Bia là một trong những loại đồ uống có lịch sử lâu đời và được ưa chuộng trên toàn thế giới. Hiện nay, theo xu hướng về lối sống cân bằng, lành mạnh cũng như đảm bảo an toàn khi tham gia giao thông, sản phẩm bia không cồn đã ra mắt thị trường. Dòng sản phẩm này giúp người dùng trải nghiệm được hương vị của bia mà không bị say. Trong bài viết này, hãy cùng Foodnk tìm hiểu về phương pháp sản xuất bia không cồn nhé!
Bia không cồn hay bia có độ cồn thấp là loại bia chứa hàm lượng cồn rất nhỏ, thường dưới 0,5%. Để sản xuất bia không cồn, có hai hướng tiếp cận chính. Hướng tiếp cận đầu tiên là can thiệp vào quá trình lên men để tạo ra bia có nồng độ cồn thấp. Ở hướng tiếp cận thứ hai, bia không cồn được tạo ra bằng cách loại bỏ cồn ra khỏi bia sau quá trình lên men.
Sản xuất bia không cồn theo phương pháp sinh học chủ yếu thay đổi các điều kiện công nghệ so với sản xuất bia truyền thống. Cụ thể, các giai đoạn cần can thiệp chủ yếu là đường hóa và lên men.
Đường hóa
Vai trò của các enzyme trong quá trình đường hóa
Đường hóa là quá trình thủy phân các polysaccharide trong nguyên liệu thành đường để cung cấp cho quá trình lên men. Quá trình đường hóa được thực hiện nhờ enzyme sẵn có trong malt đại mạch. Trong đó, hai enzyme có vai trò quan trọng nhất là α-amylase và β-amylase.
β-amylase có vai trò phân cắt liên kết α-1,4-glycoside từ đầu không khử của phân tử tinh bột. Nhờ đó, tinh bột được thủy phân, giải phóng ra đường maltose. Nhiệt độ hoạt động tối ưu của β-amylase nằm trong khoảng 60 – 65oC.
α-amylase phân cắt liên kết α-1,4-glycoside ở các vị trí bất kỳ trong chuỗi tinh bột. Sản phẩm thủy phân tinh bột dưới tác động của α-amylase là các dextrin mạch ngắn và một phần nhỏ glucose. Enzyme α-amylase hoạt động tối ưu ở 70 – 75oC.
Đường hóa trong sản xuất bia không cồn
Trong sản xuất bia không cồn, quá trình đường hóa định hướng thủy phân tạo ra lượng đường dễ lên men thấp hơn so với sản xuất bia truyền thống. Mỗi enzyme hoạt động trong khoảng nhiệt độ khác nhau. Do vậy, có thể sử dụng nhiệt độ để điều chỉnh quá trình thủy phân diễn ra theo hướng tạo ra ít đường lên men, qua đó giảm lượng cồn tạo thành bởi nấm men.
Để định hướng quá trình đường hóa theo mục đích trên, có thể áp dụng điều kiện nhiệt độ cao hoặc nhiệt độ thấp. Đối với phương án áp dụng nhiệt độ cao, quá trình đường hóa được thực hiện ở 75 – 80oC. Khi đó, chỉ có enzyme α-amylase hoạt động. Đây không phải nhiệt độ tối ưu của α-amylase. Tuy nhiên, ở điều kiện nhiệt độ này, α-amylase vẫn có thể hoạt động, thủy phân một phần tinh bột thành các dextrin. Ở 75 – 80oC, β-amylase bị bất hoạt. Do đó, các dextrin không được chuyển hóa thành đường maltose – loại đường được nấm men dễ dàng sử dụng.
Ở một phương án khác, có thể tiến hành đường hóa ở nhiệt độ thấp hơn 60oC. Phương án này ngoài việc tạo ra hàm lượng đường lên men thấp còn cho phép giữ lại màu sắc và hương vị của malt đại mạch. Nguyên nhân là do nhiệt độ thấp hạn chế sự trích ly các carbonhydrate phân tử lớn vào dịch đường.
Lên men trong sản xuất bia không cồn
Đối với quá trình lên men trong sản xuất bia truyền thống, nấm men có vai trò tạo cồn và các hương vị đặc trưng cho bia. Trong sản xuất bia không cồn, quá trình lên men được can thiệp nhằm hạn chế tối đa sự lên men rượu. Quá trình lên men có thể được hạn chế bằng các phương pháp sau:
Sử dụng nhiệt độ để hạn chế lên men tạo cồn
Nhiệt độ là một yếu tố có thể tác động dễ dàng để thay đổi quá trình trao đổi chất của nấm men. Ở điều kiện nhiệt độ thấp, quá trình lên men rượu diễn ra chậm. Mục đích của phương pháp này là giảm tốc độ hình thành etanol mà không làm giảm đáng kể các thành phần tạo hương vị cho bia.
Bất hoạt nấm men
Một phương án sản xuất bia không cồn khác là kìm hãm quá trình lên men. Trong phương pháp này, nấm men sẽ bị bất hoạt hoặc loại bỏ khỏi dịch đường lên men trước khi cồn được tạo thành với hàm lượng lớn. Điều này được thực hiện bằng cách làm lạnh nhanh bia đến 0oC, thanh trùng hoặc ly tâm. Khó khăn chính khi áp dụng phương pháp này là cần chọn đúng thời điểm để dừng quá trình lên men.
Thay đổi chủng nấm men để sản xuất bia không cồn
Việc hạn chế tạo cồn trong quá trình lên men cũng có thể thực hiện theo cách thay đổi chủng nấm men. Thông thường, quy trình sản xuất bia thường sử dụng chủng nấm men Sacharomyces cerevisiae. Trong sản xuất bia không cồn, các chủng nấm men khác cũng được nghiên cứu áp dụng để giảm lượng cồn tạo thành. Một số chủng nấm men thường được sử dụng như Zygo saccharomyces rouxii, Saccharomycodes ludwigii, Kluyveromyces bulgaricus, Scheffersomyces shehatae…
Cố định tế bào nấm men
Cố định tế bào nấm men cũng là một phương pháp giúp hạn chế quá trình lên men. Phương pháp này bao gồm việc kết hợp chúng với một chất mang, nhằm hình thành các cụm nấm men trên đó. Chất mang thường được sử dụng là các phụ phẩm trong sản xuất bia và nông nghiệp như các loại hạt ngũ cốc hoặc lõi ngô. Quá trình lên men tránh tạo cồn nhưng nấm men vẫn tạo ra các hợp chất tạo hương vị cho bia. Tuy nhiên, phương pháp này gặp nhiều khó khăn trong việc kiểm soát, khả năng nhiễm khuẩn cao và có chi phí đầu tư hệ thống thiết bị lớn.
Tài liệu tham khảo
Mateusz Jackowski, Anna Trusek (2018), Non-alcoholic beer production – an overview, Polish Journal of Chemical Technology
Thu Hương Nguyễn
