Luận văn Sử dụng nấm men cố định trong sản xuất bia

h tröôûng cuûa naám men seõ caøng lôùn vaø löôïng sinh khoái cöïc ñaïi thu ñöôïc trong quaù trình leân men caøng nhieàu. 4.1.2.2. Cô chaát: Ñöôøng khöû: Baûng 4. 2: Söï bieán ñoåi noàng ñoä ñöôøng khöû trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy thay ñoåi töø 10 trieäu teá baøo/ml ñeán 40 trieäu teá baøo/ml. Thôøi ñieåm laáy maãu (h) Maät ñoä gioáng caáy (trieäu teá baøo/ml) 10 20 30 40 Noàng ñoä ñöôøng khöû (g/L) 0 188,51 188,51 188,51 188,51 12 160,78 137,68 111,36 101,43 24 155.80 122,54 99,67 87,23 36 125,80 94,35 73,07 49,31 48 123,50 76,68 52,10 60 96,32 50,61 72 81,55 42,33 84 72,81 96 63,56 108 58,91 120 49,28 132 44,59 144 42,32 Baûng 4. 3: Toác ñoää trung bình söû duïng ñöôøng khöû cuûa naám men trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy thay ñoåi töø 10 trieäu teá baøo/ml ñeán 40 trieäu teá baøo/ml. Maät ñoä gioáng caáy (trieäu teá baøo/ml) 10 20 30 40 Toác ñoä trung bình söû duïng ñöôøng khöû (g/Lh) 1,02a±0,032 2,03b±0,07 2,84c±0,105 3,87d±0,175 Caùc giaù trò coù kyù hieäu khaùc nhau bieåu thò söï khaùc nhau coù nghóa (P < 0,05). Noàng ñoä ñöôøng khöû (g/L) Thôøi gian (giôø) Hình 4. 4: Söï bieán ñoåi noàng ñoä ñöôøng khöû trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy thay ñoåi töø 10 trieäu teá baøo/ml ñeán 40 trieäu teá baøo/ml. Söï thay ñoåi noàng ñoä ñöôøng khöû phaûn aùnh toác ñoä leân men. Keát quaû thöïc nghieäm cho thaáy khi taêng maät ñoä gioáng caáy ban ñaàu thì löôïng ñöôøng khöû thì löôïng ñöôøng khöû ñöôïc naám men söû duïng seõ caøng nhanh. Ví duï nhö khi löôïng gioáng caáy laø 30 trieäu vaø 40 trieäu teá baøo/ml chæ sau 12 giôø leân men naám men ñaõ söû duïng 40,9 vaø 46,2% toång löôïng ñöôøng khöû coù trong dòch nha ban ñaàu. Ñoái chieáu vôùi keát quaû treân hình 4.1 ta thaáy naám men coá ñònh sinh tröôûng raát nhanh trong 12 giôø leân men ñaàu tieân, ñaëc bieät laø ôû hai nghieäm thöùc vôùi löôïng gioáng caáy laø 30 vaø 40 trieäu teá baøo/ml. Nhö vaäy, ngoaøi vieäc sinh toång hôïp ra ethanol vaø CO2 laø hai saûn phaåm chính cuûa bia thaønh phaåm, naám men ñaõ söû duïng moät phaàn lôùn ñöôøng cho vieäc toång hôïp sinh khoái. Toác ñoä trung bình söû duïng ñöôøng cuûa 4 nghieäm thöùc ñöôïc trình baøy ôû baûng 4.4. khi taêng maät ñoä gioáng caáy töø 10 trieäu leân 40 trieäu teá baøo/ml, toác ñoä trung bình söû duïng ñöôøng cuûa naám men coá ñònh taêng töø 1,02 ñeán 3,87 (g/Lh). Quaù trình leân men chính ñöôïc xem laø keát thuùc khi ñoä leân men ñaït 75% (Patkova vaø coäng söï, 2000) töông ñöông vôùi löôïng ñöôøng khöû coøn 47 (g/L). Töø keát quaû thí nghieäm treân hình 4.4 ta thaáy vieäc taêng maät ñoä gioáng caáy seõ laøm ruùt ngaén thôøi gian leân men chính trong saûn xuaát bia. FAN: Baûng 4. 4: Söï bieán ñoåi noàng ñoä FAN trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy thay ñoåi töø 10 trieäu teá baøo/ml ñeán 40 trieäu teá baøo/ml. Thôøi ñieåm laáy maãu (h) Maät ñoä gioáng caáy (trieäu teá baøo/ml) 10 20 30 40 Noàng ñoä FAN (mg/L) 0 520,92 520,92 520,92 520,92 12 406,70 325,53 236,61 181,17 24 402,30 312,13 234,73 198,33 36 382,43 250,42 208,37 165,48 48 348,54 250,73 217,16 60 318,83 243,10 72 300,84 226,36 84 291,84 96 289,02 108 291,53 120 242,47 132 240,59 144 239,33 Noàng ñoä FAN (g/L) Thôøi gian (giôø) Hình 4. 5: Söï bieán ñoåi noàng ñoä FAN trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy thay ñoåi töø 10 trieäu teá baøo/ml ñeán 40 trieäu teá baøo/ml. Naám men söû duïng FAN ñeå toång hôïp protein phuïc vuï cho quaù trình taêng sinh khoái. Keát quaû treân hình 4.6 cho thaáy khi taêng löôïng gioáng caáy ban ñaàu, toác ñoä giaûm noàng ñoä FAN trong dòch leân men dieãn ra nhanh hôn vaø haøm löôïng FAN ñöôïc naám men söû duïng cuõng nhieàu hôn. Keát quaû naøy hoaøn toaøn phuø hôïp vôùi caùc keát luaän thu ñöôïc veà söï sinh tröôûng cuûa naám men treân hình 4.1. Khi söï sinh tröôûng cuûa naám men dieãn ra nhanh vaø nhieàu hôn thì haøm löôïng FAN trong moâi tröôøng leân men cuõng seõ giaûm ñi nhanh vaø nhieàu hôn. 4.1.2.3. Saûn phaåm: Ethanol: Baûng 4. 5: Söï bieán ñoåi noàng ñoä ethanol taïo thaønh trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy thay ñoåi töø 10 trieäu teá baøo/ml ñeán 40 trieäu teá baøo/ml. Thôøi ñieåm laáy maãu (h) Maät ñoä gioáng caáy (trieäu teá baøo/ml) 10 20 30 40 Noàng ñoä ethanol (%v/v) 0 0 0 0 0 12 0,31 1,17 1,60 1,64 24 1,42 1,83 2,33 2,61 36 2,51 3,92 4,14 4,46 48 3,24 4,36 5,37 60 4,12 5,82 72 5,19 6,25 84 5,85 96 6,61 108 7,55 120 7,74 132 8,38 144 8,75 Baûng 4. 6: Toác ñoätrung bình sinh toång hôïp ethanol trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy thay ñoåi töø 10 trieäu teá baøo/ml ñeán 40 trieäu teá baøo/ml. Maät ñoä gioáng caáy (trieäu teá baøo/ml) 10 20 30 40 Toác ñoä trung bình sinh ethanol (g/Lh) 0,48a±0.015 0,68b±0.018 0,88c±0.023 0,98d±0.034 Caùc giaù trò coù kyù hieäu khaùc nhau bieåu thò söï khaùc nhau coù nghóa (P < 0,05). Noàng ñoä ethanol (%v/v) Thôøi gian (giôø) Hình 4. 6: Söï bieán ñoåi noàng ñoä ethanol taïo thaønh trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy thay ñoåi töø 10 trieäu teá baøo/ml ñeán 40 trieäu teá baøo/ml. Keát quaû treân hình 4.7 cho thaáy khi maät ñoä gioáng caáy cao (30 vaø 40 trieäu teá baøo/ml) thì quaù trình sinh toång hôïp ethanol dieãn ra nhanh hôn trong giai ñoaïn ñaàu cuûa quaù trình leân men. Tuy nhieân khi löôïng gioáng caáy ban ñaàu caøng cao thì noàng ñoä ethanol trong bia non laïi caøng giaûm. Neáu taêng löôïng gioáng caáy ban ñaàu töø 10 trieäu leân 40 trieäu teá baøo/ml thì ñoä coàn trong bia non giaûm töø 8,75% v/v xuoáng coøn 4,46% v/v. Khi so saùnh vôùi keát quaû khaûo saùt söï sinh tröôûng cuûa naám men treân hình 4.1, chuùng ta coù theå keát luaän laø trong quaù trình leân men bia khi söï sinh tröôûng cuûa naám men laø quaù lôùn thì söï sinh toång hôïp ethanol seõ bò giaûm ñi do naám men ñaõ chuyeån hoùa moät haøm löôïng lôùn ñöôøng thaønh sinh khoái teá baøo. Haøm löôïng ethanol trong bia caøng thaáp thì hieäu quaû kinh teá cuûa quaù trình leân men bia noàng ñoä cao caøng thaáp do khoâng theå pha loaõng hoaëc pha loaõng bia thu ñöôïc vôùi moät tæ leä nöôùc raát thaáp ñeå taïo ra saûn phaåm bia cuoái cuøng. Toác ñoä trung bình sinh toång hôïp röôïu cuûa naám men coá ñònh trong 4 nghieäm thöùc khaûo saùt ñöôïc trình baøy ôû baûng 4.7. Ta thaáy khi taêng maät ñoä gioáng caáy töø 10 trieäu ñeán 40 trieäu teá baøo/ml thì toác ñoä trung bình sinh toång hôïp ethanol cuûa naám men coá ñònh seõ taêng töø 0,48 (g/Lh) leân 0,98 (g/Lh). pH: Baûng 4. 7: Söï bieán ñoåi pH trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy thay ñoåi töø 10 trieäu teá baøo/ml ñeán 40 trieäu teá baøo/ml. Thôøi ñieåm laáy maãu (h) Maät ñoä gioáng caáy (trieäu teá baøo/ml) 10 20 30 40 pH 0 5,4 5,4 5,4 5,4 12 4,89 4,68 4,55 4,46 24 4,72 4,52 4,41 4,30 36 4,63 4,39 4,26 4,13 48 4,48 4,32 4,22 60 4,43 4,29 72 4,42 84 4,46 96 4,45 108 4,46 120 4,46 132 4,50 144 4,51 Nhìn chung giaù trò pH cuûa dòch nha giaûm daàn trong quaù trình leân men chính ôû 3 nghieäm thöùc vôùi maät ñoä gioáng caáy laø 20, 30 vaø 40 trieäu teá baøo/ml. ÔÛ maät ñoä gioáng caáy laø 10 trieäu teá baøo/ml, trong 72h leân men ñaàu tieân pH giaûm nhanh, sau ñoù, giaù trò pH töông ñoái oån ñònh ñeán khi keát thuùc quaù trình leân men chính. Giaù trò pH bia non cuûa 4 nghieäm thöùc khoâng cheânh leäch nhau nhieàu, khi maät ñoä gioáng caáy caøng cao thì pH cua bia non seõ caøng thaáp. Söï sinh toång hôïp caùc acid höõu cô lieân quan ñeán söï sinh tröôûng vaø troa ñoåi chaát cuûa naám men. Soá lieäu thöïc nghieäm cho thaáy khi maät ñoä gioáng caáy taêng, naám men coá ñònh sinh tröôûng nhieàu hôn pH cuûa maãu bia non thu ñöôïc cuõng thaáp hôn. Thôøi gian (giôø) pH Hình 4. 7: Söï bieán ñoåi pH trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy thay ñoåi töø 10 trieäu teá baøo/ml ñeán 40 trieäu teá baøo/ml. Diacetyl: Thôøi gian (giôø) Noàng ñoä diacetyl (mg/L) Hình 4. 8: Söï bieán ñoåi noàng ñoä diacetyl taïo thaønh trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy thay ñoåi töø 10 trieäu teá baøo/ml ñeán 40 trieäu teá baøo/ml. Baûng 4. 8: Söï bieán ñoåi noàng ñoä diacetyl taïo thaønh trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy thay ñoåi töø 10 trieäu teá baøo/ml ñeán 40 trieäu teá baøo/ml. Thôøi ñieåm laáy maãu (h) Maät ñoä gioáng caáy (trieäu teá baøo/ml) 10 20 30 40 Noàng ñoä diacetyl (mg/L) 0 0 0 0 0 12 0,956 1,097 1,254 1,448 24 1,109 1,934 2,264 2,647 36 1,336 2,195 2,369 2,267 48 1,470 1,976 1,868 60 1,593 1,753 72 1,789 1,521 84 1,686 96 1,624 108 1,607 120 1,586 132 1,186 144 0,996 Diacetyl laø moät trong nhöõng saûn phaåm phuï quan troïng cuûa quaù trình leân men. Diacetyl aûnh höôûng xaáu ñeán höông vò vaø chaát löôïng cuûa saûn phaåm bia. Töø ñoà thò 4.9 ta thaáy khi taêng maät ñoä gioáng caáy thì quaù trình sinh toång hôïp diacetyl dieãn ra seõ nhanh hôn vaø nhieàu hôn. Ngoaøi ra khi maät ñoä gioáng caáy caøng cao thì thôøi gian ñeå haøm löôïng diacetyl ñaït giaù trò cöïc ñaïi trong dòch leân men caøng ngaén. Keát quaû naøy cuõng phuø hôïp vôùi caùc nghieân cöùu tröôùc ñaây [1,4,34]. Diacetyl hình thaønh ôû giai ñoaïn ñaàu cuûa quaù trình leân men chính laø saûn phaåm phuï cuûa quaù trình trao ñoåi caùc acid amin. Chính vì vaäy ôû giai ñoaïn ñaàu cuûa quaù trình leân men, khi naám men phaùt trieån caøng maïnh thì haøm löôïng diacetyl sinh ra caøng nhieàu. Sau ñoù, diacetyl ñöôïc khöû bôûi heä enzyme cuûa naám men maø toác ñoä khöû diacetyl nhanh hôn toác ñoä taïo thaønh. Do ñoù haøm löôïng diaetyl giaûm. Ta thaáy, khi maät ñoä gioáng caáy taêng cao thì quaù trình khöû diacetyl cuõng dieãn ra sôùm hôn. Tuy nhieân haøm löôïng diacetyl trong bia non cuûa 4 nghieäm thöùc khaûo saùt raát khaùc bieät nhau. Neáu löôïng gioáng caáy ban ñaàu caøng cao thì löôïng diacetyl trong bia non caøng lôùn. Ñaây laø moät ñieåm baát lôïi trong saûn xuaát bia vì thôøi gian leân men phuï seõ keùo daøi. Theo hieäp hoäi bia Chaâu AÂu, haøm löôïng diacetyl cöïc ñaïi cho pheùp trong bia thaønh phaåm khoâng ñöôïc vöôït quaù 0,1 – 0,15 ppm (Willaert vaø Nedovic, 2006; Wainwright, 1973). Moät soá saûn phaåm phuï deã bay hôi khaùc: Baûng 4. 9: Noàng ñoä moät soá saûn phaåm phuï taïo thaønh trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy thay ñoåi töø 10 trieäu teá baøo/ml ñeán 40 trieäu teá baøo/ml. Maät ñoä gioáng caáy (trieäu teá baøo/ml) 10 20 30 40 Propanol (mg/L) 9,48 7,80 6,08 6,05 Pentanol (mg/L) 105,46 91,47 67,40 66,65 Ethyl acetate (mg/L) 30,63 24,94 16,01 15,40 Acetaldehyde (mg/L) 31,90 21,97 22,39 20,59 Baûng 4. 10: Noàng ñoä moät soá saûn phaåm phuï taïo thaønh trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy thay ñoåi töø 10 trieäu teá baøo/ml ñeán 40 trieäu teá baøo/ml, keát quaû phaân tích ñöôïc quy ñoåi thaønh bia non 5% ñoä coàn. Maät ñoä gioáng caáy (trieäu teá baøo/ml) 10 20 30 40 Heä soá pha loaõng 1,75 1,25 1,07 Khoâng pha loaõng ñöôïc Propanol (mg/L) 5,42 6,24 5,68 Pentanol (mg/L) 60,26 73,18 62,99 Ethyl acetate (mg/L) 17,50 19,95 14,96 Acetaldehyde (mg/L) 18,23 17,58 20,93 Noàng ñoä (mg/L) Thôøi gian (giôø) Baûng 4. 11: Noàng ñoä moät soá saûn phaåm phuï taïo thaønh trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy thay ñoåi töø 10 trieäu teá baøo/ml ñeán 40 trieäu teá baøo/ml. Quaù trình toång hôïp caùc saûn phaåm phuï nhö röôïu baäc cao, ester vaø aldehyde gaén lieàn vôùi quaù trình sinh toång hôïp ethanol. Keát quaû thöïc nghieäm quy ñoåi veà bia non 5% ñoä coàn cho thaáy khi taêng maät ñoä gioáng caáy töø 10 trieäu teá baøo/ml leân 20 trieäu teá baøo/ml thì haøm löôïng propanol, pentanol vaø ehtylacetate taêng trong khi ñoù haøm löôïng acetaldehyde laïi giaûm, ôû maät ñoä gioáng caáy 30 trieäu teá baøo/ml, haøm löôïng propanol, pentanol, ethylacetate thaáp hôn hai nghieäm thöùc vôi maät ñoä gioáng caáy 10 trieäu vaø 20 trieäu teá baøo/ml, trong khi ñoù haøm löôïng haøm löôïng acetaldehyde laïi cao hôn (baûng 4.11). Khi taêng maät ñoä gioáng caáy thì haøm löôïng caùc saûn phaåm phuï cuûa quaù trình leân men coù xu höôùng taêng, tuy nhieân neáu maät ñoä gioáng caáy quaù cao nhö ôû hai nghieäm thöïc vôùi maät ñoä gioáng caáy laø 30 vaø 40 trieäu teá baøo/ml thì haøm löôïng caùc saûn phaåm phuï cuûa quaù trình leân men nhìn chung coù xu höôùng giaûm. Baûng 4. 12: Moät vaøi thoâng soá leân men chính dòch nha 24OBx, söû duïng maät ñoä gioáng caáy töø 10 – 40 trieäu teá baøo/ml, ñoä leân men 75% Thoâng soá khaûo saùt (giaù trò trung bình) 10 20 30 40 Thôøi gian leân men (h) 144 72 48 36 Ñoä leân men (%) 77,55 77,55 73,86 73,84 Noàng ñoä coàn trong bia non (%v/v) 8,75a 6,25b 5,37c 4,46d Heä soá pha loaõng 1,75 1,25 1,07 Caùc giaù trò coù kyù hieäu khaùc nhau bieåu thò söï khaùc nhau coù nghóa (P < 0,05). 4.1.2.4. Keát luaän chung: Khi taêng maät ñoä gioáng caáy ban ñaàu thì toác ñoä sinh tröôûng vaø löôïng sinh khoái trong dòch leân men seõ caøng taêng, thôøi gian leân men ñöôïc ruùt ngaén; tuy nhieân, haøm löôïng coàn trong bia non giaûm neân löôïng bia thaønh phaåm thu ñöôïc cuõng giaûm theo vaø haøm löôïng diacetyl trong bia non taêng neân keùo daøi thôøi gian leân men phuï. Töø caùc soá lieäu thöïc nghieäm, chuùng toâi choïn tæ leä gioáng caáy laø 10 trieäu teá baøo/ml laø giaù trò thích hôïp cho quaù trình leân men bia noàng ñoä cao vôùi naám men coá ñònh trong gel alginate. 4.2. AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng oxi hoøa tan coù trong dòch nha ñeán ñoäng hoïc cuûa quaù trình leân men chính: 4.2.1. Giôùi thieäu chung: Chuùng toâi khaûo saùt ñoäng hoïc cuûa quaù trình leân men tónh, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx vaø ñöôïc suïc khí trong caùc khoaûng thôøi gian 0, 4, 8, 12, 16, 20 giôø trong giai ñoaïn ñaàu cuûa quaù trình leân men. Haøm löôïng oxygen trong dòch nha vaøo thôøi ñieåm ban ñaàu cuûa quaù trình leân men laø 7,5 mg/L (p = 1atm, t = 17OC). 4.2.2. Keát quaû vaø baøn luaän: 4.2.2.1. Sinh khoái: Sinh khoái (trieäu teá baøo/ml) Thôøi gian (giôø) Hình 4. 9: Söï bieán ñoåi maät ñoä naám men trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy 10 trieäu teá baøo/ml, thôøi gian suïc khí thay ñoåi töø 0 – 20h. Baûng 4. 13: Söï bieán ñoåi maät ñoä naám men trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy 10 trieäu teá baøo/ml, thôøi gian suïc khí thay ñoåi töø 0 – 20h. Thôøi ñieåm laáy maãu (h) Thôøi gian suïc khí (giôø) 0 4 8 12 16 20 Maät ñoä teá baøo (106teá baøo/ml dòch leân men) 0 10 10 10 10 10 10 12 45,6 33,8 34,0 38,1 38,1 33,8 24 62,7 45,8 47,9 58,8 47,1 47,5 36 61,7 49,0 54,6 65,5 52,1 53,8 48 62,9 58,0 58,1 72,1 50,4 62,3 60 57,1 53,7 55,6 68,1 57,9 64,8 72 58,3 57,3 54,0 65,0 57,3 62,5 84 56,9 52,1 51,9 63,1 56,0 60,0 96 58,1 54,4 51,5 62,5 55,2 55,8 108 52,5 51,5 48,3 61,7 57,5 58,5 120 54,0 47,1 50,0 51,7 57,9 132 53,5 144 55,8 Vieäc xaùc ñònh maät ñoä teá baøo trong dòch leân men nhaèm xaùc ñònh khaû naêng sinh tröôûng cuûa naám men. Töø hình 4.11, ta thaáy trong 24h leân men ñaàu tieân, löôïng sinh khoái taêng nhanh do dòch nha coù oxygen vaø nhieàu chaát dinh döôõng. Sau ñoù löôïng sinh khoái taêng chaäm daàn, toác ñoä sinh tröôûng cuûa naám men giaûm daàn ôû caùc nghieäm thöùc coù thôøi gian suïc khí töø 0 – 12 giôø, löôïng sinh khoái trong canh tröôøng seõ ñaït giaù trò cöïc ñaïi ôû giôø leân men thöù 48, coøn ôû caùc nghieäm thöùc vôùi thôøi gian suïc khí töø 16 – 20 giôø, sinh khoái seõ ñaït giaù trò cöïc ñaïi ôû giôø leân men thöù 60. Nhö vaäy, khi thôøi gian suïc khí caøng keùo daøi thì khoaûng thôøi gian caàn thieát ñeå caùc teá baøo naám men coá ñònh taêng tröôûng vaø ñaït giaù trò cöïc ñaïi seõ caøng daøi hôn. Ñoù laø do khi taêng thôøi gian suïc khí seõ laøm taêng haøm löôïng oxygen hoøa tan trong canh tröôøng. Khi ñoù, naám men seõ söû duïng oxygen vaø chuyeån hoùa ñöôøng thaønh CO2, H2O vaø naêng löôïng. Phaàn naêng löôïng ñöôïc taïo ra trong ñieàu kieän hoâ haáp hieáu khí lôùn hôn raát nhieàu so vôùi ñieàu kieän leân men ethanol kò khí. Naám men seõ söû duïng phaàn naêng löôïng naøy cho quaù trình sinh tröôûng vaø taïo ra nhieàu teá baøo môùi. Khi haøm löôïng oxygen trong canh tröôøng caøng nhieàu thì söï sinh tröôûng cuûa naám men seõ caøng toát neân pha logarite ñöôïc keùo daøi. Hieän töôïng naøy laøm taêng khoaûng thôøi gian ñeå sinh khoái naám men ñaït ñöôïc giaù trò cöïc ñai. Trong taát caû 6 nghieäm thöùc ñaõ khaûo saùt, löôïng sinh khoái cao nhaát laø 72,1 trieäu teá baøo/ml ôû nghieäm thöùc coù thôøi gian suïc khí 12 giôø. Tuy nhieân löôïng sinh khoái trong caùc nghieäm thöùc khoâng cheânh leäch nhau nhieàu. Moät keát quaû ñaùng löu yù laø sau giai ñoaïn sinh tröôûng vaø ñaït giaù trò cöïc ñaïi, löôïng sinh khoái cuûa naám men coá ñònh khoâng thay ñoåi ñaùng keå cho ñeán khi keát thuùc quaù trinh leân men chính. Khi khaûo saùt quaù trình leân men bia noàng ñoä cao bôûi naám men töï do, O’Connor-Cox vaø Ingledew (1989), Jones, Margaritis vaø Stewart (2007) cuõng thaáy raèng vieäc suïc khí vaøo dòch nha ñaõ giuùp cho naám men sinh tröôûng vaø taêng sinh khoái trong giai ñoaïn leân men ñaàu tieân; tuy nhieân trong giai ñoaïn cuoái cuûa quaù trình leân men chính, maät ñoä naám men bò giaûm ñi do hieän töôïng töï phaân. Nhö vaäy, khi so saùnh keát quaû thöïc nghieäm cuûa chuùng toâi vôùi caùc taùc giaû treân, chuùng toâi nhaän thaáy raèng sinh khoái naám men khoâng bò giaûm ñi trong giai ñoaïn cuoái cuûa quaù trình leân men chính. Chaát mang ñaõ baûo veä naám men tröôùc nhöõng yeáu toá baát lôïi cuûa moâi tröôøng (aùp löïc thaåm thaáu cao, ñoä coàn cao, pH thaáp …). Toùm laïi, khi taêng thôøi gian suïc khí töø 0 – 24 giôø thì giai ñoaïn logarite trong ñöôøng cong sinh tröôûng cuûa naám men coá ñònh seõ keùo daøi hôn nhöng löôïng sinh khoái cöïc ñaïi khoâng thay ñoåi nhieàu. 4.2.2.2. Cô chaát: Ñöôøng khöû: Baûng 4. 14: Söï bieán ñoåi noàng ñoä ñöôøng khöû trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy 10 trieäu teá baøo/ml, thôøi gian suïc khí thay ñoåi töø 0 – 20h. Thôøi ñieåm laáy maãu (h) Thôøi gian suïc khí (giôø) 0 4 8 12 16 20 Noàng ñoä ñöôøng khöû (g/L) 0 182,18 182,18 182,18 182,18 182,18 182,18 12 165,48 164,99 170,28 162,11 177,73 175,33 24 146,25 153,7 159,95 149,13 174,85 172,44 36 127,02 126,54 131,83 122,66 165,72 165,24 48 111,6 116,73 118,17 99,1 158,7 155,98 60 97,18 91,41 85,64 72,19 141,08 136,75 72 84,36 80,04 75,23 66,74 101,99 100,7 84 70,48 62,05 58,84 52,43 64,61 65,57 96 59,19 45,55 50,27 43,49 49,07 48,27 108 50,99 42,26 43,46 39,94 43,94 43,14 120 49,99 42,18 40,58 40,42 39,86 132 42,98 144 40,18 Baûng 4. 15: Toác ñoä trung bình söû duïng ñöôøng khöû trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy 10 trieäu teá baøo/ml, thôøi gian suïc khí thay ñoåi töø 0 – 20h. Thôøi gian suïc khí (giôø) 0 4 8 12 16 20 Toác ñoä trung bình söû duïng ñöôøng khöû (g/Lh) 0,99a±0.033 1,17b±0,037 1,18b±0,042 1,32c±0,051 1,18b±0,043 1,19b±0,046 Caùc giaù trò coù kyù hieäu khaùc nhau bieåu thò söï khaùc nhau coù nghóa (P < 0,05). Noàng ñoä ñöôøng khöû (g/L) Thôøi gian (giôø) Hình 4. 10: Söï bieán ñoåi noàng ñoä ñöôøng khöû trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy 10 trieäu teá baøo/ml, thôøi gian suïc khí thay ñoåi töø 0 – 20h. Söï thay ñoåi noàng ñoä ñöôøng khöû trong dòch leân men phaûn aùnh toác ñoä leân men. Toác ñoä trung bình söû duïng ñöôøng khöû cuûa 6 nghieäm thöùc ñöôïc trình baøy ôû baûng 4.15. Khi taêng thôøi gian suïc khí töø 0 – 12 giôø thì löôïng ñöôøng khöû ñöôïc naám men söû duïng seõ caøng nhanh. Ví duï nhö ôû nghieäm thöùc coù thôøi gian suïc khí laø 12 giôø thì toác ñoä trung bình söû duïng ñöôøng khöû taêng 33% so vôùi nghieäm thöùc khoâng suïc khí (baûng 4.15). Coøn khi thôøi gian suïc khí töø 12 – 20 giôø thì toác ñoä söû duïng ñöôøng trung bình cuûa naám men coá ñònh giaûm töø 1,32 g/Lh xuoáng 1,19 g/Lh (giaûm 10,9%). Nguyeân nhaân do löôïng löôïng sinh khoái ôû nghieäm thöùc coù thôøi gian suïc khí laø 12 giôø cao hôn löôïng sinh khoái ôû hai nghieäm thöùc coù thôøi gian suïc khí laø 16 vaø 20 giôø (hình 4.11), naám men coá ñònh söû duïng ñöôøng ñeå toång hôïp sinh khoái vaø leân men sinh ethanol; do ñoù, maät ñoä sinh khoái trong canh tröôøng leân men caøng cao thì toác ñoä trung bình söû duïng ñöôøng khöû caøng lôùn. Quaù trình leân men chính keát thuùc khi ñoä leân men ñaït 75% töông ñöông vôùi löôïng ñöôøng khöû coøn 45,55 g/L. Töø keát quaû thí nghieäm treân hình 4.12 ta thaáy vieäc suïc khí vaøo dòch leân men sau khi caáy gioáng trong moät khoaûng thôøi gian thích hôïp seõ laøm ruùt ngaén thôøi gian leân men chính trong saûn xuaát bia, trong khi ñoù, neáu chæ baõo hoøa oxygen trong dòch nha tröôùc khi leân men thì thôøi gian leân men chính laïi daøi hôn. FAN: Baûng 4. 16: Söï bieán ñoåi noàng ñoä FAN trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy 10 trieäu teá baøo/ml, thôøi gian suïc khí thay ñoåi töø 0 – 20h. Thôøi ñieåm laáy maãu (h) Thôøi gian suïc khí (giôø) 0 4 8 12 16 20 Noàng ñoä FAN (mg/L) 0 556,42 556,42 556,42 556,42 556,42 556,42 12 538,99 535,98 519,89 523,91 439,44 402,23 24 488,72 455,53 479,66 463,58 439,44 461,56 36 434,41 402,23 412,96 429,72 377,42 321,12 48 404,92 368,72 357,32 400,32 425,70 407,60 60 398,88 345,92 353,30 354,64 472,63 445,81 72 383,46 347,93 345,25 339,89 481,24 485,36 84 374,58 359,33 353,63 338,88 374,75 376,76 96 345,42 340,56 333,18 324,47 353,3 333,52 108 372,40 327,49 322,46 316,76 309,72 306,7 120 366,03 322,12 353,30 309,05 305,36 132 364,02 144 360,67 Naám men söû duïng FAN ñeå toång hôïp protein, phuïc vuï cho quaù trình taêng sinh khoái. Keát quaû treân hình 4.13 cho thaáy khi taêng thôøi gian suïc khí thì toác ñoä giaûm noàng ñoä FAN trong dòch leân men dieãn ra nhanh hôn vaø haøm löôïng FAN ñöôïc naám men söû duïng cuõng nhieàu hôn. Thôøi gian (giôø) Noàng ñoä FAN (mg/L) Hình 4. 11: Söï bieán ñoåi noàng ñoä FAN trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy 10 trieäu teá baøo/ml, thôøi gian suïc khí thay ñoåi töø 0 – 20h. 4.2.2.3. Saûn phaåm: Ethanol: Thôøi gian (h) Noàng ñoä ethanol (%v/v) Hình 4. 12: Söï bieán ñoåi noàng ñoä ethanol sinh ra trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy 10 trieäu teá baøo/ml, thôøi gian suïc khí thay ñoåi töø 0 – 20h. Baûng 4. 17: Söï bieán ñoåi noàng ñoä ethanol sinh ra trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy 10 trieäu teá baøo/ml, thôøi gian suïc khí thay ñoåi töø 0 – 20h. Thôøi ñieåm laáy maãu (h) Thôøi gian suïc khí (h) 0 4 8 12 16 20 Noàng ñoä ethanol (% v/v) 0 0 0 0 0 0 0 12 0,370 0,505 0,505 0,505 0,305 0,340 24 1,590 1,485 1,555 1,625 1,045 0,775 36 2,475 2,755 2,795 3,295 1,930 1,660 48 3,570 3,960 3,885 4,290 2,655 3,000 60 4,470 4,760 5,050 5,580 3,750 4,215 72 5,280 5,880 5,730 6,260 5,135 5,165 84 6,260 6,260 6,920 7,040 5,655 5,770 96 6,845 7,235 7,350 7,830 6,575 6,420 108 7,39 7,91 7,99 8,16 8,280 8,280 120 7,910 8,240 8,20 8,290 8,320 132 8,160 144 8,560 Baûng 4. 18: Söï thay ñoåi toác ñoä trung bình sinh ethanol trong dòch leân men khi leân men chính dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, vôùi caùc thôøi gian suïc khí khaùc nhau. Thôøi gian suïc khí (giôø) 0 4 8 12 16 20 Toác ñoä trung bình sinh ethanol (g/Lh) 0,47a 0,54b 0,54b 0,60c 0,54b 0,55b Toác ñoä trung bình sinh toång hôïp ethanol ñöôïc bieåu dieãn qua baûng 4.18. Ta thaáy khi taêng thôøi gian suïc khí töø 0 ñeán 12 giôø thì toác ñoä trung bình sinh toång hôïp ethanol taêng töø 0,47 g/Lh leân 0,6 g/Lh, töùc taêng 27,7%; khi taêng thôøi gian suïc khí töø 12 ñeán 20 giôø thì toác ñoä trung bình sinh toång hôïp ethanol giaûm töø 0,6 g/Lh xuoáng 0,55 g/Lh, töùc giaûm 11%. Tuy nhieân khi taêng thôøi gian suïc khí töø 0 ñeán 12 giôø thì haøm löôïng ethanol trong bia non giaûm 5% (baûng 4.17), khi taêng thôøi gian suïc khí töø 12 ñeán 20h thì haøm löôïng ethanol trong bia non coù taêng nhöng khoâng ñaùng keå. Nhìn chung, khi thôøi gian suïc khí caøng daøi thì haøm löôïng ethanol trong bia non caøng giaûm. Ñoù laø do khi taêng thôøi gian suïc khí thì seõ laøm taêng haøm löôïng oxygen hoøa tan coù trong canh tröôøng. Khi ñoù, naám men seõ söû duïng oxygen vaø chuyeån hoùa ñöôøng thaønh CO2, H2O vaø taêng sinh khoái baèng con ñöôøng hoâ haáp hieáu khí maø khoâng leân men kò khí sinh ethanol. Do ñoù, khi thôøi gian suïc khí caøng daøi thì haøm löôïng ethanol trong bia non caøng thaáp. Tuy nhieân, khi so saùnh keát quaû phaân tích haøm löôïng ethanol trong bia non cuûa hai nghieäm thöùc khoâng suïc khí vaø suïc khí 12h ta thaáy haøm löôïng ethanol giaûm 7,4% nhöng thôøi gian leân men ruùt ngaén töø 144 giôø xuoáng 108 giôø, töùc giaûm 25% thôøi gian leân men. pH: Baûng 4. 19: Söï bieán ñoåi pH trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy 10 trieäu teá baøo/ml, thôøi gian suïc khí thay ñoåi töø 0 – 20h. Thôøi ñieåm laáy maãu (h) Thôøi gian suïc khí (giôø) 0 4 8 12 16 20 pH 0 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4 12 4,81 4,73 4,69 4,67 4,58 4,55 24 4,69 4,61 4,62 4,61 4,58 4,57 36 4,58 4,56 4,62 4,61 4,46 4,43 48 4,45 4,42 4,42 4,41 4,3 4,27 60 4,43 4,41 4,42 4,41 4,27 4,26 72 4,44 4,44 4,41 4,42 4,26 4,24 84 4,47 4,4 4,4 4,41 4,28 4,26 96 4,47 4,43 4,43 4,44 4,27 4,28 108 4,5 4,46 4,45 4,46 4,29 4,31 120 4,55 4,47 4,47 4,3 4,32 132 4,56 144 4,57 pH Thôøi gian (giôø) Hình 4. 13: Söï bieán ñoåi pH trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy 10 trieäu teá baøo/ml, thôøi gian suïc khí thay ñoåi töø 0 – 20h. Nhìn chung, giaù trò pH cuûa dòch leân men giaûm daàn trong 48 giôø leân men ñaàu tieân ôû taát caû caùc nghieäm thöùc. Sau ñoù giaù trò pH töông ñoái oån ñònh cho ñeán khi keát thuùc quaù trình leân men chính. Caùc nghieäm thöùc ñöôïc suïc khí trong giai ñoaïn ñaàu cuûa quaù trình leân men ñeáu coù giaù trò pH bia non thaáp hôn nghieäm thöùc khoâng coù suïc khí. Söï toång hôïp acid höõu cô ôû naám men trong quaù trình hoâ haáp hieáu khí leân quan ñeán chu trình Crebs. Tuy nhieân giaùtrò pH cuûa bia non ôû caû 6 nghieäm thöùc khoâng cheânh leäch nhau nhieàu. Diacetyl: Baûng 4. 20: Söï bieán ñoåi noàng ñoä diacetyl tao thaønh trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy 10 trieäu teá baøo/ml, thôøi gian suïc khí thay ñoåi töø 0 – 20h. Thôøi ñieåm laáy maãu (h) Thôøi gian suïc khí (giôø) 0 4 8 12 16 20 Noàng ñoä diacetyl (mg/L) 0 0 0 0 0 0 0 12 1,084 1,052 1,275 1,089 0,775 0,981 24 1,12 1,473 1,419 1,17 1,153 1,142 36 1,324 1,722 1,516 1,481 1,179 1,329 48 1,663 1,772 1,773 1,713 1,471 1,445 60 1,428 1,567 1,570 1,462 1,364 1,406 72 1,309 1,722 1,406 1,293 1,315 1,369 84 1,296 1,422 1,374 1,173 1,300 1,374 96 1,238 1,363 1,374 1,270 1,323 1,392 108 1,069 1,282 1,231 1,202 1,241 1,309 120 0,989 1,156 1,207 1,227 1,290 132 0,984 144 0,989 Keát quaû thöïc nghieäm treân hình 4.16 cho thaáy, khi taêng thôøi gian suïc khí töø 0 ñeán 12 giôø thì haøm löôïng diacetyl cöïc ñaïi taïo thaønh trong dòch leân men taêng. Tuy nhieân khi taêng thôøi gian suïc khí töø 12 ñeán 20 giôø thì haøm löôïng diacetyl cöïc ñaïi taïo thaønh trong dòch leân men giaûm. Thôøi gian ñeå löôïng diacetyl ñaït giaù trò cöïc ñaïi ôû taát caû caùc nghieäm thöùc laø ôû giôø leân men thöù 48. Ñoái chieáu vôùi keát quaû thí nghieäm treân hình 4.11 ta thaáy haøm löôïng diacetyl ñaït giaù trò cöïc ñaïi khi maät ñoä teá baøo trong dòch leân men ñaït cöïc ñaïi hoaëc gaàn ñaït ñeán giaù trò cöïc ñaïi. Keát quaû naøy hoaøn toaøn phuø hôïp vôùi caùc nghieân cöùu tröôùc ñaây [1,4,34]. Khi thôøi gian suïc khí caøng daøi thì haøm löôïng diacetyl trong bia non caøng cao. Maët khaùc, khi so saùnh keát quaû phaân tích haøm löôïng diacetyl coù trong dich leân men ôû caùc nghieäm thöùc coù suïc khí töø 0 ñeán 20 giôø vôùi nghieäm thöùc maät ñoä teá baøo 10 trieäu teá baøo/ml ôû thí nghieäm treân thì thôøi gian ñeå haøm löôïng diacetyl ñaït giaù trò cöïc ñaïi chaäm hôn; do ñoù, quaù trình khöû diacetyl dieãn ra chaäm hôn. Ñaây laø ñieåm baát lôïi trong quaù trình leân men bia vì thôøi gian leân men phuï seõ keùo daøi. Thôøi gian (giôø) Noàng ñoä diacetyl (mg/L) Hình 4. 14: Söï bieán ñoåi noàng ñoä diacetyl trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy 10 trieäu teá baøo/ml, thôøi gian suïc khí thay ñoåi töø 0 – 20h. Moät soá saûn phaåm phuï khaùc: Baûng 4. 21: Noàng ñoä moät soá saûn phaåm phuï taïo thaønh trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy 10 trieäu teá baøo/ml, thôøi gian suïc khí thay ñoåi töø 0 – 20h. Thôøi gian suïc khí (giôø) 0 4 8 12 16 20 Propanol (mg/L) 15 17,31 11,88 14,02 16,86 10,82 Pentanol (mg/L) 185,36 211,74 189,55 214,61 199,18 207,57 Ethylacetate (mg/L) 41,54 42,57 42,57 33,82 43,36 28,63 Acetaldehyde (mg/L) 31,44 26,34 23,17 19,29 24,38 30,92 Baûng 4. 22: Noàng ñoä moät soá saûn phaåm phuï taïo thaønh trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy 10 trieäu teá baøo/ml, thôøi gian suïc khí thay ñoåi töø 0 – 20h, keát quaû phaân tích ñöôïc quy ñoåi veà bia non 5% ñoä coàn. Thôøi gian suïc khí (giôø) 0 4 8 12 16 20 Heä soá pha loaõng 1,71 1,65 1,64 1,63 1,66 1,66 Propanol (mg/L) 8,77 10,49 7,24 8,6 10,16 6,52 Pentanol (mg/L) 108,40 128,33 115,6 131,66 119,99 125,04 Ethylacetate (mg/L) 24,29 25,8 25,96 20,75 26,12 17,25 Acetaldehyde (mg/L) 18,39 15,96 14,13 11,83 14,89 18,63 Saûn phaåm phuï Noàng ñoä (mg/L) Hình 4. 15: Noàng ñoä moät soá saûn phaåm phuï taïo thaønh trong quaù trình leân men chính, söû duïng dòch nha coù noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu 24OBx, maät ñoä gioáng caáy 10 trieäu teá baøo/ml, thôøi gian suïc khí thay ñoåi töø 0 – 20h. Quaù trình toång hôïp caùc saûn phaåm phuï nhö röôïu baäc cao, ester vaø aldehyde gaén lieàn vôùi quaù trình sinh toång hôïp ethanol vaø trao ñoåi chaát cuûa naám men. Keát quaû thöïc nghieäm quy ñoåi veà bia non 5% ñoä coàn cho thaáy haøm löôïng caáu töû höông trong 6 nghieäm thöùc khaûo saùt ñeàu name trong giôùi haïn khuyeán caùo vaø töông töï nhö caùc saûn phaãm bia ñöôïc leân men theo phöông phaùp thoâng thöôøng []. Rieâng nghieäm thöùc vôùi thôøi gian suïc khí 12 giôø coù haøm löôïng aldehyde thaáp nhaát so vôùi caùc nghieäm thöùc khaùc, nhöng haøm löôïng pentanol laïi cao nhaát. Nhìn chung caùc röôïu baäc cao khoâng coù aûnh höôûng tích cöïc ñeán höông vò cuûa saûn phaåm tuy nhieân, isomayl alcohol va amyl alcohol laïi laø hai hôïp chaát quan troïng trong vieäc hình thaønh höông vò cuûa bia. Baûng 4. 23: Moät vaøi thoâng soá leân men chính dòch nha 24OBx vôùi thôøi gian suïc khí thay ñoåi töø 0 – 20giôø, ñoä leân men 75% Thoâng soá khaûo saùt (giaù trò trung bình) 0 4 8 12 16 20 Thôøi gian leân men (h) 144 120 120 108 120 120 Ñoä leân men (%) 77,9 76,9 77,7 78,1 77,8 78,1 Noàng ñoä coàn trong bia non (%v/v) 8,56 8,24 8,20 8,16 8,29 8,32 Heä soá pha loaõng 1,71 1,65 1,64 1,63 1,66 1,66 Keát quaû toång keát treân baûng 4.22 cho thaáy nghieäm thöùc vôùi thôøi gian suïc khí 12 giôø coù thôøi gian leân men ngaén nhaát. Khi so vôùi maãu ñoái chöùng (khoâng suïc khí), thôøi gian leân men ôû nghieäm thöùc naøy ngaén hôn 25%. Tuy nhieân , ñoä coàn trong nghieäm thöùc coù suïc khí 12 giôø laïi thaáp hôn 5% sovôùi maãu ñoái chöùng. 4.2.2.4.Keát luaän: Sau khi khaûo saùt aûnh höôûng cuûa haøm löôïng oxi hoøa tan ñeán ñoäng hoïc cuûa quaù trình leân men bia noàng ñoä cao vôùi naám men coá ñònh ta thaáy raèng khi thôøi gian suïc khí taêng thì pha logarite cuûa ñöôøng cong sinh tröôûng cuûa naám men coá ñònh seõ keùo daøi hôn, thôøi gian leân men ñöôïc ruùt ngaén; tuy nhieân, haøm löôïng coàn trong bia non giaûm neân löôïng bia thaønh phaåm thu ñöôïc cuõng giaûm theo vaø haøm löôïng diacetyl trong bia non taêng neân keùo daøi thôøi gian leân men phuï. Ñeå naâng cao naêng suaát, chuùng toâi choïn thôøi gian suïc khí la 12 giôø laø giaù trò thích hôïp trong quaù trình leân men bia noàng ñoä cao vôùi naám men coá ñònh trong gel alginate. Khi ñoù, thôøi gian leân men seõ giaûm 25% so vôùi maãu ñoái chöùng. CHÖÔNG 5: KEÁT LUAÄN VAØ KIEÁN NGHÒ. 5.1. Keát luaän: Trong ñeà taøi nghieân cöùu naøy, chuùng toâi ñaõ khaûo saùt söï aûnh höôûng cuûa hai yeáu toá coâng ngheä laø maät ñoä gioáng caáy vaø haøm löôïng oxygen hoøa tan ban ñaàu ñeán ñoäng hoïc cuûa quaù trình leân men chính. Chuùng toâi coù moät soá keát luaän nhö sau Khi taêng maät ñoä gioáng caáy thì: Thôøi gian ñeå sinh khoái teá baøo ñaït cöïc ñaïi giaûm. Ruùt ngaén ñöôïc thôøi gian leân men. Haøm löôïng ethanol trong bia non giaûm. Haøm löôïng diacetyl trong bia non taêng. Haøm löôïng caùc hôïp chaát deã bay hôi giaûm. Khi taêng thôøi gian suïc khí: Pha logarite trong ñöôøng cong sinh tröôûng cuûa naám men keùo daøi. Ruùt ngaén ñöôïc thôøi gian leân men. Haøm löôïng ethanol trong bia non giaûm. Haøm löôïng diacetyl trong bia non taêng. Chuùng toâi cho raèng tæ leä gioáng caáy 10.106 teá baøo/ml dòch nha vaø thôøi gian suïc khí laø 12h thích hôïp cho quaù trình leân men chính trong leân men bia noàng ñoä cao söû duïng naám men coá ñònh trong gel alginate. 5.2. Kieán nghò: Nhöõng höôùng nghieân cöùu caàn thöïc hieän tieáp theo: Khaûo saùt quaù trình leân men bia noàng ñoä cao khi coù söû duïng theá lieäu daïng syrup. Toái öu hoùa quùa trình leân men baèng phöông phaùp thöïc nghieäm vaø tieán haønh saûn xuaát thöû ôû quy moâ lôùn. Khaûo saùt ñieàu kieän baûo quaûn haït gel alginate-naám men ñeå coù theå taùi söû duïng trong thôøi gian daøi. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO Buøi AÙi, Coâng ngheä leân men öùng duïng trong coâng ngheä thöïc phaåm , NXB Ñaïi hoïc Quoác Gia TpHCM, 2003,235 trang Nguyeãn Laân Duõng, Nguyeãn ñình Quyeán, Phaïm Vaên Ty, Vi sinh vaät hoïc, nhaø xuaát baûn giaùo duïc, 2002, 520 trang. Laïi Quoác Ñaït, Leâ Vaên Vieät Maãn, Voõ Thò Luyeán, Nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa moät soá yeáu toá kyõ thuaät leân quaù trình leân men bia noàng ñoä cao, Kyû yeáu hoäi nghò khoa hoïc laàn thöù 9, Ñaïi hoïc Baùch khoa Tp. Hoà chí Minh, Phaân ban coâng ngheä thöïc phaåm. Hoaøng Ñình Hoøa, Coâng ngheä saûn xuaát malt vaø bia, NXB Khoa hoïc Kó thuaät, Haø Noäi, 2002, 520 trang. Phaïm Troïng Khoa, Nghieân cöùu quaù trình leân men coàn baèng naám men coá ñònh trong gel alginate, Luaän aùn cao hoïc, 2002. Ngoâ Ñaêng Nghóa, Nghieân cöùu caáu truùc vaø tính chaát taïo gel cuûa acid alginic taùch chieát töø moät soá loaøi rong mô Vieät Nam, Kyû yeáu hoäi nghò khoa hoïc, Ñaïi hoïc Baùch Khoa Haø Noäi, 1996, trang 58 – 67. Ngoâ Ñaêng Nghóa, Nghieân cöùu ñoäng hoïc phaûn öùng quaù trình leân men ethanol baèng teá baøo Saccharomyces cerevisiae coá ñònh trong gel alginate, Taïp chí Khoa hoïc vaø Coâng ngheä, 2, 1998, trang 19 – 24. Offiical methods of analysis of AOAC international, 2005. Offiical methods of analysis of EBC, 2005. R.B. Almeida, J.B. Almeida e Silva, U.A. Lima, D.P. Silva and A.N.Assis, Evaluation of Fermentation Parameters During High-Gravity Beer Production, Bar.J. Chem. Eng, Vol.18, No. 4, 2001. J. Avhenainen and V. Makien, The effect of pitching yeast aeration on fermentation and beer flavor, in Proceedings of the 22nd European Brewery Convention Congress, p.517 – 519. R.G. Anderson and B.H. Kirsop, oxygen as regulator of ester accumulation during the fermentation of worts of high gravity. J Inst Brew Vol.80, p.111-115, 1975. Belk, Bornova, Fazilet V. Sukan, Comparison of Different production processes for Bioethanol, 1996. C.D. Boswell, A.W. Nienow, and C.J. Hewitt, Studies on the Effect of Mechanical Agitation on the Performance of Brewing Fermentations: Fermentation Rate, Yeast Physiology,and Development of Flavor Compounds, 2002. Boulton, C.Quain, D.Brewing yeast& Fermentation, Blackwell, Science, 2001, 644p. T. Branyik, A.A. Vicente, A. Dostalek, J.A. Teixeira, Review: Countinuos Beer Fermentation Using Immobilized Yeast Cell Bioreactor Systems, Biotechnol. Prog, Vol.21, p.653-663, 2005. T. Branyik, A.A. Vicente, P. Dostalek and J.A. Teixeira*, Continuous Beer Fermentation Using Immobilized Yeast Cell Bioreactor Systems, Biotechnol. Prog. 2005, 21, 653-663. Buzas, Zs., Dallmann, K. and Szajani, B.. Influence of pH on the Growth and Ethanol Production of Free and Immobilized Saccharomyces cerevisiae Cells, Biotechnology and Bioengineering, Vol. 34, 1989, 882-884. G. Cahill and D.M. Murray, P.K. Walshand D. Donnelly, Effect of the concentration propagation wort on yeast cell volume and fermentation performance, 2000. G.P. Casey, C.A. Magnus, W.M.Ingledew, High Gravity Brewing: Effect of Nutrition on Yeast Composition, fermentative Ability, and Alcohol Production, Applied and Environmental Microbiology, Vol.43, No.4, p.179-182, 1985. I. Chibata, T. Tosa, Immobilized Microbial Cells and Their Applications, TIBS, p.88-90, 1980. J. Calderbank and J.R.M. Hammond, Influence of higher alcohol availability on ester formation by yeast, FEMS Microbiology Letters, Vol 228, p. 111 – 113, 1994. A. Debourg, M.Laurent, e.Goossens, E. Borremans, l.Van de Winkel, and C.A.Masschelein, CERIA Institudes Industries de Fermentation, I Avenue E, Gryson, B-1070 Brussels, Belgium, Wort Aldehyde reduction potential in free and immobilized yeast systems, 1994 American Society of Brewing Chemistry, inc. S.A. Depraetere, J. Winderickx and F.R. Delvaux, Evaluation Of The Oxygen Requirement Of Larger And Ale Yeast Strains By Preoxygenation, 2003. P.M. Doran, J. E. Bailey, Effects of Immobilisation on Growth , Fermentation Properties, and Macromolecular Composition Of Saccharomyces Cerevisae Attached To Gelatin, Biotechol And Bioeng, Vol.28, No.1, p.73-87, 1985. K.I. Draget, “ Alginate” in Handbook Of Hydrocolloid, Woodhead Publishing Limited, England, 2000, p.379-395. G. Dragon, D.P. Silva, J.B. de Almeida e Silva, Factors Influence Ethanol Production Rates Ai High Gravity Brewing, Lebensm.-Wiss.U. –Technol, Vol.37, p.797 – 802, 2004. G. Dragon, D.P. Silva, J.B. de Almeida e Silva, U. de Almeida Lima, Improvement Of The Ethanol Productivity In a High Gravity Brewing Ai Pilot Plant Scale, Biotechnol Letters, Vol.25, p. 1171-1174, 2003. M. F. Desimone et al., Ethanol Tolerance In Free And Sol-Gel Immobilized Saccharomyces Cerevisiae, Biotechnology Lettersm Vol. 24, 2002, p. 1557-1559. A. Freeman, M.D. Lilly, Effect Of Processing Parameter On The Feasibility Of Immobilized Viable Microbial Cells, Enzyme And Microbial Technology, Vol.23, p.335-345, 1998(68). J.L. Galazzo, J.E. Bailey, Fermentation Pathway Kinetics And Metabolic Flux Control In Suspended and Immobilized Saccharomyces Cerevisae, Enzyme Microb. Technol, vol.12, p.162-172, 1990. J.L. Galazzo, J.E. Bailey, Groeing Saccharomyces Cerevisae In Calcium – Alginate Breads Induces Cell Alterations Which Accelerate Glucose Conversion To Ethanol , Biotechnol And Bioeng, Vol.36, No.4, p. 417-426, 1990. Trần Quốc Hiền, Trần Thị Phương Quyên, Lê Văn Việt Mẫn, Hoàng Kim Anh, Infuence of Yeast And Alginate Concentration In Alginate Gel Beads On The Fermentation Characteristics Of Immobilized Yeast In High Gravity Brewing, Proceeding of The 10th Conference on science technology, Food-Biotechnology section, HCMC University of Technology, p.231 – 235, 2007. E. Huseyin, T. Hassan and C. Hanife, The Effect Of Pitching Rate On Fermentation And Flavor Compounds In High Gravity Brewing, J. Inst. Brew. 113(1), p.75–79, 2007. H.L. Jones, A. Margaritis and R.J. Stewart, The Combined Effect Of Oxygen Supply Strategy, Inoculum Size And Temperature Profile On Very High Gravity Beer Fermentation By Saccharomyces cerevisiae, J. Inst. Brew. 113(2), p.168–184, 2007 A. Johansen, J.M. Flink, Influence Of Alginate Properties And Gel Reinforcement On Fermentation Characteristics Of Immobilized Yeast Cells, Enzyme and Microbial Technology, Vol.8, p.737-748, 1986. Guy-Alain Junter , L. Coquet, S. Villain, T. Jouenne, Immobilized Cell Physiology: Current Data And The Potentialities Of Proteomics , Enzyme And Microbial Technology, Vol.31, p.201-212, 2002. V. Jurku, Process Biochemistry, A Novel Entrapping Matrix For Yeast - Catalyzed Ethanol Fermentation, Vol.34, p.193-196, 1999. S.F. Karel, S.B. Libicki, C.R. Robertson, The Immobilization Of Whole Cells: Engineering Principles, Chemical Engineer And Science, Vol.40, No.8, p.1321-1354, 1985. J. Klein, H. Ziehr, Immobilization Of Microbial Cells By Adsorption, Journal Of Biotechnology, Vol.16, p.1-16, 1990. Y. Kourkoutas, A. Bekatorou, I.M. Banat, R. Marchant, A.A. Koutinas, Immobilization Technologies and Support Matertial Siutable in Alcohol Beverages Production, Vol. 24, No. 4, p. 377-397, 2004 J. Kirsch, B. Szajani, Ethanol And Acetic Acid Tolerance In Free And Immobilized Cells Of Saccharomyces Cerevisae and Acetobacter Aceti, Biotechnol Letters, Vol.19, No.6, P.525-528, 1997. S.W.Kim* and E.Y.Kim, Development of New Alginate Fiber for the Immobilization of Yeast, Biotechnology techniques, Vol.10, No.8, p.575-584, 1996. G. Martisen, Skjak-Brek, O. Smidsrod, Alginate As Immobilization Material: I. Correlation Between Chemical And Physical Properties Of Alginate Gel Beads, Biotechnology And Bioengineering, Vol.33, p.70-89, 1989. C.A. Masschelein, D.S. Ryder, J.P. Simon, Immobilized Cell Technology In Beer Production, Cris Rev Biotechnol14:155-177, 1994. K. Melzoch, M. Rychtera, V. Habova, Effect Of Immobilization Upon The Properties And Behavior of Saccharomyces Cerevisae cells, journal of biotechnology, vol.32, p.59-65, 1994. A. Murakami, 2 H. Goldstein, A. Navarro, J. R. Seabrooks, and D. S. Ryder, Investigation of Beer Flavorby Gas Chromatography-Olfactometry, 2003. K. Nakatani, N. Fukui, K. Nagami and M. Nisigaki, Kinetic Analysis of Ester Formation During Beer Fermentation, American Society of Brewing Chemists, Inc 1991. S. Norton, T. D’amore, Physiological Effects Of Yeast Cell Immobilization: Applications For Brewing, Enzyme Microb, Technol, Vol.16, p. 365-375, 1994. V.A. Nedovic, I. Leskosek-Cukalovic, G. Vunjak-Novakovic, Immobilized Cell Technology (Ict) In Beer Fermentation – A Possibility for Environmentally Sustainable and Cost-Effective Process, 1999. J.C. Ogbonna, M. Matsumura, H. Kataoka, Effective Oxygenation Through Reduction In Of Immobilized Cells Bead Diameters: A Review, Process Biochemistry, Vol.26, p.109-121, 1991. E.S.C.O’Connor, e.J. Lodolo, and B.C. Axcell, Role of oxygen in high-gravity fermentations in the absence of Unsaturated Lipid biosynthesis, 1993. E.S.C.O’Connor-Cox and W.M.Ingledew, Effect of The Timing of Oxygenation on Very High Gravity Brewing fermentations, 1989. J.K. Park, H.N. Chang, Microencapsulation Of Microbial Cells, Biotechnology Advances, Vol.18, p.303-319, 2000. J. Patkova, D. Smogrovicova, Z. Domeny, P. Bafrncova, Very High Gravity Wort Fermentation By Immobilized Yeast, Biotechnol Letters, Vol.22, p.1173-1177, 2000. J. Patkova, Smogrovicova D, Bafrncova P, Domeny Z, Changes In The Yeast Metabolism At Very High-Gravity Wort Fermentation, NCBI, Vol.45, No.4, p.335 – 338, 2000. P.L. Pratt, J.H. Bryce and G.G. Stewart, The Effect Of Osmotic Pressure And Ethanol On The Yeast Viability And Morphology, J.Inst.Brew., Vol.109, No.3, p.218-228, 2003. HAB. Peddie, Ester Formation In Brewery Fermentation, J Inst brew 96:327 – 331, 1990. S.V. Ramakrishma, R.S. Prakasham, Microbial Fermentations With Immobilized Cells, Biochemical And Environmental Engineering, 1997. E. Rosenfeld, B. Beauvoit, B. Blondin and Jean-Michel Salmon, Oxygen Consumption by Anaerobic Saccharomyces cerevisae under Enological Conditions: Effect on Fermentation Kinetics, Applied and Environment Micromental, p.113-121, 2003. J.M. Sablayrolles, and C.B. Ball, Fermentation Kinetics and the Production of Volatiles During Alcoholic Fermentation, J. Am. Soc. Brew. Chem. 53(2):72-78, 1995. D. Smogrovicova*, Z.Domeny, Beer Volatile By-Product Formation At Different Fermentation Temperature Using Immobilized Yeasts, 1998. N.K. Sree, M. Sridhar, K. Suresh, I.M. Banat and L.V. Rao, High alcohol Production by repeated batch fermentation using an immobilized osmotolerant Saccharomyces cerevisae, Journal of Industry Mirobiology & Biotechnology, 1999. H-Y.Shen, N. Moonjai, K.J. Verstrepen, F.R. Delvaux, Impact Of Attachment Immobilization On Yeast Physiology And Fermentation Performance, J.Am.Soc.Brew, Chem., Vol.61, No.2, p.79-87, 2003. G. Stewart, A. Lyness, I. Younis, The Control Of Ester Synthesis During Wort Fermentation, Tech.Q.Master Brew. Assoc.Am, Vol.36, No.1, p.61-66, 1999. G, Stewart, G.D’Amore, T.C.J Panchal and I. Russell, Factors That Influence The Ethanol Tolerance Of Brewer’s Yeast Strains During High Gravity Wort Fermentation, Tech.Q.Master Brew.Assoc.Am., Vol.25, No.2, p.47-53, 1988. S. Takahashi, K. Yoshioka, N, Hashimoto, and Y. Kimura, Effect Of Wort Plato And Fermentation Temperature On Sugar And Nitrogen Compound Uptake And Volatile Compound Formation, Tech.Q. Master Brew. Assoc.Am., Vol.34, No.3, p.156-163, 1997 S. Takahashi, T. Ishiashi. N. Hashimoto and Y, Kimura, Low-Temperature Fermentation Of High Gravity Wort, Tech.Q.Master Brew. Assoc.Am, Vol.34, No.4, P.240-242, 1997. A. Tanaka, T. Kawamoto, “Cell Immobilization” In Encyclopedia Of Bioprocess Technology: Fermentation, Biocatalysis And Bioseparation, John Wilwy & Sons, USA, p.504-523, 1999. PA. Thuston, DE. Quain, and RS. Tubbs, Lipid Metabolism And The Regulation Of Violatile Synthesis In Saccharomyces cerevisiae, J Inst brew 88:90 – 94, 1982. M.F.M. Van Iersela,b,*, E. Brouwer–Posta, F.M. Romboutsa, T. Abee, Influence of yeast immobilization on fermentation and aldehyde reduction during the production of alcohol-free beer, Enzyme and Microbial Technology 26, p.602–607, 2000. M.F. M. Van Iersel, U.B. Van Dieren, F.M. Rombouts, U And T. Abeeu, Flavor Formation And Cell Physiology During The Production Of Alcohol-Free Beer With Immobilized Saccharomyces Cerevisae, Enzyme And Microbial Technology, Vol.24, p. 407-411, 1999. I. Vikajarvi, M. Vainikka, H. Virtanen, S. Home, Productivity Of Immobilized Yeast Reactor With Very High Gravity Worts, J. Am.Soc.Brew.Chem, Vol.60, No.1, p.188-197, 2002. Ilkka Virkajarvi, Feasibility of continuous main fermentation of beer using immobilized yeast, VTT Biotechnology, 2001. P K. Walsh, F. V. Isdell, S.M.Noone, M.G.O’donovan, D.M.Malone, Growth Patterns Of Saccharomyces Cerevisae Microlonies In Alginate And Carragenan Gel Particles: Effect Of Physical And Chemical Properties Of Gels, Enzyme And Microbial Technology, Vol.18, p.366-372, 1996. P.K. Wash, D.M. Malone, Cell Growth Patterns In Immobilization Matrices, Biotech.Adv, Vol.13, p.13-43, 1995. T. Wainwright, Diacetyl – a review. J Inst brew 79:451 – 470, 1973. R. Willaert, V.A Nedovic, Review: Primary Beer Fermentation By Immobilized Yeast- A Review On Flavor Formation And Control Strategies, J Chemical Technol Biotechnol, Vol.81, p.1353-1367, 1006. Y. Yamauchi, T. Okamoto, H. Murayama, A. Nagara, T. Kasihara, K. Nakanishi, Beer Brewing Using An Immobilized Yeast Bioreactor-Design Of An Immobilized Yeast Boreactor For Rapid Beer Growing System, Journal Of Fermentation And Bioengineering, Vol.78, No.6, p.443-449, 1994. O.S.Younis, G.G.Stewart, Effect Of Malt Wort, Very High Gravity Malt Wort, And Very High Gravity Adjunct Wort On Volatile Production In Saccharomyces Cerevisae, J.Am.Soc.Brew.Chem, Vol.57, No.2, p.39-45, 1999. Yamagiwa, K., Kozawa, T., Ohkawa, A.. Effect of alginate composition and gelling conditions on diffusional and mechanical properties of calcium alginategel beads, Journal of Chemical Engineering of Japan, Vol.28, No.4, p. 462-467, 1995.