Tiếp theo về bài viết giới thiệu Hoa Houblon trong công nghệ sản xuất bia, sau đây Foodnk giới thiệu tiếp nguyên liệu thứ 2 quan trọng nhất trong công nghệ này, đó là Nấm men. Đây là một thành phần không thể thiếu trong công nghệ sản xuất bia. Bao gồm lên men chìm và nổi, mỗi loại có vai trò khác nhau.
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 có khả năng lên men rượu bia và từ lâu con người đã biết sử dụng chúng 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 còn được sử dụng để sản xuất protein. Ứng dụng trong các công nghệ sản xuất lên men khác như bánh mì. Tuy vậy, 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 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 và rượu vang từ hàng nghìn năm trước.
Giống Saccharomyces 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, peptide), 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 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.
Nấm men trong công nghệ sản xuất bia
Men bia là tên gọi chung các vi sinh vật có tác dụng lên men đường thuộc giống Saccharomyces. Các giống men bia cụ thể được lựa chọn để sản xuất các loại bia khác nhau, nhưng có hai giống chính là men chìm và men nổi, 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 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.
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, 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 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
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.
- 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 men nổi và chìm là khả năng lên men các loại đường trisacaride, ví dụ raffinose. Trong men chìm có enzym có thể sử dụng hoàn toàn đường raffinose trong khi đó men nổi chỉ sử dụng được 1/3 đường saccharose.
Ngoài ra chúng còn khác nhau về khả năng hô hấp, khả năng trao đổi chất và khả năng hình thành bào tử. Quá trình trao đổi chất của men chìm chủ yếu xảy ra trong quá trình lên men, còn của men nổi xảy ra mạnh trong quá trình hô hấp, vì vậy sinh khối men nổi thu được nhiều hơn men chìm.
Nấm men chìm có nồng độ enzyme thấp hơn men nổi. Khả năng tạo bào tử của nấm men chìm lâu hơn và hạn chế hơn men nổi.
Nấm men chìm còn chia ra hai loại tùy thuộc vào khả năng kết lắng của nó là men bụi và men kết bông. Men bụi là loại phân ly mịn trong dịch lên men và lắng tư từ khi kết thúc lên men chính. Men kết bông là loài 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.
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 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.
Ngoài các đặc điểm nêu trên, giữa hai loại nấm này còn có nhiều đặc điểm sinh hóa khác nhau dựa vào năng lực lên men đường disacaride melibiose của chúng. Nấm men chìm có chứa các gen MEL. Các gen này tạo ra enzyme ngoại bào là α – galactosidase (melibiase) có khả năng chuyển hóa đường melibiose. Trong khi đó nấm men nổi không chứa gen MEL do đó không chuyển hóa được đường melibiose.
Bảng: So sánh đặc tính của 2 loại men bia
| Đặc tính | Nấm men nổi | Nấm men chìm |
| Nhiệt độ lên men | 14 – 25oC | 4 – 12oC |
| Cơ chất | Chủ yếu lên men đường đơn (glucose, fructose), đường đôi (saccharose, maltose), khó lên men đường tam (raffinose). | Lên men tốt glucose, maltose, galactose, fructose, saccharose, mannose và cả raffinose. |
| Khả năng lên men | Lên men mạnh trên bề mặt môi trường. | Lên men mạnh trong lòng môi trường. |
| Khả năng tạo bông, kết lắng | Kết bông trên bề mặt, bia khó trong tự nhiên. | 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 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 mà tạo ra các mùi vị khác nhau.
Các loại nấm 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
FOODNK
