Hương bia CHTP2009 - 2011 PHẦN I LỜI MỞ ĐẦU Bia loại đồ uống có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao độ cồn thấp, mùi vị thơm ngon bổ dưỡng Uống bia với lượng thích hợp có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa mà giảm mệt mỏi sau ngày làm việc mệt nhọc, có tác dụng giải khát, chứa Vitamin B1, B2, PP nhiều axit amin cần thiết cho thể Năng lượng thu 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 ưa chuộng sản phẩm bia ngày đa dạng Chất lượng loại bia, sản phẩm bia ngày trọng Các doanh nghiệp nước nước Việt Nam cố gắng đẩy cao chất lượng bia Bia chế biến từ malt đại mạch, nguyên liệu thay (gạo, ), hoa houblon, nước, nấm men Hương thơm vị bia hợp chất chiết từ nguyên liệu, từ trình lên men dịch đường sinh CO 2, rượu sản phẩm lên men khác Bài tiểu luận em xin đề cập đến “Hương thơm sản phẩm bia” Hương bia CHTP2009 - 2011 PHẦN II NỘI DUNG I NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA: = Malt Nước Hoa Huplon 1.1 Malt đại mạch Malt tên gọi ngũ cốc nảy mầm (đại mạch, tiểu mạch, hạt gạo, thóc gạo, thóc mếm) Tuy nhiên Việt Nam chưa trồng đại mạch, phải nhập malt từ nước phí sản xuất tăng lên 1.2 Nguyên liệu thay Trong sản xuất bia việc dùng liệu thay cho malt tùy thuộc vào điều kiện chủ quan khách quan, nhằm mục đích hạ giá thành sản phẩm tạo sản phẩm bia có mức chất lượng khác Cải thiện vài tính chất sản phẩm,theo đơn đặt hàng người tiêu dùng * Trong nhà máy bia sài gòn sử dụng liệu gạo (chiếm 30%) 1.3 Hoa houblon Hương bia CHTP2009 - 2011 Hoa houblon nguyên liệu đứng thứ (sau đại mạch) công nghệ sản xuất bia Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng làm tăng khả tạo giữ bền bọt, làm tăng độ bền keo độ ổn định thành phần sinh học sản phẩm Do đặc tính đặc biệt nên hoa houblon giữ vai trò độc tôn nguyên liệu thay ngành sản xuất bia 1.4 Men bia Đã từ lâu, ngành sản xuất bia, giống nấm men đựơc chia thành nhóm: a- nhóm nấm men với đặc tính : - Nhiệt độ lên men: 10÷250C - Lên men mạnh, trình lên men xảy bề mặt môi trường - Khi trình lên men kết thúc, tế bào kết chùm, chuỗi, tạo thành lớp dày bề mặt với bọt bia, bia tự chậm - Khả lên men đừơng tam (rafinase) (chỉ đạt 33%) b- Nhóm nấm men chìm với đặc tính: - Nhiệt độ lên men:0÷100C - Quá trình xảy lòng môi trừơng nên khả lên men tốt - Có khả lên men hoàn toàn (vì lên men đường rafinosse hoàn toàn) - Khi lên men xong, tế bào kết thành chùm chuỗi kết lắng xuống đáy thùng lên men nhanh, nhờ bia chóng tự hên men 1.4 Nước Nước nguyên liệu để sản xuất bia Trong thành phầ bia nước chiếm từ 87% - 90% Nước dùng tất công đoạn sản xuất bia Vì thành phần tính chất nước ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm cuối bia Cho nên nước dung sản xuất bia phải xử lý dù lấy giếng khoan hay từ hệ thống cấp nước sinh hoạt Tùy theo công đoạn khác mà yêu cầu chất lượng nước khác 1.5 Các chất phụ gia công nghệ sản xuất bia Trong công nghệ sản xuất bia, nguyên liệu thiếu malt, houblon, men, người ta dùng đến số nguyên liệu hay hóa chất phụ Tùy theo yêu cầu kỹ thuật, công nghệ, mà nguyên phụ liệu hóa chất sử dụng với hàm lượng khác II TỔNG QUAN VỀ CÁC CHẤT TẠO HƯƠNG TRONG BIA Trong bia có chứa nhiều cấu tử, sản phẩm tất trình lý hóa sinh xảy trình sản xuất bia Nồng độ chất đó, đặc biệt cấu tử tạo hương, có vai trò quan trọng đến chất lượng bia thành phẩm Mùi vị đặc trưng cho tính chất cảm quan bia phức Hương bia CHTP2009 - 2011 tạp Những chất tạo hương có lợi cho tính chất cảm quan bia sản phẩm chuyển hóa tế bào giải phóng trình lên men rượu bậc cao, este, chúng đặc trưng cho mùi vị dễ chịu bia tươi Tuy nhiên nồng độ chúng phải nằm giới hạn định Nếu vượt ngưỡng đó, thành phần tạo mùi vị lạ, khó chịu cho bia Một số chất lợi cho tính chất cảm quan bia tạo thành trình lên men diaxetyl, hydrosunphua, axetaldehyd mercaptan Nếu hàm lượng chất cao người ta nói bia có mùi vị non Những thành phần giảm dần trình tàng trữ Các loại bia khác có hàm lượng chất tạo hương khác nhau, đặc trưng cho loại bia Các loại bia Bia không Bia nhạt Bia nâu * Bia vàng Thành phần lọc màu * ** Etanol (%V/V) – 8.9 3.4 - 2.1 - 4.5 2.8 - 3.2 1- Propanol (mg/l) 13 - 60 31 - 48 17 - 29 - 10 2- Metylpropanol (mg/l) 11 - 98 18 - 33 11 - 33 - 11 Active- amyl alcohol (mg/l) – 41 14 - 19 - 22 - 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 - 18 - 14 Izoamyl axetat (mg/l) – 4.9 1.4 - 3.3 0.4 - 2.6 1.5 - Axetaldehyd (mg/l) 0.5 - 10 3.8 - 38.8 - 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 **: lên men chìm Người ta vào nồng độ chất tạo hương ngưỡng cảm nhận để đánh giá đến mức độ ảnh hưởng đến chất lượng bia Cụ thể: * Các thành phần hương thứ nhất: (lớn FU)  Rượu etylic  CO2  Các hợp chất đắng hoa houlon * Các thành phần hương thứ ( từ 0.5 – FU)  Các chất bay  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 Hương bia CHTP2009 - 2011  Axít butyric axit izovaleric  Axít phenyl axetic  Polyphenol  Hàng loạt 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 (dưới 0.1 FU)  Là thành phần hương lại bia III CÁC CHẤT TẠO HƯƠNG CỤ THỂ VÀ NGUỒN GỐC CÁC CHẤT TẠO HƯƠNG ĐÓ: Có thể thấy, este etyl axetat, rượu bậc cao thuộc nhóm đơn vị hương thứ đơn vị hương từ 0.5-2 FU Do vậy, hàm lượng chúng bia đóng vai trò quan trọng vào việc tạo nên tính chất đặc trưng bia sản phẩm Rượu etylic rượu bậc cao Rượu etylic sản phẩm trình lên men bia thành phần có ý nghĩa quan trọng chất lượng bia thành phẩm Hương bia CHTP2009 - 2011 Trong trình lên men, loại đường chuyển hóa theo đường glucolytic (EMP) thành axit pyruvic Sau axit pyruvic loại cacboxyl, tạo thành CO2 axetaldehyt Trong điều kiện thiếu oxy, axetaldehyt chuyển thành rượu etylic Ngoài rượu etylic, sản phẩm trình lên men có nhiều loại rượu bậc cao khác tìm thấy bia Rượu bậc cao có nguồn gốc từ xêto axit.Các xêto axit tạo thành cách chuyển loại nhóm amin axit amin cách tổng hợp từ hydratcacbon dịch đường Sau xêto axit decacboxyl hóa thành aldehyt tương ứng tiếp tục khử thành rượu bậc cao nhờ NAD dehyrogenasa Theo cách rượu bậc cao tạo thành có cacbon so với axit amin tạo Tuy nhiên, số rượu bậc cao propanol tạo thành trình tổng hợp sinh học axit amin tương ứng α-ketobutanoic dịch hèm Mối liên quan axit amin, xêto axit tương ứng với loại rượu bậc cao trình bày bảng sau: Rượu bậc cao, aldehyt, xêto axit 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 metyl butanol 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 ngưỡng cảm nhận số loại rượu bia TT Các loại rượu Hàm lượng (mg/l) Ngưỡng cảm nhận (mg/l) Etanol 35 000-50 000 14 000 2 metyl butanol 8-30 65 Izoamyl alcohol 30-70 70 phenyl etanol 10-60 125 Este 2.1 Sự hình thành vai trò quan trọng este hương bia Este nhóm chất thơm quan trọng số hợp chất bay bia Chúng mang lại mùi hương tương tự mùi “ quả”, mùi “ dung môi” góp phần tạo nên hương vị đặc trưng cho bia Hơn 90 loại este bia có etyl axetat, etyl caproat, etyl caprylat phenyl etyl axetat đóng vai trò quan trọng Mùi hương, nồng độ, ngưỡng cảm nhận số este bia Hương bia Hợp chất CHTP2009 - 2011 Mùi hương Nồng (mg/l) độ Ngưỡng cảm nhận (mg/l) Etyl axetat Mùi dung môi, mùi quả, 8-47.6 30 2-butyl axetat Mùi sơn nhựa 12 2-metylpropyl axetat Mùi chuối, mùi 0.01-0.25 1.6 2-metylbutyl axetat Mùi chuối, mùi 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 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, 0.07-0.5 0.17 Etyl octanoat Mùi táo, mùi quả, 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 Etyl tetradecanoat Mùi dầu thực vật 0.4 Metylbutyl hexanoat Mùi dung môi 0.001-0.21 0.9 Metylbutyl octanoat Mùi quả, mùi cam, mùi 0.008-0.42 Các chất khác tạo cho bia mùi hương khác nhau, este gốc axetat góp phần tạo mùi chuối, este gần nhóm etyl tạo mùi táo Nói chung nồng độ este gốc axetat cao nhiều so với este gần nhóm etyl Trong nhóm đầu nên etyl axetat este nhiều nhất, sau 2metyl axetat 3- metyl butyl axetat Đặc biệt 2-metyl propyl axetat, 2-metyl butyl axetat 3-metyl butyl axetat tạo cho bia mùi hương chuối rõ rệt, 2-phenyl axetat lại có mùi hoa Các este chủ yếu tạo mùi táo etyl hexanoat, etyl octanoat etyl decanoat Thường este có mặt với nồng độ thấp este tạo hương chuối axit béo chuối trung bình có số lượng thấp dịch lên men Trong bia lên men chìm có hàm lựợng izoamyl axetat đạt tới ngưỡng cảm nhận Hơn nữa, thực tế hầu hết este có mặt bia nồng độ gần ngưỡng cảm nhận chúng Điều giải thích có thay đổi nhỏ nồng độ este có ảnh hưởng mạnh đến hương bia Hàm lượng este 33 loại bia thương mại khảo sát bảng đây: Hương bia CHTP2009 - 2011 Hàm lượng este 33 loại bia thương mại giới Este Etyl axetat Izoamyl axetat Etyl caproat Etyl caprilat Trung bình (mg/l) 19,26 1,77 0,13 0,19 Lớn (mg/l) 33,80 3,80 0,19 0,03 Nhỏ (mg/l) 0,00 0,30 0,05 0,04 Cơ chế hình thành este bia: Sự tổng hợp este đòi hỏi chất rượu bậc cao axit cacboxylic, este tổng hợp theo phản ứng hoá học phi enzym sau đây: R’-OH + R-COOH  RCOOR’ + H2O Tuy nhiên, tốc độ phản ứng hóa học chậm để tạo thành tất este với hàm lượng lớn bia Do vậy, Nordrtrom cho phương thức để hình thành este phản ứng enzim nội bào xúc tác enzim acohol axetyltransferaza theo mô hình acohol axetyltransferaza R’-OH + R-COO~S.CoA  RCOOR’ + SHCoA Phản ứng đòi hỏi lượng cung cấp mối liên kết thioeste đồng chất Axetyl CoA Các Axetyl CoA chủ yếu Axetyl CoA, hợp chất tạo thành trình oxy hóa khử decacboxyl hóa axit pyruvic hoạt hóa trực tiếp axit axetic với ATP Hầu hết axetyl CoA tạo thành trình oxy hóa khử decacboxyl hóa axit pyruvic, Axyl CoA lại có nguồn gốc từ phản ứng Coenzim A tự ( SHCoA) xúc tác enzim Axyl CoA synthaza (quá trình trao đổi chất axit béo) Sự hoạt hóa acetyl/ axyl 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 hoạt hóa cách kết hợp với CoASH để tạo thành axyl axit béo ( phổ biến axetyl SCoA cảu axit axetic CoASH).Các axyl axit béo phản ứng với rượu bậc cao để tạo thành este nhờ xúc tác Hương bia CHTP2009 - 2011 enzim tổng hợp acohol axyltransferaza (AATaza) este axetat nhờ acohol axyltransferaza Nếu dịch đường chứa số axit béo rượu etylic riêng biệt ức chế cạnh tranh xảy số este tạo thành nhiều so với loại khác Ngoài etyl axetat tạo thành từ chất có mặt nhiều bia rượu etylic axit axetic, tốc độ sản xuất este gốc axetat khác phụ thuộc vào hàm lượng rượu bậc cao tương ứng Trong hình thành este gắn với nhóm etyl phụ thuộc vào hàm lượng axit tương ứng Ngoài enzim tổng hợp este có enzim thủy phân este (esteraza) Nó thủy phân este thành rượu bậc cao axit Sự thủy phân este gốc axetat esteraza chậm nhiều so với este gắn với nhóm etyl khác Điều giải thích este gốc axetat lại xuất bia với hàm lượng lớn Các este có tính thơm tạo bên tế bào nấm men lên men Bị hòa tan lipit, este gốc axetat khuếch tán nhanh qua màng tế bào vào môi trường lên men Không giống với este gốc axetat, tỉ lệ este gắn với nhóm etyl giải phóng vào môi trường bị giảm xuống theo chiều hướng tăng lên mạch cacbon: 100% etyl caproat, 54-68% etyl caprylat 8-17% etyl caprat Các este gắn với nhóm etyl mạch dài nằm lại hoàn toàn tế bào nấm men Một số nghiên cứu cho rằng, phân bố este môi trường tế bào phụ thuộc vào loài nấm men sử dụng, theo tế bào S.pastorianus giữ lại este tạo thành nhiều so với nấm men S.cerevisiae Hơn nữa, phân bố este tế bào nấm men môi trường phụ thuộc vào nhiệt độ nhiệt độ thấp, số lượng este giữ lại tế bào nhiều số lượng este giải phóng môi trường 2.2 Các nhân tố tham gia vào trình tổng hợp este trình lên men Cơ chất Axyl CoA ( chủ yếu axetyl CoA) Cùng với rượu, chất axyl CoA chất phản ứng tạo thành este Những mô hình nghiên cứu este trình lên men bia quan tâm tới sẵn có chất Axetyl CoA Bởi vị trí trung tâm trình trao đổi chất tế bào, hàm lượng axetyl CoA tế bào nấm men coi nhân tố điều khiển tổng hợp este gốc axetat Các thông số như: nhiệt độ, axit béo không no, oxy hòa tan nitơ bổ sung gây ảnh hưởng khác tới tạo thành este thay đổi hàm lượng axetyl CoA cung cấp cho tổng hợp este Nói tóm lại , yếu tố làm tăng hàm lượng axetyl CoA làm tăng hình thành este Tuy nhiên mô hình không phù hợp để giải thích thỏa đáng ảnh hưởng Hương bia CHTP2009 - 2011 glucoza bổ sung áp suất lên men thấp Cả hai tác nhân làm gia tăng phát triển nâm men trình tạo thành este Rượu bậc cao Nhiều nghiên cứu cho thấy sẵn có rượu bậc cao tác nhân kích thích tổng hợp este Calderbank (1994) bổ sung 3metyl butanol với hàm lượng 400mg/l vào dịch hèm 10.5 0P lên men chủng nấm men S.cerevisiae NCYC 1681 hàm lượng izoamyl axetat tăng lên lần, đạt 17.6mg/l Trong việc bổ sung không ảnh hưởng tới tạo thành este khác etyl axetat, isobutyl axetat etyl hexanoat không ảnh hưởng tới thông số lên men khác (nông độ chất khô, pH dịch đường, sức sống số lượng tế bào nấm men) Khi tăng hàm lượng 3metyl butanol lên đến 800mg/l khồng có gia tăng đáng kể izoamyl axetat so với bổ sung 400mg/l Tuy nhiên bổ sung 3-metyl butanol với hàm lượng 400mg/l 800mg/l vào dịch đường 8.5 0P hàm lượng izoamyl axetat tăng lên 17 lần 20 lần tương ứng Qua nghiên cứu cho thấy việc bổ sung rượu bậc cao có ảnh hưởng tới tạo thành este tương ứng Mặc dù vậy, ảnh hưởng số nhân tố tổng hợp este không giải thích cách thỏa đáng nhờ vào sẵn có rượu bậc cao Chẳng hạn, nồng độ cao oxy hòa tan axit béo không no biết làm tăng hàm lượng rượu bậc cao, lại làm giảm mạnh hàm lượng este Bởi oxy hòa tan axit béo không no chứng minh chất gây ức chế enzim AATaza gen tổng hợp enzim Chính mô hình nghiên cứu thứ thực hiên Tashio Puji (1994,1996) với việc đặt vai trò enzim AATaza vào vị trí trung tâm hình thành este gốc axetat Sau Vinginia hoạt tính enzim AATaza diễn theo xu hướng hình thành este etyl axetat, izoamyl axetat Các enzim AATaza Esuctaza Rất nhiều enzim khác có liên quan tới hình thành este gốc axetat, enzim xác định tính chất rõ ràng alcohol axetyl transferaza Đây enzim SH, xúc tác cho phản ứng CoA rượu bậc cao,phụ thuộc vào lực phản ứng với hàng loạt loại rượu bậc cao khác Hoạt tính enzyme giảm mạnh điều kiện thông khí bổ sung axit béo không no vào môi trường nuôi cấy Ngoài ra, tế bào nấm men có nhiều enzim khác có liên quan đến hình thành tích lũy este trình lên men Ethanol hexanoyl transferaza enzim xúc tác cho phản ứng tạo thành etyl hexanoat Người ta cân enzim tổng hợp AATaza phân giải esteraza Iah1p, xúc tác cho phản ứng thủy phân este, đóng vai trò quan trọng tích lũy este Hoạt tính phân giải este esteraza lại 10 Hương bia CHTP2009 - 2011 lên không đáng kể, đạt 14.15 mg/l Cuối trình lên men phụ, hàm lượng este không thay đổi Trong bia thành phẩm, nồng độ etyl axetat 14.08 mg/l Sự hình thành Axetaldehyt, Diaxetyl trình lên men Khác với rượu bậc cao este, hàm lượng axetaldehyt đạt đến giá trị cao ngày trình lên men Sau 24h lên men, hàm lượng axetaldehyt 11.96 mg/l sau 48h 12.14 mg/l - Sự tạo thành axetaldehyt trình lên men Axetaldehyt tích tụ tế bào nấm men giai đoạn đầu trình lên men nấm len chưa có đủ lượng NADH 2+ để thực phản ứng chuyển hóa CH3CHO + NADH22 thành C2H5OH NAD+ Sau đạt tới hàm lượng đủ lớn axetaldehyt gây ức chế làm rối loạn trình trao đổi chất tế bào nấm men Chính vậy, sau sản xuất tối đa hàm lượng axetaldehyt, nấm men bắt đầu khử mạnh hợp chất sau 72h trình lên men khiến cho hàm lượng giảm xuống 8.65 mg/l (sau 72h) 3.23 mg/l (sau 96h) Sau đó, nồng độ axetaldehyt ổn định giá trị 3.13 -3.15 mg/l kết thúc trình lên men phụ - Sự tạo thành diaxetyl trình lên men Theo đồ thị giai đoạn đầu trình lên men (24h), dịch đường có diaxetyl (0.14 mg/l) tế bào nấm men phát triển pha log Sau làm quen với môi trường, số lượng tế bào nấm men tăng lên nhanh chóng đạt cực đại sau 96h Trong pha logarit, axit amin quan trọng valin, lơxin izolơxin bị hấp thụ nhanh Valin tự môi trường dịch lên men cạn kiệt nhanh tế bào nấm men bia phải sinh tổng hợp valin cách phân huỷ hợp chất hydrat cacbon Từ piruvat tạo thành từ đường Glycolysis, nấm men tổng hợp valin qua sản phẩm trung gian α-axetolactat, tiền chất diaxetyl Đây giai đoạn mà hàm lượng diaxetyl tăng mạnh dịch lên men Tuy nhiên sau đạt cực đại, hàm lượng diaxetyl bắt đầu giảm dần lúc diaxetyl hình thành trình lên men nấm men hấp thụ lại nhờ enzyme diaxetyl reductaza chuyển thành axetoin Kết thúc trình lên men (144h), hàm lượng diaxetyl 0.51 mg/l tiếp tục giảm dần trình lên men phụ 19 Hương bia CHTP2009 - 2011 V ĐỘ BỀN CỦA HƯƠNG BIA Tổng quát Hương vị bia hai tiêu chất lượng quan trọng cần phải trì trình bảo quản Trong trình bảo quản bia chai, thay đổi thành phần chấtthơm xảy mạnh ảnh hưởng đến độ bền hương bia Một số chế tạo thành mùi thiu bia phát phản ứng phân hủy axit amin ,phản ứng oxy hóa rượu etylic thành andehyt ,phản ứng oxy hóa lipit phản ứng phân giải phức chất SO andehyt không no mùi thiu bia đặc trưng mùi “cacton” ,mùi “giấy”, mùi “oxy hóa” ,mùi “caramen” , mùi đường …liên quan đến hợp chất cacbon mạch dài không no,hầu hết chúng chúng có nông độ nhỏ µg/l Trans-2-nonenal hợp chất tạo nên mùi thiu bia với ngưỡng cảm nhận 0,11 µg/l Nó tạo mùi cacton ,xuất giai đoạn đầu trình bảo quản bia 33°C ,tăng đến mức cao thời điểm 8-12 tuần Bên cạnh đó, cis-3-nonenal lại tạo cho bia mùi dầu đậu tương 5hydroxylmethylfurfural 2-furaldehyt số hóa học gây mùi khó chịu cho bia, hình thành từ phản ứng Maillarrd đường khử axit amin trình sản xuất malt đun sôi dịch hèm Một số chất khác bị thay đổi trình bảo quản bia tóm tắt bảng đây: Sự thay đổi thành phần bia 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) thành phần tạo nên mùi thiu bia, có công thức CH3(CH2)7CH=CH-CHO Nó sản phẩm trình oxy hóa lipit ,có ngưỡng cảm nhận thấp (0,11 µg/l đến 0,06µg/l), bia tươi hàm lượng nhỏ 0,05 mg/l Giá trị PH thấp bia làm tăng trans-2nonenal Điều kiện tàng trữ nóng làm tăng trans-2-nonenal Hàm lượng SO2 bia có ảnh hưởng lớn đến trans-2-nonenal 20 Hương bia CHTP2009 - 2011 Ảnh hưởng tình trạng sinh lý nấm men đến hương độ bền bia Trong trình sản xuất bia, hiệu suất lên men, đặc tính chất lượng bia thành phẩm liên quan chặt chẽ với tình trạng sinh lý nấm men Điều kiện sinh lý nấm men ảnh hưởng đến hàm lượng este, rượu bậc cao, aldehyt diaxetyl thông qua trình lên men, tàng trữ góp phần tạo nên tính chất cảm quan bia thành phẩm Để đánh giá tình trạng sinh lý nấm men trình lên men bia, người ta thường vào hai tiêu quan trọng khả sống tế bào nấm men hàm lượng glycogen tế bào Ngoài số axit hoá (AP) thể khả chuyển hoá glucoza nội bào nấm men số quan trọng xem xét chất lượng nấm men bia Nấm men có tỷ lệ tế bào sống cao, hàm lượng glycogen lớn số AP cao nấm men có tình trạng sinh lý tốt ngược lại Trong trình lên men, tình trạng sinh lý nấm man bị thay đổi qua hệ, phụ thuộc vào điều kiện xử lý nấm men thời gian bảo quản nấm men trình sản xuất 2.1 Ảnh hưởng thoái hoá nấm men đến tạo thành hương độ bền hương bia Thoái hoá nấm men tượng nấm men bị giảm hoạt lực cách qua hệ sử dụng trình sản xuất bia Nấm men bị thoái hoá có ảnh hưởng không tốt đến trình lên men bia với biểu quan sát lên men chậm, bọt, kết lắng Dưới ảnh hưởng nhiệt độ, áp suất, nấm men bị thoái hoá dần qua hệ tái sử dụng thể suy giảm đặc tính sinh lý khả lên men Chỉ tiêu sinh lý nấm men hệ nấm men khác TT Các tiêu sinh Đơn vị Thế hệ nấm men lý nấm men Tỷ lệ số tế bào % 99 97 93 85 sống Năng lực sống AP 3.3 3.2 2.9 2.0 Hàm lượng % 30 28 23 11 glycogen Theo bảng thấy nấm men hệ thứ có tỷ lệ sống 85%, giá trị AP = 2.0 hàm lượng glycogen 11% hệ nấm men thứ nhất, giá trih tương ứng 99%; 3.3 30% Hàm lượng chất tạo hương tạo thành bia lên men từ nấm men hệ khác 21 Hương bia TT CHTP2009 - 2011 Các chất tạo Đơn vị Thế hệ nấm men Etyl axetat Mg/l 17.65 17.25 17.00 14.44 Izoamyl axetat Mg/l 1.75 1.76 1.67 1.35 Etyl propionat Mg/l 0.07 0.06 0.05 0.03 Etyl caproat Mg/l 0.15 0.13 0.13 0.09 1_propanol Mg/l 12.50 12.18 11.12 8.76 Izobutanol Mg/l 9.01 9.11 8.72 8.18 Izoamyl alcohol Mg/l 58.85 55.16 51.74 46.56 Diaxetyl Mg/l 0.09 0.09 0.11 0.18 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 chất tạo hương không thay đổi nhiều bia lên men từ nấm men hệ Tuy nhiên đến hệ thứ thành phần este, rượu bậc cao, hợp chất khác bia lại có thay đổi đáng kể So sánh hàm lượng chất tạo hương hệ nấm men thứ hệ nấm men thứ 7, dễ thấy, nấm men sau lần tái sử dụng: hàm lượng este rượu bậc cao giảm xuống, hàm lượng diaxetyl tăng lên vượt ngưỡng cảm nhận Điều cho thấy mối liên hệ định tình trạng sinh lý nấm men khả hình thành chất tạo hương bia Hàm lượng SO axetaldehyt bia thành phẩm tăng lên rõ rệt bia lên men từ nấm men hệ thứ so với nấm men hệ trước Hàm lượng SO nấm men đời thứ 8.05 mg/l đời thứ 14.98 mg/l Tương tự, hàm lượng axetaldehyt tăng từ 3.23 mg/l; 3.96 mg/l; 6.29 mg/l; 15.75 mg/l hệ thứ 1, 3, 5, SO hợp chất chống oxy hoá quan trọng bia Ngoài trình lên men, cuối giai đoạn lên men suốt trình tàng trữ, SO2 kết hợp với aldehyt để tạo thành phức chất SO2-aldehyt Trong số aldehyt trans-2-nonenal aldehyt không no có mùi ôi mạnh kết hợp với SO 2, tạo thành phức chất SO 2trans-2-nonenal không mùi, làm tăng độ bền hương bia trình bảo quản Như hàm lượng SO2 bia thành phẩm cao bia có độ bền hương lớn Tuy nhiên, SO lại có xu hướng kết hợp với aldehyt no mạch ngắn (như axetaldehyt) nhiều aldehyt không no mạch dài (như trans-2-nonenal) Do vậy, trường hợp này, SO axetaldehyt có nồng độ lớn bia SO kết hợp với axetaldehyt nhiều hơn, làm cân trans-2-nonenal phức chất SO 2-trans2-nonenal môi trường Sự cân khiến cho phức chất SO 2trans-2-nonenal bị phân giải thành SO2 trans-2-nonenal tự Sự có mặt trans-2-nonenal lớn bia có mùi ôi mạnh 22 Hương bia CHTP2009 - 2011 Hàm lượng trans-2-nonenal độ oxy hoá bia lên men hệ nấm men khác Thế hệ nấm men Hàm lượng trans-2-nonenal (μg/l) Trước bảo Sau bảo quản quản tháng Thứ 0.07 0.12 Thứ ba 0.09 0.15 Thứ năm 0.10 0.18 Thứ bảy 0.14 0.39 Như bia lên men từ hệ men sữa thứ thứ sau tháng bảo quản, hàm lượng trans-2-nonenal vượt ngưỡng cảm nhận nhiều (0.18 μg/l 0.39 μg/l) Chỉ số oxi hoá tăng chậm bia lên men từ hệ thứ đến thứ tăng mạnh bia lên men từ men sữa hệ thứ thứ Như vậy, thấy nấm men có tình trạng sinh lý tốt có độ bền hương bia cao Tóm lại, lên men bia từ nấm men hệ thứ thay đổi đáng kể thành phần hương bia tạo thành độ bền hương bia bị giảm trình bảo quản Do trình lên men sản xuất bia hơi, nấm men sử dụng qua hệ, với trình sản xuất bia chai, để đảm bảo độ bền hương bia nên sử dụng men sữa từ hệ thứ đến hệ thứ Theo thực tế sản xuất không nên tái sử dụng nấm men qua nhiều hệ làm tăng dần thể đột biến quần thể tế bào nấm men Các thể với tế bào nấm men có hoạt tính giảm tạo hàm lượng chất thơm không cân bằng, có tăng lên chất có ảnh hưởng xấu đến hương bia axetaldehyt, diaxetyl Ngoài sử dụng nấm men qua nhiều hệ, bị nhiễm vi sinh vật lạ nấm men dại, vi khuẩn Gr (+), vi khuẩn Gr (-) Sự có mặt chúng nguyên nhân tạo nhiều diaxetyl, hợp chất phenolic, dimethylsulphit_ chất tạo hương không tốt cho bia 2.2 Ảnh hưởng điều kiện bảo quản men sữa đến tạo thành hương độ bền hương bia Dễ thấy rằng, yếu tố liên quan đến điều kiện bảo quản men sữa nhiệt độ, thời gian ảnh hưởng lớn đến đặc tính sinh lý khả lên men nấm men, ảnh hưởng đến tạo thành hương độ bền hương bia Một nghiên cứu tiến hành điều kiện bảo quản men sữa : 05oC 6-10oC từ 1-5 ngày , sau tiến hành phân tích chất tạo hương bia sau thực trình lên men, ta thu bảng sau: 23 Hương bia CHTP2009 - 2011 Hàm lượng số chất tạo hương quan trọng tạo thành lên men từ nấm men bảo quản điều kiện khác TT Các chất tạo Đơn Hàm lượng ° hương vị 0–5C – 10°C ngày ngày Glycogen % 27 25 19 21 14 Năng lực sống AP 2.9 2.7 2.5 2.3 1.7 1.4 Etyl axetat Mg/l 17.70 16.55 15.13 15.91 14.23 12.44 Izoamyl axetat Mg/l 1.74 1.51 1.25 1.27 1.01 0.71 Etyl propionat Mg/l 0.09 0.07 0.04 0.06 0.05 0.03 Etyl caproat Mg/l 0.15 0.13 0.07 0.11 0.09 0.05 1_propanol Mg/l 12.41 11.23 10.18 10.43 9.25 7.32 Izobutanol Mg/l 9.15 8.47 7.03 7.98 6.42 5.17 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 etyl axetat, izoamyl axetat, 1-propanol, izobutanol, izoamyl alcohol, DMS, diaxetyl, axetaldehyt có mặt tất 13 loại bia nồng độ chúng loại không giống Chúng chất thơm quan trọng bia Etyl axetat, izoamyl axetat, 1propanol, izobutanol, izoamyl alcohol chất xuất bia với hàm lượng lớn diaxetyl, DMS lại có nồng độ nhỏ Tuy nhiên, chúng ảnh hưởng mạnh đến hương thơm sản phẩm theo chiều hướng trái ngược Trong etyl axetat, izoamyl axetat, 1-propanol, izobutanol, izoamyl alcohol tạo cho bia mùi thơm tích cực 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 tính chất cảm quan T Tên tiêu Đơn T vị PU BB As o Nồng độ chất S 1.6 1.5 1.8 khô hoà tan Rượu etylic %V 4.8 4.8 4.9 Chỉ số axit * 1.2 1.1 1.1 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 Mg/l 1.43 1.54 40.5 16.4 0.52 38.0 24.7 3.81 Mg/l 0.05 0.06 Mg/l 0.21 0.06 DMS Etyl axetat Izoamyl axetat Etyl propionate Etyl caproat 10 1-propanol 11 Izobutanol Mg/l 13.6 12.8 Mg/l 8.47 9.29 12 Izoamyl alcohol Diaxetyl Điểm cảm quan Mg/l 51.5 53.9 Mg/l 0.06 0.08 Điể 18.8 19.1 m 13 14 μg/l 52.0 46.8 0.1 Hàm lượng BT 1.7 2.1 2.2 2.4 1.8 1.7 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 16.5 1.67 5.0 1.4 19.0 68.6 17.4 1.61 117.9 67.00 64.9 7 12.30 11.75 13.0 0.76 2.14 1.12 14.3 254.1 50.87 10.8 21.47 27.72 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 11.1 59.5 0.05 18.5 10.4 12.0 62.6 0.04 19.6 10.3 13.1 55.8 0.09 19.0 20.9 18.1 95.6 0.10 18.0 18.89 16.91 10.9 27.56 30.35 12.6 120.0 41.19 47.7 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 20.2 111.0 76.27 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 Hương bia 15 Xếp loại CHTP2009 - 2011 Tốt Tốt Tốt Tốt Tốt Ghi chú: * Số ml NaOH 1N/100ml bia PU: Pilsner Urquell BB: Budweiser Budva As : Asahi 1,2,3,4,5,6: bia doanh nghiệp sản xuất nước 26 Tốt Khá Khá Khá TB Khá Khá He : Heineken Ti: Tiger BT: bia tươi Lazer Hương bia CHTP2009 - 2011 Bảng cho thấy loại bia khác chất lượng khác Các loại bia Asahi, Pilsner Urquell, Budweiser Budva, Heineken, 333 đánh giá cao giá trị cảm quan (từ 18,2 đến 19,6 điểm) Đây loại bia có chất thơm tích cực etyl axetat, izoamyl alcohol có hàm lượng cao nằm giới hạn cho phép Ví dụ: - Hàm lượng etyl axetat đạt giá trị từ 14,08 mg/l (bia Budweiser Budza) đến 24,73 mg/l (bia Heineken) Etyl axetat có ngưỡng cảm nhận từ - 25 mg/l - Hàm lượng izoamyl axetat đạt giá trị từ 1,43 mg/l (bia Pilsner Urqell) đến 3,8 mg/l (bia Heineken) Izoamyl axetat có ngưỡng cảm nhận từ 0,8 – 3,8 mg/l - Hàm lượng 1-propanol đạt giá trị từ 10,45 mg/l (bia Heineken) đến 13,6 mg/l (bia Pilsner Urqell) 1-propanol có ngưỡng cảm nhận từ – 10 mg/l - Hàm lượng Izobutanol đạt giá trị từ 8,47 mg/l (bia Budweiser Budza) đến …,11 mg/l (bia 333) Izobutanol có ngưỡng cảm nhận từ – 20 mg/l - Hàm lượng Izoamyl alcohol đạt giá trị từ: 51,51 mg/l (Pilsner Urqell) đến …,55 mg/l (bia Heineken) Izoamyl alcohol có ngưỡng cảm nhận từ 20 – 70 mg/l Ở loại bia này, chất bay có mùi khó chịu cho bia có hàm lượng … nhỏ ngưỡng cảm nhận Ví dụ: hàm lượng axetaldehit từ 3,58 mg/l – 7,2 mg/l (ngưỡng cảm nhận 7,0 mg/l), diaxetyl: 0,04mg/l - 0,09 mg/l (ngưỡng cảm nhận 0,01 mg/l), dimetyl sulphit: 38,08 – 52,0 ug/l (ngưỡng cảm nhận 50 ug/l) Các loại bia có giá trị cảm quan thấp loại bia có thành phần thơm không câm bằng, có nghĩa số chất bay cao thấp quá, không tạo đượng hương vị đặc trưng bia Ví dụ bia doanh nghiệp doanh nghiệp có hàm lượng DMS cao (254,17 ug/l 117,97 ug/l tương ứng) Nồng độ DMS cao 50 ug/l tạo cho bia mùi rau nấu Bia doanh nghiệp có mùi cồn sốc với hàm lượng rượu bậc cao izoamyl alcohol lên đến 121,17 mg/l, bia doanh nghiệp mùi bia non với hàm lượng axetaldehyt 30,99 mg/l Rất nhiều bia doanh nghiệp có hàm lượng diaxetyl không đạt tiêu cho phép với hàm lượng lớn 0,1 mg/l (bia doanh nghiệp 1, 2, 3, 4, 5) Bia doanh nghiệp có thành phần chất lượng tạo hương đến nằm giới hạn cho phép không tạo đượng hương vị đặc trưng thành phần este có hàm lượng thấp, ví dụ etyl axetat izoamyl axetat 4,87 0,42 mg/l tương ứng Từ phân tích kết luận thành phần etyl axetat, izoamyl axetat, 1-propanol, izobutanol, izoamyl alcohol, diaxetyl, axetaldehyt tiêu quan trọng hương thơm bia Nồng độ chúng bia tiêu đánh giá cần thiếu, phản ánh xác giá trị cảm quan bia Bia có hương thơm đặc trưng bia có hàm lượng 27 Hương bia CHTP2009 - 2011 lớn (trong giới hạn cho phép) chất thơm tích cực este, rượu bậc cao hàm lượng chất gây mùi khó chịu cho bia diaxetyl, axetaldehyt … ngưỡng cảm nhận Các chất nồng độ định kết hợp hài hòa với để tạo cho bia hương thơm không tìm thấy loại đồ uống khác Kết bảng cho thấy loại bia phân thành đẳng cấp rõ rệt Các loại bia chất lượng cao có hương thơm đặc trưng chủ yếu bia sản xuất nhà máy lớn, có dây chuyền sản xuất đồng bộ, khép kín, công nghệ nấu, nhân giống, lên men ổn định với thông số kỹ thuật tối ưu Các loại bia có hương thơm không đặc trưng bia doanh nghiệp qui mô vừa nhỏ nước Hiện nay, phần lớn doanh nghiệp trang bị thiết bị tương đối đại công nghệ sản xuất chưa theo kịp thể nhiều vấn đề bất cập Khá nhiều doanh nghiệp lúng túng việc lựa chọn chủng nấm men bi ưu việt, công nghệ sản xuất phù hợp vai trò chủng giống men điều kiện trình lên men bia quan trọng, định đến thành phần hương thơm nói riêng chất lượng bia nói chung 28 Hương bia CHTP2009 - 2011 MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ CÁC LOẠI BIA 29 Hương bia CHTP2009 - 2011 30 Hương bia CHTP2009 - 2011 KẾT LUẬN Mặc dù nghiên cứu bia quan tâm từ kỉ 19 công trình nghiên cứu hương bia thực năm 1970 với hàng loạt công bố Engan, Hoffman, Meilgaard, Wainright, Wang,White este, diaxetyl, dimethyl sulphit, rượu bậc cao chất khác (239 chất) Ban đầu nghiên cứu tập trung việc xác định chất thơm hình thành chúng trình lên men bia, gần người ta quan tâm nhiều đến việc kiểm soát hình thành chất thơm thông thường đề cập phần tiểu luận Các chất thơm có ảnh hưởng lớn đến hương vị bia Các sở nhà máy sản xuất bia nên lưu tâm đến vấn đề để cải thiện chất lượng bia, nâng cao chất tạo hương tích cực, giảm thiểu đến mức chất tạo hương tiêu cực, tốt nồng độ mức cảm nhận, từ nâng cao hương bia chất lượng bia Và tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm bia mình, tạo chỗ đứng thị trường lòng người tiêu dung Bài tiểu luận em nhiều sai sót, mong góp ý cô bạn Em xin chân thành cảm ơn! 31 Hương bia CHTP2009 - 2011 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Thanh Mai (2009), Giáo trình công nghệ sản xuất malt bia, Viện công nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Thị Hiền (1998), giáo trình trình công nghệ sinh học bản, Viện công nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Ngô Tiến Hiển, Lê Đức Mạnh, Phạm Văn Thành, Ngô Mạnh Hiển, Vũ Xuân Dũng, Hoàng Quang Minh, Nguyễn Chí Thanh, Nguyễn hương Giang, Trịnh Thanh Hà (1999) –“Nghiên cứu công nghệ sản xuất bia đen”, báo cáo tổng kết đề tài R&D cấp bộ, Viện Công nghiệp thực phẩm – Bộ công nghiệp Trương Thị Hoà (1997), nấm men công nghệ lên men bia, National workshop on Application of Microbiology in Food Processing anf Beverage, Ha Noi, Viet Nam, trang 501-514 Trương Hương Lan (2000), Nghiên cứu biện pháp làm giảm hàm lượng diaxetyl lên men bia, luận án thạc sĩ khoa học sinh học, Bộ giáo dục đào tạo, Đại học Quốc gia Hà Nội, trang 63-65 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6063 (1995), Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng – Khoa học Công nghệ phát hành, trang 16-20 Andy Walsh (1996), “Ester Formation”, Homebrew, Digét, June, PP 2080-2083 Bamforth W.C, and Kanauchi M, (2004), “Anzymeology af vicinal diketone reduction in brewer’s yeast”, www.uongcotrachnhiem.com.vn 32 33 MỤC LỤC 33 ... quan trọng hương thơm bia Nồng độ chúng bia tiêu đánh giá cần thiếu, phản ánh xác giá trị cảm quan bia Bia có hương thơm đặc trưng bia có hàm lượng 27 Hương bia CHTP2009 - 2011 lớn (trong giới... TẠO HƯƠNG TRONG BIA Trong bia có chứa nhiều cấu tử, sản phẩm tất trình lý hóa sinh xảy trình sản xuất bia Nồng độ chất đó, đặc biệt cấu tử tạo hương, có vai trò quan trọng đến chất lượng bia. .. ta nói bia có mùi vị non Những thành phần giảm dần trình tàng trữ Các loại bia khác có hàm lượng chất tạo hương khác nhau, đặc trưng cho loại bia Các loại bia Bia không Bia nhạt Bia nâu * Bia vàng