Đề tài Ứng dụng enzyme amylase trong công nghiệp thực phẩm và nguồn thu nhận

1,6- glucanhidrolase + Amylopectin-1,6-glucanhydrolase + Oligodextrin-1,6- glucanhydrolase hay dextrinase 3.5. α-glucosidase hay maltase ( α – D – glucozit - glucanhydrolase) (EC 3.2.1.20) Có nhiều loại nấm mốc sinh tổng hợp ra enzyme này , tác dụng thủy phân đường maltose thành glucose nhưng không thủy phân được tinh bột . Như vậy giống như dextrinaza , enzyme này giúp cho quá trình lên men cuối chuyển đường thành rượu etylic nhằm nâng cao hiệu suất lên men 3.6. Transglucosidase ( α – 1,4 – Glucan : D - glucoza - 4 – glucozil transferaza ) (EC 2.4.1.3) Enzyme này thường tồn tại song song với glucoamylase ( trong chế phẩm nấm mốc Asp ) , nó có hoạt tính thủy phân và hoạt tính vận chuyển nhóm . Nghĩa là nó không chỉ thủy phân maltose thành glucose mà còn tổng hợp nên isomaltose , isotriose và panose . Sự có mặt của enzyme này trong các chế phẩm enzyme dùng để biến hình tinh bột là một điều không mong muốn , từ đó làm giảm hiệu suất và gây vị đắng PHẦN 2 : ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM Hiện nay việc sản xuất chế phẩm enzyme các loại đã và đang phát triển mạnh mẽ trên quy mô công nghiệp . Thực tế đã có hàng nghìn chế phẩm enzyme được bán trên thị trường thế giới , các chế phẩm này đã được khai thác và tinh chế tinh khiết theo tiêu chuẩn công nghiệp và ứng dụng . Chế phẩm enzyme không chỉ được ứng dụng trong y học , đời sống , ... mà còn được ứng dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực khác nhau , trong nông nghiệp , trong hóa học , trong công nghiệp thực phẩm , ... “ ý nghĩa của việc sử dụng enzyme trong các lãnh vực thực tế không kém so với ý nghĩa của việc sử dụng năng lượng nguyên tử” . Theo thời gian , enzyme công nghiệp càng ngày càng được sử dụng rộng rãi và phổ biến mà phải kế đến đó là protease , cellulose , ligase , amylase , ... Và một trong những enzyme được ứng dụng rất phổ biến đó là amylase , có thể kế đến rất nhiều ứng dụng của amylase trong nhiều lãnh vực khác nhau mà đáng kể nhất phải kế đến đó là công nghiệp thực phẩm : Trong y học và dược phẩm : thuốc , hóa chất chứa hoạt tính enzyme amylase và amylase được sử dụng đễ chuẩn đoán viêm tụy cấp. Trong công nghiệp : amylase được ứng dụng trong sản xuất chất tẩy rửa và còn được ứng dụng trong công nghiệp dệt. Trong công nghiệp thực phẩm : amylase được ứng dụng trong sản xuất nhiều sản phẩm khá quen thuộc như mì chính , bia , cồn , siro , bánh mì , bánh kẹo , ... I . ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE TRONG SẢN XUẤT MÌ CHÍNH : 1.1. Nguyên liệu sử dụng : - Nguyên liệu sử dụng : các nguyên liệu giàu glucid như tinh bột sắn , rỉ đường mía , ... - Các chủng vi sinh vật : corymebacterium hydrocacboclastus , bacillus , Brevibacterium... 1.1.1. Thành phần và cấu tạo của tinh bột sắn : Tinh bột sắn được sản xuất trong quá trình chế biến củ sắn . Có 2 loại sắn : sắn đắng và sắn ngọt khác nhau về thành phần tinh bột và cianua . Sắn đắng có nhiều tinh bột hơn nhưng đồng thời cũng có nhiều acid HCN hơn , khoảng 200-300 mg/kg . Sắn ngọt ít có HCN nên được dùng làm lương thực , thực phẩm . Sắn trồng ở các tỉnh phía Bắc chủ yếu là sắn ngọt và không có chứa acid HCN Thành phần hóa học của tinh bột sắn phụ thuộc chủ yếu vào trình độ kĩ thuật chế biến sắn Tinh bột83 – 88 %Nước10,6 – 14,4 %Cenllulose0,1 – 0,3 %Đạm0,1 – 0,4 %Chất khoáng0,1 – 0,6 %Chất hòa tan0,1 – 1,3 %Cũng như các loại tinh bột khác , tinh bột sắn gồm các mạch amylopectin và amylose 1.1.2. Thành phần và cấu tạo của rỉ đường mía : Rỉ đường mía là phần còn lại của dung dịch đường sau khi đã tách phần đường kết tinh . Số lượng và chất lượng của rỉ đường phụ thuộc vào giống mía , điều kiện trồng trọt , hoàn cảnh địa lý và trình độ kĩ thuật của nhà máy đường Đường62 %Các chất phi đường10 %Nước20 %Nước trong rỉ đường gồm phần lớn ở trạng thái tự do và một số ít dưới trạng thái liên kết ở dạng hydrat Đường trong rỉ đường bao gồm : Saccharose25 – 40 %Đường khử ( glucose và fructose )15 – 25 %Đường không lên men được3 – 5 % 1.2. Sự tham gia của enzyme amylase trong công nghệ sản xuất mì chính : - Amylase được sử dụng trong giai đoạn thủy phân tinh bột - Mục đích : tạo điều kiện để thực hiện các phản ứng thủy phân tinh bột thành đường lên men được chủ yếu là đường glucose - Enzyme thường dùng : enzyme α– amylase , γ – amylase ( vừa thủy phân -1,4- vừa thủy phân -1,6- ) 1.3. Ưu nhược điểm : 1.3.1. Ưu điểm : Không dùng đến hóa chất hay thiết bị chịu áp lực , ... Không độc hại cho người và thiết bị 1.3.2. Nhược điểm : Đường hóa không triệt để tinh bột , mà còn ở dạng trung gian như dextrin , ... làm cho vi khuẩn lên men mì chính không có khả năng sử dụng Thời gian đường hóa tương đối dài Lượng đường sau khi đường hóa thấp , do đó phải sử dụng thiết bị to và cồng kềnh . II . ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE TRONG SẢN XUẤT BIA : Trong công nghệ sản xuất bia truyền thống , các nước phương Tây chủ yếu sử dụng enzyme amylase của malt để thủy phân tinh bột trong malt , sau đó đến giai đoạn rượu hóa bởi nấm men Saccharomyces sp . Cơ sở khoa học của việc sử dụng malt là khi đại mạch chuyển từ trạng thái hạt sang trạng thái nảy mầm ( malt ) , enzyme amylase sẽ được tổng hợp và enzyme này sẽ thủy phân tinh bột có trong hạt tạo ra năng lượng và vật chất cho sự nảy nầm . Như vậy việc đường hòa tinh bột nhờ enzyme của chính nó . Như thế rất cần nhiều mầm đại mạch để sản xuất bia ở quy mô lớn . 2.1. Nguyên liệu và chủng vi sinh vật sử dụng : - Nguyên liệu : ngũ cốc , hoa Houblon , nước , nấm men , chất phụ gia Hoa Houblon - Các chủng vi sinh vật : Saccharomyces cerevisizae ( lên men nổi) Saccharomyces cerevisidae (Lên men chìm) 2.2. Nguồn enzyme thường sử dụng : - Trong công nghệ sản xuất bia , người ta thường dùng enzyme amylase có trong mầm đại mạch . Ngoài ra , còn sử dụng enzyme khác có trong mầm đại mạch để thủy phân và chuyển hóa chất không tan khác sang trạng thái tan như protein , cellulose … sang amino acid và glucose . Người ta sử dụng chế phẩm enzyme cellulose có tác dụng phá vỡ thành tế bào , tạo điều kiện để các thành phần có trong tế bào hạt thoát ra ngoài nhờ đó chất lượng bia được nâng cao hơn . Một loại enzyme khác cũng được sử dụng đó là glucose amylase được sử dụng để loại trừ khí O2 có trong bia , giúp quá trình bảo quản bia kéo dài hơn rất nhiều - So với enzyme amylase từ các nguồn khác thì enzyme từ thóc đại mạch đã được nảy mầm được sử dụng với số lượng nhiều nhất hiện nay . - Quá trình hạt nảy mầm là quá trình sinh enzyme amylase và nhiều enzyme hóa 2.3. Sự tham gia của enzyme amylase trong công nghệ sản xuất bia : - Enzyme amylase tác động vào giai đoạn đường hóa : biến đổi tinh bột thành các dextrin và maltose . Quá trình nảy mầm xảy ra trong giai đoạn nấu bia . Trong quá trình này , malt sau khi được nghiền sẽ hòa tan chung với nước theo một tỷ lệ thích hợp dưới tác dụng của các enzyme ở nhiệt độ nhất định sẽ được đường hóa trong nồi nấu malt Trong giai đoạn lên men tiếp theo , các chất đường , dextrin có phân tử thấp sẽ được chuyển hoá thành rượu etylic , CO2 và một số sản phẩm phụ khác tạo thành bia theo yêu cầu kỹ thuật và chất lượng sản phẩm . Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bia III . ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE TRONG SẢN XUẤT CỒN : 3.1. Nguyên liệu : - Nguyên liệu sản xuất cồn là nguồn tinh bột . Tuy nhiên ở mỗi nước sử dụng nguồn nguyên liệu khác nhau : ỡ Mỹ người ta sử sụng từ bột ngô để sàn xuất cồn , ở Brazil sử dụng khoai mì , các nước khác sử dụng gạo hoặc tấm từ gạo . Nguyên liệu chủ yếu mà nhà máy rượu nước ta thường sử dụng đó là sắn , sau đó là ngô và một phần gạo hoặc tấm 3.2. Sự tham gia của enzyme amylase trong sản xuất cồn : - Enzyme sử dụng : α – amylase và β– amylase . - Trước đây người ta dùng Enzym amylase của malt , nhưng ngày nay đã thay thế bằng Enzym amylase của nấm sợi . - Trong sản xuất cồn từ nguyên liệu chứa tinh bột , Enzyme amylase được sử dụng ở các giai đoạn đường hóa : Chuyển hóa tinh bột bằng α - amylase để tạo thành dextrin . Chuyển hóa dextrin bằng  - amylase hay amyloglucosidase để tạo ra đường có khả năng lên men . Giai đoạn đường hóa tinh bột - Quá trình đường hóa đóng vai trò quyết định đến khả năng lên men và hiệu suất cồn thu được . Các chế phẩm Enzyme được sử dụng trong sản xuất cồn bao gồm những chế phẩm thô được thu nhận từ phương pháp nuôi cấy bề mặt , nuôi chìm hoặc các chế phẩm đậm đặc , tinh khiết . Chủ yếu là sử dụng chế phẩm dạng thô vì tính chất kinh tế. - Vì sử dụng chế phẩm dạng thô , do đó để tránh các phản ứng không mong muốn trong quá trình đường hóa , trước khi đường hóa phải xác định họat tính Enzyme của từng lọai Enzyme từ đó điều chỉnh họat động của chúng . - Trong giai đoạn đường hóa dịch đường hóa nấm men , Enzyme -amylase tham gia thực hiện các phản ứng sinh hóa cần thiết và quyết định đến hiệu suất sản xuất cồn . Còn Enzyme -amylase tham gia những biến đổi cơ bản cơ chất để tăng cường quá trình chuyển hóa cơ bản . - Khi thủy phân tinh bột , enzym α-amylase tác động vào liên kết α-1,4 glucoside và sản phẩm tạo ra là maltose và dextrin mà mạch của chúng gần bằng C6 . các dextrin sau đó sẽ phân hủy chủ yếu theo C6 C5 + C1 . C7 C6 + C1 hay C5 + C2 . C8 C6 + C2 hay C5 + C3 . - Enzyme α-amylase của vi khuẩn thủy phân tinh bột tạo ra lượng glucose và maltose theo 1:5,45 . Enzym α-amylase của nấm sợi thủy phân tinh bột tạo ra lượng glucose và maltose theo 1:3,79 . Enzym α-amylase của vi khuẩn và nấm sợi đều không có khả năng phân giải α-1,6 glucoside của cơ chất.  Như vậy, vai trò cơ bản của α-amylase trong sản xuất rượu , cồn là làm dịch hóa nhanh ở giai đoạn nấu và cả ở giai đoạn đầu của sự đường hóa , dextrin hóa và tích tụ đường . - Vai trò của amyloglucosidase : thủy phân liên kết -1,4- glucoside trong các polysaccharide , chúng liên tiếp phân cắt các gốc glucose không khử trong mạch polysaccharide . Ngoài ra nó còn có khả năng phân cắt liên kết -1,6- glucoside . Sản phẩm cuối cùng trong hoạt động của glucoamylase là glucose. IV . ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT SIRO : 4.1. Nguyên liệu : - Các nguyên liệu chứa tinh bột không chỉ là nguồn thực phẩm quan trọng mà còn là nguồn nguyên liệu để tạo ra nhiều loại thực phẩm khác nhau . - Ứng dụng trong sản xuất siro và các sản phẩm chứa đường . Phôi bắp được xử lý bằng SO2 và vi khuẩn lactic để hạt tinh bột mềm, ra khỏi khối bột bằng li tâm . - Ngoài tinh bột bắp , người ta còn sử dụng tinh bột khoai tây, tinh bột mì , tinh bột sắn ( khoai mì ) . Tuỳ theo nguồn nguyên liệu tinh bột mà người ta áp dụng kỹ thuật khác nhau cho phù hợp . 4.2. Sự tham gia của enzyme amylase : Enzym amylase chỉ được sử dụng sau khi tinh bột hoà vào nước - Theo công nghệ trên , dung dịch tinh bột bắp được điều chỉnh pH =6 và được hồ hoá ở nhiệt độ cao và được thực hiện theo phương pháp liên tục . Ở giai đoạn gia nhiệt này , người ta cho một lượng nhỏ α- amylase để dịch tinh bột có độ nhớt thấp , tránh hiện tượng cháy khét . - Tiếp theo người ta cho lượng Enzym còn lại vào . Đây là giai đoạn đường hoá rất mạnh để đạt được giá trị DE ( dextrose equivalents ) 15-20 . Trong công nghệ đường hoá liên tục , thời gian để đạt được DE 15-20 phải mất 2 giờ . - Enzym được sử dụng trong công nghệ sản xuất siro fructose phải là những Enzym chịu nhiệt . Những Enzym này thường được thu nhận từ vi khuẩn Bacillus licheniformis , Bacillus stearothermophilu s. Ngoài ra , người ta còn sử dụng α-amylase từ nhiều VSV khác nhau . - Đặc điểm quan trọng nhất cuả enzym amylase là chúng hoạt động ở pH gần trung tính ( pH= 6 ) . Đặc điểm này giúp ta thực hiện các quá trình đường hoá rất dễ dàng . Đặc điểm kỹ thuật của từng công đoạn sản xuất siro fructose được trình bày trong bảng sau : - Trong đó , giai đoạn dịch hoá và đường hoá đóng vai trò rất quan trọng . Các giai đoạn này thường quyết định các giai đoạn sau và quyết định đến chất lượng sản phẩm . -Trong công nghệ sản xuất siro fructose , nhiều nước trên thế giới có sử dụng Enzym cố định amyloglucosidase và pullulanase . - Phương pháp này thường thực hiện ở nhiệt độ 600C và hàm lượng chất khô trong dịch khoảng 30-35% . - Các đặc tính cơ bản của công nghệ sản xuất siro fructose bằng Enzym cố định được trình bày trong bảng sau : - Ngoài công nghệ sản xuất siro fructose từ nguyên liệu ban đầu là bột ngô ra , người ta còn tiến hành quá trình isomer hoá glucose để sản xuất siro fructose . Quá trình isomer được tiến hành như sau : V . ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT BÁNH MÌ : 5.1. Nguyên liệu : - Bánh mì được coi là nguồn lương thực chính của các nước châu Mỹ và các nước châu Âu , trong vài thập niên gần đây bánh mì được coi như một khẩu phần lương thực của Việt Nam . - Các loại hạt ngũ cốc như lúa mì , lúa nước , bắp , khoai mì là nguồn nguyên liệu chính để làm bánh mì . Trong đó chỉ có bột từ lúa mì mới là nguyên liệu để sản xuất bánh mì . 5.2. Quá trình tham gia của amylase : - Trong sản xuất bánh mì , người ta sử dụng enzyme nhằm giải quyết một số vấn đề sau : + làm tăng nhanh thể tích bánh + làm màu sắc của bánh đẹp hơn + làm tăng mùi thơm cho bánh - Trong sản xuất bánh mì , người ta sử dụng cả hai loại Enzyme α-amylase và β- amylase , các loại enzyme này tham gia thủy phân tinh bột để tạo thành đường . Nhờ đó nấm men Saccharomyces cerevisiae sẽ dể dàng chuyển hóa chúng thành cồn , CO2 , làm tăng thể tích của bánh và tạo ra màu sắc , hương vị tốt cho bánh . - Nguồn amylase thường sử dụng là từ malt , tuy nhiên trong những năm gần đây, malt dần dần được thay thế từ nấm sợi. Các chế phẩm Enzyme từ nấm sợi không chỉ chứa amylase mà còn chứa protease và một số Enzyme khác rất có lợi cho quá trình lên men . Chế phẩm Enzyme này chủ yếu thu nhận từ Aspergillus oryzae . - Trong quá trình sử dụng Enzyme amylase người ta cho sulfat amon vào bột như một chất đệm cho amylase họat động , người ta thường tạo chất đệm cho amylase bằng cách trộn lượng Enzyme amylase vào tinh bột theo tỷ lệ 1:1 . hỗn hợp này có tác dụng ổn định họat tính Enzyme amylase không thay đổi trong một năm bảo quản. Khi cho hỗn hợp này vào bột để làm bánh thì chất lượng bánh sẽ tăng lên rất nhiều ( tăng thể tích , độ xốp , tăng khả năng giử hình bánh , tăng mức ổn định cấu trúc ruột bánh và làm giảm quá trình làm khô của bánh ) . Ngoài ra khi sử dụng chế phẩm enzyme sẽ làm giảm tiêu hao nấm men lỏng đến 20% . - Mặt khác chất lượng của bánh mì không chỉ phụ thuộc vào lượng CO2 tạo ra nhiều hay ít , mà phụ thuộc vào động thái của quá trình tạo ra nó . Nếu lượng CO2 tạo ra chỉ từ lượng đường có sẵn trong bột mì thì lượng CO2 này sẽ đạt cực đại ở giờ đầu tiên và giờ thứ hai của quá trình lên men , sau đó lượng khí sẽ giảm bánh mì sẽ không đảm bảo chất lượng . Trong công nghệ sản xuất bánh mì , lượng khí CO2 phải được tạo ra liên tục từ giờ đầu tiên đến giờ cuối cùng của quá trình sản xuất . Đặc biệt là quá trình tạo CO2 phải được ổn định 10 - 15 phút đầu khi đưa bánh vào lò nướng . - Khi trong bột có β-amylase họat động thì tạo thành CO2 trong quá trình nhào bột xảy ra theo chiều hướng tăng và đạt cực đai ở giờ thứ tư của quá trình lên men . Như vậy sự tạo thành lượng khí liên tục là nhờ họat động của amylase đưa vào trong bột trong quá trình nhào bột - Công nghệ sản xuất bánh mì của một nước có sử dụng chế phẩm Enzyme như : + ở Nga người ta sử dụng chế phẩm có tên thương mại là Amilorizin - P810X . chế phẩm này được sản xuất từ nấm sợi Aspergillus oryzae chủng 476 -1 , chế phẩm Enzyme này chứa cả các lọai amylase và protease . Chế phẩm này thường ở dạng cô đặc tinh khiết và cả dạng bột . + ở Mỹ các chế phẩm Enzyme thường dùng ở dạng hạt , hãng sản xuất chế phẩm enzyme dùng cho bánh mì lớn nhất ở Mỹ là hãng Rom và Khaac . Enzyme có tên thương mại là GUMASE NR -150 . + ở Anh người ta sử dụng các chế phẩm Enzyme amylase chủ yếu từ nấm sợi aspergillus oryzae bằng phương pháp nuôi cấy chìm, các Enzyme protease và amylase thường được tách riêng biệt . Khi sử dụng họ thường sử dụng chính xác từng loại Enzyme. + ở Nhật , tuy bánh mì không phải là lương thực chính nhưng những cơ sở sản xuất bánh mì ứng dụng Enzyme rất có hiệu quả . Các chế phẩm Enzyme sử dụng là hỗn hợp amylase và protease . VI . ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT BÁNH KẸO : 6.1 . Mục đích : - Mục đích của việc sử dụng Enzyme vào sản xuất các loại bánh quy là làm tăng mùi và vị bánh , khi chế biến bột thành các loại bánh quy các Enzyme protease và amylase của bột hoạt động làm tăng hàm lượng các amino acid tự do và làm tăng lượng đường khử . Đường khử và các amino acid tự do có trong khối bột sẽ cùng tham gia vào các phản ứng oxy - hóa khử và kết quả tạo cho bánh quy có mùi , vị , màu hấp dẫn . 6.2 . Enzyme amylase : - Tuy nhiên nếu chỉ tận dụng lượng Enzyme có sẵn trong tinh bột thì phản ứng trên xảy ra không mạnh , nhất là khi sử dụng lọai bột xấu để sản xuất bánh . Do đó người ta thường bổ sung thêm Enzyme protease và amylase vào chế biến bột trong quá trình sản xuất bánh quy. Khi đó lượng đường khử và lượng amino acid tự do sẽ tăng lên, phản ứng oxi-hóa khử cũng được tăng cường . VII . ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT GLUCOZA VÀ MẬT : - Chúng ta đã biết từ tinh bột có thể thu được các phẩm vật đường khác nhau khi thủy phân tinh bột bằng acid cũng như bằng Enzym amylase sẽ thu được mật. Mật glucoza hay mật maltoza thường được dùng trong sản xuất bánh kẹo và trong sản xuất các sản phẩm ăn kiên cho trẻ em và người bệnh . - Hiện nay nhiều nước như : Nhật , Mỹ .… đã sản xuất glucoza đi từ tinh bột bằng Enzyme glucoamylase , nhưng trong các chế phẩm Enzyme glucoamylase luôn luôn chứa cả glucozyltransferaza do đó sẽ làm giảm tính chất của glucoza , làm cho glucoza khó kết tinh và ảnh hưởng xấu đến chất lượng thực phẩm . Vì vậy tốt hơn hết là nên chọn những chủng nấm mốc không tạo ra glucozyltransferaza ( ta có thể hấp phụ nó bằng đất sét chua hoặc bằng cách khử hoạt tính của nó bằng acid hoặc kiềm) - Glucoamylase bền trong một khoảng pH rộng , những nấm mốc chứa nhiều glucoamilase A. Awarnor , Rhizopus , đặc biệt là Rhizopus ở Nhật đã sản xuất chế phẩm glucoamylase từ canh trường bề mặt của nấm mốc này . PHẦN 3 : NGUỒN THU NHẬN I . NGUỒN THU NHẬN : 1.1 . Động vật: - Enzyme amylase có trong tụy tạng của động vật . Tụy tạng là ống dạng chùm, dài , lớn , nằm ngang phía sau dạ dày , giữa lá lách và tá tràng . Chiều dài của tụy tạng khoảng 30-35cm, và nặng khoảng 80-150g . Bên trong có những vách ngăn nhỏ chia tụy tạng thành nhiều thùy nhỏ . Tụy tạng vừa có chức năng nội tiết vừa có chức năng ngoại tiết . 1.2 .Thực vật : Được lấy từ nhiều nguồn như : Đại mạch (Hordeum sativum) : có giống hai hàng và giống nhiều hàng (4,6 hàng ) , trong đó người ta sử dụng loại hai hàng để sản xuất malt làm bia , những loại còn lại để làm thức ăn cho gia súc . Lúa (Oryza sativa L.) : Chủ yếu ở vùng Đông Nam Á Ngô ( Zea mays ) : có nhiều loại ngô : ngô đá, ngô bột , ngô răng ngựa. Hạt ngô có màu trắng , màu vàng hay màu hồng . Ngô màu vàng do có sự hiện diện của carotenoid và zeaxanthine ở trong nội nhũ , ngô màu hồng là do trong nội nhũ của ngô có anthocyanin. 1.3.Vi sinh vật : Ngày nay do ưu thế về nhiều mặt , VSV trở thành nguồn thu enzym amylase chủ đạo. Những chủng VSV tạo nhiều amylase thường được phân lập từ các nguồn tự nhiên. VSV tạo amylase được dùng nhiều hơn cả là nấm sợi, giả nấm men và vi khuẩn , còn xạ khuẩn thì ít hơn . Các giống nấm sợi thường dùng là giống nấm sợi Aspergillus, Rhizopus Nấm men và giả nấm men thuộc các giống Candida , Saccharomyces. Endomycopsy , Endomyces cũng tạo amylase . Nhiều vi khuẩn có khả năng tạo lượng lớn amylase như : Bac. Polymyxa , Phytomonas destructans , Bact. Cassavanum , Clostridium acetobutylium , Pseudomonas saccharophila……các vi khuẩn ưa nhiệt có khả năng sinh trưởng nhanh và phát triển tốt ở nhiệt độ cao nên khi nuôi chúng ít bị nhiễm VSV khác . Đáng chú ý là Bac. Diastaticus , Bac. Stearothermophilus , Bac. Coagulans , Bac. circulans Trong nhóm xạ khuẩn rất hiếm gặp loại tạo amylase mạnh mẽ , tuy nhiên cũng có một số chẳng hạn như xạ khuẩn ưa nhiệt . Micromonospora vulgaris 42 có khả năng tạo một lượng nhỏ  - amylase hoạt động ở 65oC cùng với proteinase và các enzyme khác II . PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN : 2.1.Phương pháp thu nhận malt : 2.1.1.Malt đại mạch : CÁC BƯỚC QUY TRÌNH SẢN XUẤT MALT KHÔ 2.1.2.Malt thóc: CÁC BƯỚC QUY TRÌNH SẢN XUẤT MALT KHÔ Phương pháp tinh sạch amylase : Có hai phương pháp : - Tinh sạch enzym amylase bằng phương pháp sắc ký . - Thu nhận anzyme amylase bằng phương pháp điện di trên gel polyacrylamide ( polyacrylamide Gel Electrophoresis – PAGE ) 2.1.3.Giải thích quy trình : 2.1.3.1.Nguyên liệu đại mạch: Ðại mạch là cây hạt cốc ở các nước ôn đới , có khoảng 30 giống khác nhau nhưng chỉ có một giống có ý nghĩa kinh tế là đại mạch mùa ( Hordeum sativum ) còn lại đều là đại mạch dại . Hiện nay diện tích trồng và sản lượng đại mạch trên thế giới đứng vị trí thứ 4 sau lúa mì , lúa , ngô . Thuộc giống đại mạch mùa có 130 loại khác nhau và được chia làm 3 nhóm chính : đại mạch nhiều hàng ( 6 hàng và 4 hàng ) - Hordium hexatichum ; đại mạch 2 hàng ( Hordium disstichum ) và đại mạch trung gian ( H. Intermedium ) . Nhóm có giá trị trong sản xuất malt và bia là đại mạch nhiều hàng . Ðại mạch sau khi thu hoạch được phơi sấy đến độ ẩm dưới 13% để bảo quản cùng giống như các hạt hoà thảo khác , cấu tạo hạt đại mạch gồm vỏ trấu , vỏ quả , vỏ hạt , alơrông , nội nhủ và phôi . Tỉ lệ trung bình trong các phần như sau : Tên bộ phận hạt% khối lượng toàn hạtVỏ trấu Vỏ quả Vỏ hạt Alơrông Phôi Nội nhũ12 3,5 ÷ 4 2 ÷2,5 12 ÷14 2,5 ÷ 3 64,5 ÷ 6,8 Thành phần hoá học trung bình của đại mạch theo % chất khô như sau : Bộ phận hạtProtein (N*5,7)Chấtbéo Tinh bột Pentosan Xenluloza Tro Hạt Vỏ Phôi13,4 7,1 28,62,0 2,1 7,654,0 8,2 46,09,0 20,0 20,05,7 22,6 1,13,0 10,0 10,0 Khối lượng 1000 hạt đặc trưng cho độ nẩy của hạt nằm trong khoảng 15 ÷ 60 gam và người ta chia thành các loại : - Ðại mạch hạt nhẹ : Khối lượng 1000 hạt tới 30 gam - Ðại mạch tương đối nhẹ : Khối lượng 1000 hạt tới 31 ÷ 40 gam - Ðại mạch nặng : Khối lượng 1000 hạt tới > 51gam Kích thước hạt dài 8 ÷ 10 mm, rộng 3 ÷ 4 mm, dày 2 ÷3 mm. - Chỉ số chất lượng quan trọng của đại mạch để sản xuất malt và bia là độ nấy mầm và năng lực nấy mầm . Ngoài ra, đại mạch còn được đặc trưng bởi độ chiết và hàm lượng protein . Đại mạch tốt có độ chiết đạt tới 82 % và hàm lượng protein không quá 12 % . Nếu hàm lượng đạt quá 12 % thì độ chiết sẽ thấp , bia sẽ bị đục ; còn nếu hàm lượng protein quá thấp sẽ làm giảm độ bọt và vị bia . 2.1.3.2. Làm sạch và phân loại hạt : Khối hạt có chứa nhiều tạp chất (bụi, tạp chất nhẹ như cỏ, rơm rạ; tạp chất nặng như sỏi đá, vụn kim loại...) do đó cần phải được làm sạch trước khi đưa vào sản xuất. Mặt khác, khối hạt phải đảm bảo đồng đều để quá trình ngâm và nấy mầm được thuận lợi và đồng đều. Thông thường người ta làm sạch và phân loại bằng các hệ thống sàng thích hợp: - Sàng khí động: dùng để tách tạp chất và phân loại hạt theo chiều dày, chiều rộng của nó theo các tính chất khi động (dùng quạt). Nếu hạt được phân loại theo chiều dày hạt để sản xuất malt bia, người ta được 3 nhóm: + Loại I : bề dày hạt > 2,5 mm Dùng để sản xuất malt bia tốt nhất. + Loại II : bề dày hạt 2,2 ÷ 2, 5 mm Dùng để sản xuất malt bia tốt nhất. + Loại III : bề dày 1 Sự khác nhau giữa quá trình ngâm và nảy nầm là ở chỗ hệ số hô hấp k khi ngâm thường > 1 , khi nấy mầm K = 0,74-1,00. Từ đó người ta khẳng định không phải sự hao tổn chất khô và lượng nhiệt thải ra do hô hấp trong quá trình nẩy mầm là hoàn toàn từ gluxit (tinh bột và đường) - Enzim Sitaza: đây là tập hợp enzim gồm sitoplastaza và sitaza chúng hoạt động đầu tiên ngay khi hạt vừa nẩy mầm và được gọi là quá trình sitoliza. Những enzim này phân cắt hemixenluloza và polisacarit khác ở dạng gel để hình thành các sản phẩm có gốc C5, C8,... Sự phân cắt hemixenluloza nhờ enzim sitaza khi nấy mầm đóng vai trò rất quan trọng trong sản xuất malt. Nhờ đó màng ngăn cách giữa nội nhũ và vỏ trấu bị phá vỡ tạo điều kiện cho các enzim amylaza và proteaza dễ dàng hoạt động trong lòng nội nhũ. -Enzim amylaza: Nhóm enzim này trong đại mạch nấy mầm bao gồm α-amylaza, ß- amylaza và amylofattaza tập trung chủ yếu trong nội nhũ, chỉ có một số ít trong màng ngăn giữa nội nhũ và vỏ trấu. +Hoạt tính α-amylaza tăng sau khi nấy mầm 3÷6 ngày và hoạt tính này đạt được cực đại phụ thuộc nhiệt độ nấy mầm: Ở: tnm= 12÷14oC → Hđmax= 11÷12 ngày tnm= 18÷20oC → Hđmax= 6÷7 ngày tnm= 25÷28oC → Hđmax= 4÷5 ngày +ß-amylaza có sẵn trong hạt đại mạch ở dạng liên kết và tự do. Trong quá trình nấy mầm hoạt tính ß-amylaza tự do tăng lên 3÷4 lần. +Amylophotphataza tự do không có trong đại mạch mà chỉ được hình thành sau ngày nấy mầm thứ 2, sau 8 ngày thì đạt cực đại nên hoạt tínhü tăng 150÷200 lần. Sự tăng hoạt tính chung của amylaza sau khi nấy mầm - kí hiệu là DC (hoạt lực diastaza) được xác định bằng lượng đường maltose tạo thành, có thể biểu diễn theo đơn vị Vindich-Cotback ( 0Wd ) hay theo đơn vị Lintner (0L ) với quan hệ: QUOTE  QUOTE   -Tác dụng của amylaza đến các quá trình hoá sinh như nấy mầm và đặc biệt trong quá trình đường hoáï sau này có ý nghĩa đến sức quan trọng trong quá trình sản xuất bia rượu, mạch nha. Mục đích của quá trình nấy mầm chủ yếu để tích tụ thật nhiều amylaza hoạt động để khi đường hoá chúng có thể chuyển tinh bột (của chính malt và của các nguyên liệu thay thế malt) thành các sản phẩm trung gian (dextrin) và các đường như maltotriaza, maltotetroza, maltodextrin, glucoza, maltoza. Ngoài ra khi nấy mầm còn tạo thành một lượng đáng kể đường saccaroza và một ít đường fructoza (tổng hợp trong phôi). Tất cả các loại đường làm cho malt có vị ngọt, hàm lượng của chúng trong malt tăng lên 3÷4 lần so với trong hạt ban đầu ( trong hạt ban đầu có 2,3÷2,5% đường, trong malt tươi có 8,5÷9% đường ). -Trong thời gian nấy mầm có khoảng 10% tinh bột bị biến đổi, trong đó khoảngm 4,5÷5% tinh bột bị hao tổn do hô hấp và tạo rễ, mầm phôi, lượng tinh bột còn lại bị biến hình (thuỷ phân có mức độ) như ở trên đã trình bày. Kết quả làm cho tính chất tinh bột của malt khác với tinh bột ban đầu: kích thước hạt tinh bột giảm, độ rỗng (xốp) giữa các hạt tinh bột tăng lên. -Enzin proteaza: Có hoạt tính trong hạt ban đầu không đáng kể nhưng khi nấy mầm đã tăng lên 4÷8 lần, tăng nhanh hơn hoạt tính amylaza và đạt cực đại vào khoảng ngày nấy mầm thứ 5. Sự thuỷ phân protein bắt đầu bằng tác dụng của proteinaza để tạo thành albumoza, polypeptit, pepton và sau đó dưới tác dụng của peptidaza tạo thành các axit amin. Tuy nhiên sự biến đổi này thường không hoàn toàn (đến các sản phẩm cuối cùng là các axit amin) vì các điều kiện nấy mầm (các thông số nấy mầm) thường không phải là điều kiện tối thích cho hoạt động của hệ enzim proteaza của hạt. Chẳng hạn: topt peptidaza 6>354-625-353-415-25Yến mạch>5>453-535-452-325-35Malt đen và lúa mỳ>7>354-725-353-415-25Kê>3>1002-370-10001-250-70Ghi chú: AC - hoạt tính amylaza: khả năng thuỷ phân tinh bột thành mantoza và các dextrin không làm đổi màu dung dịch iốt, đơn vị =g tinh bột / g malt trong 1 h ở nhiệt độ 30 oC. DC - Nhờ khả năng thuỷ phân các dextrin thành maltoza, đơn vị = g dextrin / g malt ở nhiệt độ 300C. Chất lượng malt dùng để sản xuất bia trước hết là hoạt tính amylaza (AC) được biểu thị bằng lượng maltoza tạo thành từ tinh bột dưới tác dụng của enzim có trong 100 g malt vàng tươi tốt có AC bằng 300 - 400, malt đen tươi tốt có AC = 400 - 500. 3.1.3.5. Sấy malt : Malt tươi có độ ẩm cao (42 - 45%) nên không thể bảo quản được (trừ malt tươi dùng) trong sản xuất rượu sẽ được đem đi nghiền thành sữa malt - là chế phẩm enzim đường hoá. Mặt khác, mùi vị và thành phần hoá học, cấu trúc của malt tươi không thích hợp cho việc sản xuất bia (trong mạch nha) như: hầu như không có chất màu, chất thơm (thậm chí có chất thơm phản tác dụng với bia), thành phần protein có thể làm giảm độ bền hoá lý của bia (bia dễ bị đục, bọt không bền), không có tính chất nghiền vỡ thành bột...Vả lại malt vốn là nông sản chế biến có thị trường toàn cầu (thương mại thế giới) nên nhất thiết phải sấy malt. Khi sấy phải chú ý đến giữ lại được đủ lượng enzim (đã tích luỹ được trong quá trình nấy mầm) cho sản xuất bia (hay mạch nha). Muốn vậy khi xây dựng đồ thị sấy malt phải hiểu rõ quan hệ giữa nhiệt độ sấy và độ ẩm của malt (có tính đến độ bền của enzim do nhiệt độ và độ ẩm. Ðộ ẩm malt khi sấy càng cao thì enzim vô hoạt càng nhanh). Ví dụ: Khi sấy malt vàng: ở giai đoạn hạt có độ ẩm 30% thì nhiệt độ sấy cho phép là 40 0C. khi sấy ở nhiệt độ 500C thì độ ẩm malt phải giảm còn12%. Nếu nhiệt độ sấy tăng đến 600C thì độ ẩm malt còn 8%. Malt đen có thể sấy ở nhiệt độ cao hơn malt vàng, tuy nhiên nhiệt độ sấy không được quá 1040C để không phá huỷ nhiều enzim . Khi malt có độ ẩm cao, nếu tăng nhiệt độ sấy cao sẽ tạo nên malt dạng keo khô vì ở khoảng nhiệt độ 60oC xảy ra hiện tượng hồ hoá tinh bột, nếu tiếp tục nâng nhiệt thì tinh bột chuyển sang trạng thái thoái hoá - tạo thành hạt cứng. Trong khi đó, một số protein bị tác dụng bởi enzim proteaza sẽ hoà tan và thấm vào hạt tinh bột và chuyển sang dạng keo khi bị mất nước. Malt dạng keo khô do tinh bột và protein bị biến hình nên giảm độ hòa tan, giảm độ chiết. * Những biến đổi của malt trong quá trình sấy: Theo độ tăng dần của nhiệt độ khi sấy mà ta có thể chia ra làm 3 thời kì như sau: - Thời kì sinh lí: nhiệt độ sấy tăng dần và đạt đến 450C: malt và rế vẫn tiếp tục phát triển, độ ẩm còn khoảng 30%, sự biến đổi do thuỷ phân, do enzim vẫn tiếp tục. -Thời kì men (enzim ): Nhiệt độ sấy tăng dần từ 45 - 700C: Các quá trình sống bị ngừng lại: không hô hấp, mầm rễ không còn phát triển nhưng sự thuỷ phân và những biến đổi khác trong nội nhũ vẫn xảy ra rất mạnh vì nhiệt độ tối thích của đa số men nằm trong khoảng 45 - 600C. Ở thời kì này, độ ẩm của malt đen từ 20 - 300C, của malt vàng còn 10 %. -Thời kì hoá học: Nhiệt độ sấy tăng từ 70 -1050C: Ở nhiệt độ > 750C thì các hoạt động của enzim bị ngừng trệ vì một số enzim bị vô hoạt một phần (do nhiệt độ cao), số cào lại bị các chất keo của hạt hấp thụ và chuyển sang trạng thái không hoạt động. Ví dụ: Ở nhiệt độ > 400C, enzim peptidaza ngừng hoạt động, ở nhiệt độ 600C các enzim sitaza và phytaza mất hoạt tính và enzim amylaza giảm hẳn hoạt tính. Riêng đối với enzim proteinaza do khả năng chịu nhiệt rất lớn nên hoạt tính giảm rất ít khi sấy malt vàng. Thời kì hoá học được đặc trưng bằng sự tạo thành các chất thơm, sự biến hình protein, sự làm yếu hay vô hoạt từng phần các enzim. Quá trình quan trọng nhất xảy ra trong quá trình sấy là phản ứng melanoidin do tác dụng tương hỗ giữa những chất chứa nhóm cacbonyl (-COO) với những chất có nhóm amin (-NH2). Kết quả malt sấy trở nên có màu tối (sẫm) hơn, có mùi vị đặc trưng của malt bia (hay malt mạch nha). Theo Hydge, quá trình tạo melanoit trong khi sấy malt có thể tiến triển theo 3 giai đoạn: + Giai đoạn đầu: cô đặc (nâng cao nồng độ) các chất đường và axit amin do mất nước khi sấy để tạo thành các tinh thể không màu. + Giai đoạn giữa: xảy ra sự khử hydro, bẻ gảy phân tử đường, phân tử axit amin để tạo thành các chất không màu hoặc có màu vàng nhạt, có tính khử mạnh. Những chất khử này cùng với những chất khử được tạo thành trong các quá trình nấu bia (đường hoá, đun sôi dịch đường với hoa hublon) đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình oxy hoá - khử của công nghệ bia. Chúng trực tiếp tạo nên mùi vị, độ bọt cho bia, là các chất bảo vệ chống lại sự oxy hoá, chống lại sự kết tủa keo làm cho bia đục + Giai đoạn cuối: tạo thành những chất có màu sẫm. Tốc độ phản ứng melanoit phụ thuộc vào nhiệt độ, pH, thời gian, thành phần các chất tham gia. Trong số các axit amin tham gia mạnh nhất là glixin và alanin, sản phẩm melanoit của chúng cho màu rất đậm và có mùi bia, cho mùi thơm mạnh hơn cả là valin và loxin, phenylalanin và valin cho sản phẩm có màu tối, mùi hoa hồng nhẹ, lơxin cho sản phẩm nhạt màu và có mùi bánh mỳ rõ. Trong số các đường tham gia phản ứng melanoit theo thứ tự là: arabinoza > glucoza > galactoza > fructoza, trong đó các pentoza mạnh nhất là đường cexitoza. Thành phần nguyên tố cảu melanoit như sau: C= 54 - 60%, O= 31,3 - 35,1%, H=4,9 - 5,2, N= 3,5 - 5,3% Chúng có chứa các nhóm -CO, -COOH, -OH, M ≈ 1480. Ttrong ngành bia, melanoit có ý nghĩa rất quan trọng: gây màu và mùi thơm đặc biệt, do có khả năng hoạt động bề mặt rất mạnh nên là những chất tạo bọt tốt, đóng vai trò bảo vệ các keo để ngăn cản sự kết tủa keo không bền vững, có khả năng khử mạnh làm tăng độ bền, chống hiện tượng đục bia do bị oxy hoá. * Các phương pháp và chế độ công nghệ sấy malt: - Lò sấy nằm ngang hai tầng hoạt động tuần hoàn: Ðây là loại lò sấy cổ điển với phương pháp sấy đối lưu cưỡng bức, hiện nay vẫn được sử dụng rất phổ biến ở những nước có sản xuất malt. Ðây là một toà nhà cao 20 - 25 m hình vuông hay chữ nhật có 5 tầng với các chức năng: tầng 1 đặt lò đốt, tầng 2 là buồng nhiệt có đặt clorifer, tầng 3 la buồng trộn không khí để sấy, tầng 4 là một sàng lưới và tầng 5 là một mặt sàng sấy trên cùng có ống hút và quạt hút để thải ẩm ra ngoài. Sàng sấy làm bằng lưới thép đan dày với diện tích lỗ chiếm 30 - 35% diện tích sàng. + Tiến hành sấy malt vàng: Malt tươi nhờ gàu tải chuyển lên sàng sấy trên với chiều dày lớp malt 14 - 22 cm. tang nhiệt độ sấy đều đặn sau 6 giờ đạt 30 - 350C, độ ẩm còn 2%. Sau 6 h tiếp tục đạt 500C, độ ẩm xuống còn 8 - 10 %. Như vậy phần lớn ẩm của malt được tách ra tại đây. Ðiều kiện quan trọng để thu được malt vàng chất lượng tốt là nhiệt độ sấy không được quá 400C khi độ ẩm chưa hạ xuống dưới 12 - 14%. Sau 12h sấy ở sàng trên, malt được chuyển xuống tiếp tục sấy kiệt ở sàng dưới. Sau 11 - 12h, nhiệt độ sấy tưng lên 55 - 800C, độ ẩm còn 2,5 - 3,3%. Sau khi sấy xong, malt được dồn đống lại để chuyển sang khâu gia công tiếp tục. + Tiến hành sấy malt đen: Malt đen sấy lâu hơn và phức tạp hơn malt vàng. Ðầu tiên malt tươi cũng được đổ vào và trải đều lên sàng sấy trên với lớp malt dày 22 -30 cm. Giai đoạn đầu dài 14h tang nhanh nhiệt độ đến 400C, độ ẩm xuống 20%. Trong 3- 5h tiếp theo tăng đến nhiệt độ 60 - 650C, tăng cường đảo trộn. Sau 24h thì sấy xong ở sàng trên, malt sẽ được chuyển xuống sấy ở sàng dưới. Tiếp tục thời kì sấy thứ nhất trong 9 - 10h ở nhiệt độ 50 -550C, độ ẩm xuống còn 8 - 10%.Thời kì thứ hai nhiệt độ tăng lên: trong 4 - 6h nhiệt độ tiếp tục đạt 750C, độ ẩm xuống còn 5%, trong 3 - 4h. Sau nhiệt độ tăng dần lên 100 -1050C cho đếnkhi sấy xong với hàm ẩm cuối cùng đạt 1,5 - 2%. Vì malt đen sản xuất lâu hơn, hao tốn chất khô nhiều hơn nên giá thành malt đen và bia đen đắt hơn malt vàng và bia vàng. Ðể phần nào hạ giá thành, người ta sản xuất một số loại malt đặc biệt như malt cafê, malt mecan để thay thế một phần hay toàn bộ malt đen khi sản xuất bia đen. - Lò sấy nằm ngang một tầng: Ðây là loại lò sấy tương đối mới theo phương pháp sấy đối lưu cưỡng bức. Tức là tác nhân sấy là không khí nóng được thổi cưỡng bức qua lớp malt có độ dày 8 - 10cm mà không đảo trộn. Tiến hành sấy theo phương pháp ngược chiều tĩnh để tiết kiệm nhiệt và đạt độ ẩm cuối cùng của malt. Nghĩa là tác nhân sấy ban đầu được đem đi sấy cho lớp malt đã được sấy khô bằng sàng thứ hai bốc hơi tác nhân sấy mang ẩm của chính sang đầu tiên này. Sau khi malt sấy xong chuyển đi gia công tiếp thì lại chuyển malt tươi đến để sấy sơ bộ tiếp tục (đổi chiều tác nhân sấy) - Lò sấy hoạt động liên tục: Trên cơ sở những loại thiết bị sấy hạt kiểu tháp để lợi dụng tính tự chảy của khối hạt, Viện Hàng Lâm Nông Nghiệp latvia (một nước Cộng Hoà thuộc Liên Xô cũ) đã thiết kếvà ứng dụng thiết bị sấy malt hoạt động liên tục kiếu tháp, gọi tắt là LCXA. Tháp sấy cao 15 m được chia thánh 3 khu chính: khu tiếp nhận và sấy sơ bộ malt tươi, khu sấy và khu cấp nhiệt - thu nhận sản phẩm. Cấu tạo của lò sấy xem hình 51 - trang 173 của giáo trình. Thiết bị sấy làm việc như sau: Malt tươi được gàu tải chuyển lên bonke chứa và tại đây nó được sấy nóng sơ bộ ở nhiệt độ 300C, độ ẩm ban đầu của malt tươi khoảng 44%. Nhờ các van điều chỉnh, malt tự rơi thành đường liên tục xuống thân tháp. Tại đây được chia thành 4 vùng nhiệt sấy (không khí nóng qua calorifer được trộn với không khí ngoài trời nhờ quạt rồi cấp cho các vùng sấy), malt đi qua các vùng sấy này và đạt được độ ẩm sau đây: Vùng sấyNhiệt độ không khí oCÐộ ẩm của malt %Ban ke sấy sơ bộ (malt tươi)3044Vùng sấy I5026Vùng sấy II6712Vùng sấy III816Vùng sấy IV853Malt liên tục chảy qua các cửa thu, vào ban ke chứa ở đáy rồi nhờ vít tải ra ngoài. Tổng thời gian vận chuyển nguyên liệu, sản phẩm và sấy trong khoảng 9,5 - 10h (thời gian sấy 8 h), có thể tự động hoá hoàn toàn quá trình sấy. 3.1.3.6.Tách mầm, rễ, bảo quản malt : - Tách mầm, rễ malt: Mầm và rễ malt khô có tính hút nước mạnh, có vị đắng khó chịu, vì vậy phải tách bỏ mầm rễ để hạn chế sự hút ẩm, làm đẹp một hàng malt, đảm bảo chất lượng malt, để nấu bia không gây nên vị đắng khó chịu. Tách mầm và rễ malt phải tiến hành ngay sau khi sấy, vì nếu để lâu rễ sẽ hút ẩm trở nên dai rất khó tách khỏi malt. Ðể tách mầm và rễ malt người ta dùng thiết bị cắt là một lưới thép hình trụ quay chậm và đặt hơi nghiêng trong một thùng kín, lỗ lưới có kích thước 25x15 mm. Bên trong có trục quay cùng chiều nhưng nhanh hơn, trên có gắn các quạt có các lá thép nhỏ mép hơi cong để cắt mầm, rễ (xem hình ở sách tham khảo). Khi quay thùng thì mầm, rễ sẽ bị cắt cùng với hạt ra ngoài lưới, rối nhờ quạt hút bụi mầm, rễ ra ngoài. - Bảo quản malt: Hạt malt và nhất là vỏ trấu sau khi sấy rất khô và dòn, thành phần chưa ổn định, nên nếu đem đi sản xuất bia thì sẽ không tốt lắm (khi nghiền dễ bị nát vỏ trấu nên khi nấu khó lọc, dịch đường có thể lên men chậm, bia kém bền). Vì vậy người ta thường bảo quản malt sau khi sấy xong ít nhất là 3 -4 tuần, nhiều nhất đến 2 năm. Trong quá trình bảo quản như vậy, độ ẩm malt tăng lên 5 -6% nên vỏ trấu trở nên dai hơn, hạt dẻo hơn, thể tích hạt tăng lên chút ít, malt sẽ ổn định về thành phần hoá học và hoạt tính enzim. Tốt nhất là malt được bảo quản trong thùng sắt tây, định kì thông gió, nhiệt độ bảo quản 200C. Với nước ta hiện nay, toàn bộ lượng malt cho sản xuất bia đều phải nhập khẩu nên thường đã qua quá trình bảo quản, chuyên chở (bằng tàu thuỷ) rất lâu, bảo quản trong nước nhiệt đới độ ẩm cao nên độ ẩm của malt khi đem sản xuất bia thường cao đến 8-9%, nên malt bị giảm chất lượng nhiều. - Ðánh giá chất lượng malt khô: Ðại mạch ban đầu100lit 100kg độ ẩm 15% Malt sau khi sấy90lit 75kg độ ẩm 2% Malt sau khi bảo quản100lit 78kg độ ẩm 4%  + Cảm quan: Màu sắc: Malt vàng : vàng tươi Malt đen : tối sẫm, vỏ óng ánh Kích thước, hình dáng tương tự như đại mạch Mùi vị: Ðặc trưng cho từng loại malt Malt vàng : ngọt dịu Malt đen : vị cafê, ngọt mạnh Ðộ sạch: Không lẫn tạp chất Hạt vỡ tối đa 0,5% Hạt không nấy mầm: 5% + Chỉ số cơ học: * Dung trọng: Malt rất nhẹ: 480 - 500 g/l Malt nhẹ: 500 - 530 g/l Malt trung bình: 530 - 560 Malt nặng: >560 g/l * Trọng lượng 1000 hạt: 25 - 38 g 3.1.3.7. Kỹ thuật sản xuất một số loại malt đặc biệt : Ðể làm tăng chất lượng bia, sản xuất những loại bia đặc biệt, người ta thường dùng những loại malt chất lượng đặc biệt sau đây: - Malt caramen: dùng để sản xuất bia đen làm cho bia có vị caramen, mùi thơm mạnh, màu cánh gián, tạo bọt tốt. Malt caramen được chế biến từ malt tươi hay malt khô nhờ quá trình đường hoá phụ và sấy ở nhiệt độ cao hơn đến 110 – 1700C. Người ta dùng malt tươi hay malt khô có độ chiết cao (hoạt lực enzim cao) tưới nước 10 – 15 lit/100g - để yên 12h để diễn ra quá trình thuỷ phân những chất nội tại trong malt, sau đó malt được sấy trong lò đặc biệt có khả năng nâng nhiệt độ sấy lên đến 1700C, thời gian sấy 2 – 3h. Từ 100g malt khô thường sẽ thu được 90 – 95 kg malt caramen, dung trọng 400 – 450 g/l, độ ẩm 5 – 6 %. - Malt cà phê: chế biến từ malt vàng có quá trình đường hoá phụ và sấy ở nhiệt độ cao 220 – 2250C. Malt ngâm vào nước nhiệt độ 700C trong 12h để tạo thủ phuỷ phân chất màu. Sấy ở nhiệt độ cao trong 2 – 2,5h, hạ nhanh nhiêt độ sau khi sấy. Hạt malt phải có màu giống màu hạt cà phê rang, mùi thơm cà phê rang. Từ 100kg malt thường thu được 85 – 90 kg malt cà phê dung trọng 400 – 450 g/l, độ ẩm sau khi sấy 2 – 3%. - Malt melanoit: còn gọi là malt meland được chế biến từ đại mạch có hàm lượng proteincao (>12%). Nẩy mầm ở nhiệt độ cao 20oC trong giai đoạn cuối 24h, ủ đống sau 1 – 2 ngày để nhiệt độ tăng lên 50 – 52oC, tiếp tục ủ trong 16 – 24h. Sau đó tiến hành sấy như sấy malt đen. .Phương pháp thu nhận từ VSV: Sự tổng hợp enzyme amylase không những chỉ phụ thuộc vào vào tính chất di truyền của VSV mà còn phụ thuộc vào việc tuyển chọn các điều kiện nuôi đặc hiệu, ngoài ra các điều kiện lý hóa trong quá trình nuôi cũng đóng vai trò quan trọng. Trong số những yếu tố có ảnh hưởng lớn đến sinh tổng hợp các enzyme amylase trong quá trình nuôi VSV, thì thành phần môi trường, tính chất cơ lý của môi trường, độ tiệt trùng, độ ẩm ban đầu, độ thoáng khí, nhiệt độ nuôi và pH môi trường……là những yếu tố cơ bản tối quan trọng. Có hai phương pháp nuôi VSV: Nuôi VSV tạo amylase bằng phương pháp bề mặt Nuôi VSV tạo amylase bằng phương pháp bề sâu 2.2.1.Quy trình công nghệ thu nhận α- amylase từ VSV : 2.2.1.Thuyết minh qui trình : Nguyên liệu : Trong phương pháp lên men bề mặt, cấu trúc chính là cám mì, cám gạo. Hai loại này là nguyên liệu hoàn hảo và có thể là một cấu tử duy nhất của môi trường để nuôi nấm không cần bổ sung thêm chất khác nữa. Tuy nhiên do là phế liệu của công nghệ xay xát, nhưng làm cũng tương đối đắt tiền. Hơn nữa trong quá trình nuôi nấm, các chất dinh dưỡng không được sử dụng hết, vì thế có thể thay thế hoặc pha trộn thêm một số cấu tử rẻ tiền hơn. Mặt khác cấu tử bổ sung vào (trấu, mạt cưa,…) để làm tăng độ xốp giúp cho hệ sợi nấm phát triển tốt hơn tận dụng tối đa nguồn cơ chất để sinh ra hoạt lực enzyme cao nhất. Đặc biệt chú ý, cám không được chứa tinh bột dưới 20-30%. Nên dùng cám tốt, cám mới không có vị chua hay đắng, không hôi mùi mốc. Độ ẩm của cám không quá 15%, tạp chất độc không quá 0,05%. Hấp thanh trùng: Cám và các chất phụ gia chứa nhiều bào tử VSV khác nên cần phải thanh trùng để đảm bảo chủng nuôi phát triển bình thường và canh trường sản xuất không chứa VSV ngoại lai, cần thanh trùng dưới áp suất hơi 1-1,5 atm trong thời gian 45-60 phút. Để thuận lợi cho việc thanh trùng có hiệu quả, cũng như tạo điều kiện cho nấm sợi phát triển, trước khi thanh trùng, người ta thường dùng HCl hay H2SO4 để điều chỉnh pH môi trường. Sau khi thanh trùng môi trường được làm nguội người ta bắt đầu nuôi cấy để thu nhận enzyme. Trộn giống vi sinh vật: Sau khi làm nguội, tiến hành cấy giống hoặc rắc bào tử vào môi trường đã thanh trùng, ủ thành đống vài giờ, giống mốc có thể nuôi cấy riêng ở phòng thí nghiệm hay tại các phân xưởng nhân giống hoặc là giống thương phẩm có bán ở nơi cung cấp giống. Các loại giống này thường chứa nhiêu bào tử. Khi cấy vào môi trường dinh dưỡng, chúng sẽ phát triển thành tế bào nấm mốc và tạo ra các loại enzyme mà ta mong muốn.Tỷ lệ giống đưa vào nuôi cấy thường vào khoảng 0,5-20% so với khối lượng của môi trường. Kỹ thuật nuôi cấy: Sau khi đã trộn giống, môi trường được trải đều ra các khay với chiều dài 2-3cm, rồi được đưa vào phòng nuôi cấy, đặt trên những giá đỡ. Các giá đỡ này được thiết kế sao cho lượng không khí được lưu thông thường xuyên. Phòng nuôi cấy phải có hệ thống điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm không khí. Nhiệt độ thích hợp cho nấm sợi phát triển là 28-320C. Nhiệt độ thấp quá hoặc cao quá đều ảnh hưởng không tốt cho nấm sợi phát triển. Trong quá trình nuôi cấy, ta hoàn toàn không cần điều chỉnh pH. Môi trường bán rắn là môi trường tĩnh nên sự thay đổi pH ở một vùng nào đó ít khi ảnh hưởng đến toàn bộ khối môi trường. Thời gian nuôi nấm sợi thu nhận enzyme vào khoảng 36-60 giờ. Điều này còn phụ thuộc vào chủng nấm mốc Asp.oryzae và điều kiện môi trường cũng như phụ thuộc vào điệu kiện nuôi cấy. Quá trình phát triển của nấm mốc trong môi trường bán rắn khi nuôi bằng phương pháp bề mặt này trải qua các giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Giai đoạn này kéo dài 10-14 giờ kể từ thời gian bắt đầu nuôi cấy. Ở giai đoạn này có những thay đổi sau: -Nhiệt độ tăng rất chậm. -Sợi nấm bắt đầu hình thành và có màu trắng hoặc màu sữa. -Thành phần dinh dưỡng bắt đầu có sự thay đổi. -Khối môi trường còn rời rạc. -Enzyme mới bắt đầu đươc hình thành. Trong giai đoạn này phải đặc biệt quan tâm đến chế độ nhiệt độ. Tuyệt đối không được đưa nhiệt độ cao quá 300C vì thời kỳ đầu này giống rất mẫn cảm với nhiệt độ. Giai đoạn 2: Giai đoạn này kéo dài 14-18 giờ. Trong giai đoạn này có những thay đổi cơ bản sau: Toàn bộ bào tử đã phát triển thành sợi nấm và sợi nấm bắt đầu phát triển rất mạnh các sợi nấm này tạo ra những mạng sợi chằng chịt khắp trong các hạt môi trường trong lòng môi trường. -Trong giai đoạn này ta có thể hoàn toàn nhìn rõ các sợi nấm có màu trắng xám bằng mắt thường. -Môi trường được kết lại khá chặt -Độ ẩm môi trường giảm dần -Nhiệt độ môi trường sẽ tăng nhanh có thể lên tới 40-450C. -Các chất dinh dưỡng bắt đầu giảm nhanh do sự đồng hoá mạnh của nấm sợi. -Enzyme amylase được tổng hợp mạnh. -Lượng O2 trong không khí giảm và CO2 sẽ tăng dần, do đó trong giai đoạn này cần phải được thông khí mạnh và nhiệt độ cố gắng duy trì trong khoảng 29-300C là tốt nhất. Giai đoạn 3: Giai đoạn này kéo dài 10-20 giờ. Ở giai đoạn này có một số thay đổi cơ bản như sau: -Quá trình trao đổi chất yếu dần, do đó mức độ giảm chất dinh dưỡng sẽ chậm lại. -Nhiệt độ của khối môi trường giảm, do đó làm giảm lượng không khí môi trường xuống 20-25 thể tích không khí /thể tích phòng nuôi cấy/ 1giờ. Nhiệt dộ nuôi duy trì ở 300C,trong giai đoạn này, bào tử được hình thành nhiều do đó luợng enzym amylase tạo ra sẽ giảm xuống . Chính vì thế việc xác định thời điểm cần thiết để thu nhận enzym rất cần thiết. Thu nhận sản phẩm: Kết thúc qúa trình nuôi cấy ta thu nhận được chế phẩm enzym amylase, chế phẩm này được gọi là chế phẩm enzym thô (vì ngoài thành phần enzym ra, chúng còn chứa sinh khối VSV, thành phần môi trường và nước trong môi trường). Để đảm bảo cho chế phẩm enzym thô α-amylase không bị mất hoạt tính nhanh người ta thường sấy khô chế phẩm enzym đến một độ ẩm thấp ( thiết bị sấy thường dùng ở đây là máy sấy chân không- có thể xem ở phần phụ lục). Độ ẩm cần đạt được sau khi quá trình sấy kết thúc là nhỏ hơn 10% độ ẩm. Để đảm bảo hoạt tính enzym không thay đổi người ta thường sấy ở nhiệt độ 38-400C. Enzym α-amylase ở nấm mốc Asp.oryzae sẽ bị bất hoạt nếu nhiệt độ lên đến 60-70 độ C. Tùy theo mục đích sử dụng ta có thể dùng chế phầm thô này ngay không cần phải qúa trình tinh sạch. Trong những trường hợp cần thiết khác, ta phải tiến hành làm sạch enzym. Để sản xuất enzym tinh khiết người ta phả tiến hành như sau: -Toàn bộ khối lượng enzym thô amylase được đem đi nghiền nhỏ.Mục đích của quá trình nghiền là vừa phá vỡ thành tế bào vừa làm nhỏ các thành phần của chế phẩm thô. Khi thành tế bào được phá vỡ ,các enzym nội bào chưa thoát ra khỏi tế bào sẽ dễ dàng thoát khỏi tế bào. Phần lớn enzym amylase ngoại bào khi được tổng hợp và thoát khỏi tế bào ngay lập tức thấm vào thành phần môi trường. Khi ta nghiền nhỏ, enzym thoát ra khỏi các thành phần này dễ dàng hơn. -Trong khi nghiền người ta thường sử dụng những chất trợ nghiền trong trường hợp này đượcdùng là cát thạch anh và bột thủy tinh. Các chất này là những chất vô cơ không tham gia vào phản ứng và khả năng tăng mức độ ma sát trước khi sử dụng cát thạch anh và bột thủy tinh phải được rửa sạch, sấy khô ở nhiệt độ lớn hơn 100oC để loại bỏ nước và tiêu diệt VSV. Trích ly : Sau khi nghiền mịn , người ta cho nước vào để trích ly enzym α-amylase . Các loại enzyme thủy phân có khả năng tan trong nước nên người ta thường dùng nước như một dung môi hòa tan . Cứ một phần chế phẩm enzym thô , người ta cho 4-5 phần nước , khuấy nhẹ và sau đó lọc lấy dịch , phần bã thu riêng dùng làm thực phẩm gia súc ( chú ý cần loại bỏ cát thạch anh và bột thủy tinh ra khỏi hỗn hợp bã rồi mới cho gia súc ăn ) . Dịch thu nhận được vẫn ở dạng chế phẩm enzym thô vì trong đó có chứa nước , các chất hòa tan khác từ khối môi trường nuôi cấy . Việc tiếp theo là làm sao tách enzym ra khỏi vật chất này . Quá trình kết tủa enzym α-amylase : Để làm việc trên người ta tiến hành kết tủa enzym nhờ những tác nhân gây tủa .Trong công nghệ tinh chế enzym, người ta thường dùng cồn và sunfat amon . Hai tác nhân kết tủa này dễ tìm kiếm và giá rẻ so với những tác nhân gây tủa khác . Trong khi tiến hành kết tủa , người ta phải làm lạnh cả dung dịch enzym thô và cả những tác nhân kết tủa để tránh làm mất hoạt tính enzym. Khi đổ chất làm kết tủa enzym vào dung dịch enzym thô phải hết sức từ từ để tránh hiện tượng biến tính. Trong qúa trình kết tủa người ta dùng cồn hoặc sulfat amon với liều lượng như sau: Cứ một phần dung dịch enzym thô người ta cho 2 đến 2,5 lần cồn hoặc sulfat amon. Khi cho chất kết tủa vào dung dich enzym thô, người ta tiến hành khuấy nhẹ, sau đó để yên trong điều kiện nhiệt độ lạnh (thường từ 4-7OC) theo thời gian, các enzym sẽ được tạo kết tủa và lắng xuống đáy, người ta tiến hành gạn và lọc thu nhận kết tủa ở dạng paste (độ ẩm lớn hơn 70%W). Ở trạng thái này enzym rất dễ bị biến tính vì còn nhiều nước để dễ bảo quản người ta sấy kết tủa enzyn α-amylase ở 40OC cho đến khi độ ẩm cuối cùng đạt 5-8% W ( thiết bị sấy thường dùng là máy sấy phun sương – có thể xem ở phần phụ lục). Trong nhiều trường hợp chế phẩm enzym α-amylase ở dạng kết tủa vẫn hoàn toàn chưa sạch về mặt hóa học vì trong đó còn chứa 1 số enzym ngoài enzym amylase ta quan tâm, chẳng hạn enzym α- amylase này còn chứa hoạt tính protase có tính acid và cellulose do đó muốn thu nhận được enzym có độ tinh khiết cao hơn ta phải tinh chế enzym α-amylase kết tủa bằng các qúa trình lọc Gel hay sử dụng phương pháp cố định enzym ,… .Thu nhận Amylase từ động vật : Thu nhận amylase từ đông vật phần lớn là từ dịch tụy tạng. 98% tụy tạng được cấu tạo từ các tế bào ngoại tiết hoặc là tế bào tuyến. Các tế bào này tiết enzyme tiêu hoá vào trong tá tràng. TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Ái , Công nghệ lên men , NXB đại học quốc gia TPHCM , 2005 Nguyễn Đức Lượng , Công nghệ enzyme , NXB đại học quốc gia TPHCM , 2004 Nguyễn Văn Hiệu , Nghiên cứu sản xuất chế phẩm men cổ truyền , Nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm 10,11/1992