liệu tăng từ 1-2%.
 Giảm thời gian lên men chính 1 ngày do nấm men phát triển mạnh,
đạt hiệu suất lên men cao. Do vậy, tiết kiệm đợc chi phí điện lạnh cho
q trình sản xuất.
 Giống nấm men kết lắng tốt cho hiệu suất thu hồi tăng 2,5%.
 Bia thành phẩm đạt các chỉ tiêu hoá lý qui định, hơng thơm, vị đậm
đà, độ tạo bọt tốt hơn so với bia sử dụng 30% gạo thay thế mà không
sử dụng enzym.
 Nâng cao hiệu quả kinh tế trong quá trình sản xuất bia ở mức khoảng
2.500.000 đ/ngày đối với dây chuyền cơng suất 20.000 lít/ngày nhờ
tiết kiệm điện, hơi, nớc, nhân công, nguyên liệu ...
2) Enzym α- Amylase:
α- amylase ( termamyl):
- Thuộc nhóm enzym α -amylase

-

Là chế phẩm enzym thương mại có dạng lỏng
Có nguồn gốc từ vi khuẩn
Chịu nhiệt (105-1100C)
Trong q trình nấu bia,giúp dịch hố tinh bột trước
khi lên men, đơn giản hố qui trình cơng nghệ.
α- amylase ( fungamyl): Trong sx bia, enzim được ứng dụng trong
quá trình lên men bia để gia tăng hệ thống lên men của mạch nha. Độ
lên men trong bia có thể gia tăng 2-5%.
SEBamyl-L(Chất hỗ trợ đường hố ngun liệu): là enzyme từ vi

nấm, được sản xuất bằng lên men chủng Aspergillus oryzae không
biến đổi gen.. SEBamyl-L là endo-amylase, cắt liên kết 1,4-αglucosidic của dịch tinh bột. Hoạt động kéo dài của SEBamyl-L sinh
ra một lượng lớn maltose và một ít glucose.
• Sự ổn định về nhiệt độ và pH tốt
• Sinh ra dịch đường chứa hàm lượng maltose cao (DE50)
• Bi vơ hoạt khi thanh trùng ở nhiệt độ thơng thường
• Dịch hóa tồn bộ tinh bột
• Nguồn gốc là sinh vật khơng biến đổi gen
• Thành phần hồn tồn tự nhiên, khơng có thành phần nhân
tạo tổng hợp.


-Trong công nghiệp bia, enzyme làm tăng khả năng lên men của dịch đường
chứa nhiều nguyên liệu thay thế, làm giảm lượng dextrin thừa trong các loại
bia thấp carbohydrate.

•
•
•
•
•
•

SEBstar-HTL(Chất hỗ trợ dịch hoá tinh bột): là α-amylase, enzyme
ở dạng lỏng và chịu nhiệt. Là enzyme vi khuẩn được sản xuất bằng
cách lên men chủng vi khuẩn Bacillus không biến đổi gen.SEBstarHTL là endo-α-amylase, cắt liên kết 1,4-α-glucosidic của dịch tinh bột
một cách ngẫu nhiên. Hoạt động kéo dài của SEBstar-HTL làm giảm
nhanh độ nhớt của dịch tinh bột và sinh ra một lượng lớn các dextrin
thấp phân tử
Tính ổn định nhiệt tốt cho q trình dịch hóa

Sinh ra dịch dextrose có độ nhớt thấp
Dịch hóa tồn bộ tinh bột
Làm tăng công suất nấu hèm và nấu cháo ( Nguyên liệu thay thế).
Nguồn gốc là sinh vật không biến đổi
Thành phần hồn tồn tự nhiên, khơng có thành phần nhân tạo tổng
hợp

- Trong công nghiệp bia, SEBstar-HTL sử dụng để dịch hóa nồi cháo và
giảm nhanh được độ nhớt của dịch tinh bột.
3) Enzym β- Glucanase:
SEBflo-TL(Chất hỗ trợ thuỷ phân cấu trúc vỏ): là enzyme ở dạng lỏng,
được sản xuất bằng cách điều khiển q trình lên men của chủng
Tricoderma khơng biến đổi gen.SEBflo-TL là enzyme endo-glucanase xúc
tác cho quá trình thủy phân β-glucan (1,4và1,3-β-glucans) của lúa mạch và
malt . Enzyme xúc tiến q trình dịch hóa, giảm độ nhớt, xúc tiến sự phân
chia lỏng/rắn, trong quá trình lọc. Về cơ bản thì SEBflo-TL khơng ảnh
hưởng tới hoạt tính của protease.
♦ SEBflo-TL là enzyme glucanase bổ sung vào khi ngâm trộn malt
hoặc hỗn hợp malt và lúa mạch. SEBflo-TL là β-glucanase có khả
năng chịu nhiệt tốt hơn malt glucanase. Trong cơng nghiệp sản
xuất bia và rượu, SEBflo-TL cắt polysaccharide ở tế bào ngồi của
hạt làm tăng lượng đường có khả năng lên men và giảm độ nhớt.
Enzyme thường được thêm vào trong q trình dịch hóa.
 Gia tăng hiệu suất chiết khoảng 5 – 20% khi ngâm trộn malt
hoặc hỗn hợp malt với lúa mạch.
 Gia tăng sự tinh khiết của quá trình chiết.


 Gia tăng sự chiết tinh bột ngũ cốc khoảng 2 – 5%
 Giúp quá trình lọc dễ và nhanh hơn

 Gia tăng hiệu suất sản xuất bia
SEBclear-L(Chất hỗ trợ quá trình lên men): là enzyme ở dạng
lỏng, được sản xuất bằng cách lên men của chủng Tricoderma không
biến đổi gen. SEBclear-L là enzyme có tác dụng ổn định và làm trong
bia, kéo dài thời gian sử dụng của bia thành phẩm. SEBclear-L bao
gồm endo- glucanase xúc tác thuỷ phân β-glucan (Liên kết 1,4 và 1,3
β- glucanse) và protease xúc tác thuỷ phân protein, triệt tiêu yếu tố
chính gây nên vấn đề đục bia
Tăng độ đục là vấn đề rất nghiêm trọng đối với sản xuất bia, ảnh hưởng đến
tiêu chuẩn cảm quan của bia. Tốc độ tạo đục của bia quyết định tuổi thọ của
bia. Độ đục trong bia gây nên bởi dạng phức hydrat cacbon bao gồm βglucanse, protein, polyphenol. Bia tại nhiệt độ 32oF cũng có thể bị đục do
protein không tan ở nhiệt độ thấp. Đặc thù của SEBclear-L là được cho vào
cho vào quá trình lên men để triệt tiêu tác nhân gây đục là β- glucanse và
protêin
4) Nấm men trong sản xuất bia: .
- 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 q trình trao đổi chất
để chuyển hố các chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát
triển và lên men của nấm men được tiến hành.

• Có 2 loại
Nấm men chìm:
– Nấm men chìm có enzym có thể sử dụng hồn tồn đường raffinoza
– Q trình trao đổi chất của nấm men chìm chủ yếu xảy ra trong quá
trình lên men

– Có nồng độ enzym thấp, khả năng tạo bào tử lâu và hạn chế
– Nấm men chìm chia ra 2 loại tuỳ thuộc khả năng kết lắng của nó :
• Nấm men bụi :là lồi nấm men phân ly mịn trong dịch lên men và lắng
từ từ khi kết thúc lên men chính.
• Nấm men kết bơng : có thể kết dính với nhau trong thời gian ngắn khi
kết thúc lên men chính và tạo thành khối kết bơng lớn nên lắng nhanh
xuống đáy thiết bị, có ý nghĩa quan trọng trong sản xuất bia, làm cho
bia nhanh trong
- Sản xuất bia bằng phương pháp lên men chìm thì xả cặn ở dưới đáy
thiết bị lên men.
Nấm men nổi:
 Quá trình trao đổi chất của nấm men nổi xảy ra mạnh trong q trình
hơ hấp , vì vậy sinh khối nấm men nổi nhiều hơn nấm men chìm.
 Nấm men nổi chỉ sử dụng được 1/3 đường saccharose.
 Nấm men nổi nổi lên bề mặt dịch trong và cuối q trình lên men
chính.
 Nhiệt độ lên men là 14-25oC.
 Sản xuất bia bằng phương pháp lên men nổi, nấm men được tách khỏi
bia bằng cách hớt bọt
5) α- Acetolactate :
SEBMature L(Chất hỗ trợ quá trình lên men, Giảm diacetyl trong bia): là
enzyme có nguồn gốc là vi sinh vật không biến đổi gen, α-acetolactate
decarboxylase (ADLC) ứng dụng trong sản xuất thực phẩm. Bổ sung vào
giai đoạn đầu tiên của quá trình lên men, hạn chế đáng kể sự hình thành
diacetyl trong quá trình lên men, giảm thiểu thời gian lên men.
 Trong quá trình lên men, α–acetolactate bị oxi hóa thành dạng
acetyl ảnh hưởng đến hương vị tự nhiên của bia và làm kéo dài
quá trình lên men. α-acetolactate decarboxylase trong

SEBMature L có tác dụng chuyển α-acetolactate thành acetoin
bỏ qua sự hình thành acetyl hoăc tạo rất ít acetyl. Tạo thiểu
lượng acetyl hình thành sau quá trình lên men
 Hạn chế tối đa sự hình thành acetyl trong quá trình lên men
 Rút ngăn đáng kể thời gian lên men
 Tăng cơng suất sản xuất bia
6) Hệ enzym có trong đại mạch :
• Hệ enzym amylase (α,β –amylase, amylo fotfatase) để thủy phân tinh
bột. Amylo fotfatase được hình thành sau 2-3 ngày đầu của q trình
nảy mầm.
• Hệ enzym sitaza (nhóm sitoplastaza, nhóm sitaza) thủy phân
hemicellulose, phá vỡ màng ngăn cách vỏ hạt và nội nhũ, cung cấp
thức ăn cho mầm sống và phát triển.
• Hệ enzym protease: thủy phân các protid,hoạt tính cực đại sau ngày
thứ 5 của quá trình nảy mầm,tạo ra các chất chứa Nitơ hịa tan và sản
phẩm cuối cùng là các acid amin,NH3.
• Hệ enzym esteraza.
• Trong lúa mạch có 2 enzym: oxyde synthase và hydroperoxy
delyase,tạo ra hương vị không mong muốn cho bia. Để giải quyết vấn
đề này,trong quá trình sản xuất người ta sử dụng protein LTP-là
protein vận chuyển lipid nhằm giảm bớt những hương vị khó chịu của
bia thành phẩm.
- Điều khiển phản ứng của protein LTP có thể đạt 2 mục đích là kiểm sốt
hương vị và tạo bọt bia.
Tài liệu tham khảo:
1) Bài giảng mơn cơng nghệ hóa sinh và enzym.Ths. Đinh Ngọc
Loan-Giảng viên trường Đại Học Nông Lâm.
2) Ứng dụng protease trong sản xuất bia:
/>f=23&t=121
3) Các yếu tố ảnh hưởng trong lọc bia :

/>option=com_content&task=view&id=6&Itemid=2
4) />name=Forums&file=viewtopic&t=1798


5)
6) Hồng Đình Hồ – cơng nghệ sản xuất Malt và bia. NXB Khoa
học kĩ thuật Hà nội 1998.
7) Giáo trình vi sinh vật học cơng nghiệp – ĐH Huế.