Chương 1 Nguyên liêu san xuât đồ uống lên men 1. Đại mạch Đại mạch thuộc nhóm thực vât có hạt, lớp 1 lá mầm họ lua mi (Gramineae). Họ lua mi bao gồm nhiều loài và nhiều chi. Loại đại mạch được con người thuần chủng và đưa vào gieo trồng có tên Latinh là Hordeum sativum.
Đại mạch gieo trồng là loại thực vât 1 năm, gieo cây theo thời vụ giống như loại lua nước của Viêt Nam. Bông đại mạch Hình 1. Hạt đại mạch Về câu tạo bên ngoài thi bông lua nước khác hăn bông đại mạch: trên cọng rơm lua nước có trục bông và các “gié” câp 1 và “gié” câp 2 đinh vào. Hạt lua nước được đinh chăt trên “gié”; cọng rơm đại mạch chi có trục bông và các hạt đại mạch đinh trực tiêp vào đó.
Câu tạo hạt đại mạch Hạt đại mạch được câu tạo tư 3 bộ phân: vỏ, nội nhũ và phôi, hoàn toàn giống với hạt thóc của ta. a) Vo hạt Vỏ hạt là câu tử ngoài cung của hạt, có chức năng bao vê các thành phần bên trong của hạt. Vỏ hạt, hay còn gọi là vỏ trâu, được tạo ra chủ yêu là xelluloza và hemixelluloza. Vỏ trâu dê dàng bóc khỏi hạt.
Giưa vỏ trâu và phần bên trong của hạt có khoang trống. Khi hạt hut nước đê nay mầm thi nước thâm thâu qua vỏ và tich tụ lại ở khoang trống này. Sau đó nước được khuyêch tán vào nội nhũ. 19 Vỏ của hạt đại mạch có 3 lớp: Vỏ trâu ngoài cung, tiêp đên là lớp vỏ qua, trong cung là lớp vỏ hạt.
Khối lượng vỏ trâu chiêm nhiều nhât của vỏ. Trọng lượng của vỏ đại mạch chiêm khoang 10-12% trọng lượng của hạt. b) Nội nhu Bóc lớp vỏ của đại mạch là ta nhin thây nội nhũ của hạt. Vòng ngoài của nội nhũ là lớp cám, trong lớp cám là phần nội nhu thât của hạt.
Nội nhũ thât của đại mạch có màu trăng, trong đó chiêm nhiều nhât là tinh bột và protein. Khối lượng của nội nhũ chiêm đên hơn 80% khối lượng của hạt. c) Phôi hạt Phôi hạt nằm ở phần dưới của nội nhũ. Ngăn cách giưa nội nhũ với phôi là ngù hạt.
Ngu hạt là nhưng lớp tê bào xen ngang – dọc có trât tự. Nó đóng vai trò quan trọng như 1 màng bám thâm: chi cho phép các chât dinh dưỡng tư nội nhũ vào phôi. Phôi hạt có phôi rê, phôi thân và phôi lá. Khối lượng phôi chiêm khoang 2-2,5% khối lượng của hạt.
1- Lớp alơrông 2- Nội nhũ 3- Tê bào trống 4- Lớp biêu mô 5- Ngu 6- Mầm 7- Phôi lá 8- Phôi thân 9- Phôi rê 10- Rê 11- Vỏ hạt Hình 1. Cấu trúc hạt đại mạch 20 1. Thành phần hóa học của hạt đại mạch Thành phần hóa học của hạt đại mạch rât phức tạp, phụ thuộc vào điều kiên thổ nhưỡng, khi hâu thời tiêt, kỹ thuât canh tác, thu hái và bao quan. Nhin chung, các câu tử tạo nên hạt đại mạch dao động trong một khoang tương đối rộng.
Thủy phần của hạt luc mới thu hái ngoài đồng là khoang 60-70% khối lượng của hạt. Đê bao quan đại mạch, người ta phai sây đên 11-13% thủy phần. Ơ độ âm này, hạt it bị hư hỏng do vi sinh vât gây ra về cường độ hô hâp của hạt cũng chi xay ra ở mức độ tối thiêu. Ơ mức độ thủy phần 11-13%, hàm lượng các chât có trong hạt dao dộng trong khoang sau: Tinh bột : 65 – 68% chât khô (CK) Protein : 7,5 – 8,5% CK Xelluloza : 9 – 11% CK Hemixelluloza : 3 – 4% CK Chât béo : 2 – 2,5% CK Polyfenol : 0,3 – 0,5% CK Các chât ferment (enzym) Các chât khoáng Một số vitamin B1, B2, B6… Câu tạo và vai trò của tinh bột Viên gạch xây dựng nên tinh bột là phân tử đường glucoza: Các con số ghi trong các vòng tròn chi vị tri của các nguyên tử cacbon (C) ở trong phân tử đường glucoza.
Bây giờ, nhóm OH ở vị tri số (1) của phân tử 21 đường này tương tác với nhóm OH ở vị tri số (4) của phân tử khác thi sẽ tạo ra 1 phân tử đường kép maltoza và 1 phân tử nước: Nêu quá trinh này cứ tiêp tục thi mạch liên kêt cứ kéo dài thành một polymer. Mạch polymer này chinh là Tinh bột. Trên mạch thăng này nêu một phân tử glucoza khác lại có sự tương tác của gốc OH tại vị tri số (1) với cacbon ở vị tri thứ (6) thi sẽ tạo mạch nhánh: Nêu mạch thăng và mạch nhánh lại tiêp tục liên kêt α – 1,4 glucozit với các phân tử đường glucoza khác thi sẽ tạo ra 1 polymer khác. Polymer này cũng được gọi là tinh bột.
Polymer mạch thăng gọi là amyloza. Polymer có mạch nhánh gọi là amylopectin Amyloza và amylopectin là 2 câu tử của tinh bột. Vây: Tinh bột là polymer của các gốc đường glucoza khi chung liên kêt với nhau theo câu truc α – 1,4 và α – 1,6 glucozit. Trong tinh bột của đại mạch thi amyloza chứa khoang 17-23%, phần còn lại là amylopectin.
22 Trong san xuât bia và các loại rượu cao độ Whisky, tinh bột có các vai trò sau đây: Là nguồn gốc chinh cung câp đường và dextrin cho dịch đường, dịch đường này sau khi lên men sẽ chuyên thành bia. Trong quá trinh nay mầm, hê enzym thủy phân được hoạt hóa, enzym amylaza sẽ thủy phân tinh bột thành đường đơn gian. Các loại đường này sẽ được chuyên về phôi, đây là nguồn dinh dưỡng chinh đê cho phôi phát triên. Tinh chât của tinh bột Tinh bột của đại mạch phân bố chủ yêu ở nội nhũ.
Chung tồn tại dưới dạng nhưng khối lâp thê, có kich thước khá bé, ta quen gọi là hạt tinh bột. Tinh bột của đại mạch có các chi số ly học: tỷ trọng 1,5 – 1,6, nhiêt lượng riêng 0,27 kcalo/kg.0C, quay măt phăng ánh sáng phân cực sang bên phai. Tinh bột không tan trong nước lạnh và các dung môi hưu cơ trung tinh. Khi tiêp xuc với nước thi tinh bột sẽ hut nước và trương nở thê tich.
Khi nhiêt độ tăng mà lượng nước it hơn tinh bột thi độ nhớt dịch bột sẽ tăng lên rât nhanh. Nhiêt độ mà tại đó hê số trương nở của tinh bột lớn nhât, độ nhớt của tinh bột cao nhât ta gọi là điêm hồ hóa. Nguồn gốc tinh bột khác nhau thi điêm hồ hóa của chung cũng khác nhau. Điêm hồ hóa của tinh bột gạo là 850C, ngô 850C, khoai tây 650C… Khi tinh bột bị enzym amylaza tác động thi chung sẽ bị phân căt thành các loại đường đơn gian: glucoza, maltoza và các dạng dextrin.
Vai trò và tinh chât của protein trong đại mạch Trong hạt đại mạch hàm lượng các chât chứa Nitơ vào khoang 7,5 – 8,5% của chât khô. Các hợp chât của Nitơ bao gồm: Protein Axit amin Các hợp chât chứa nitơ khác. 23 Trong đại mạch nói riêng và các loại hạt nói chung như gạo, ngô, bobo… Protein được chia làm 2 nhóm: protein đơn gian và protein phức tạp. Protein đơn gian là nhưng protein mà phân tử của chung chi bao gồm các loại axit amin tạo thành qua liên kêt peptid: -CO-NH- Protein phức tạp hay còn gọi là proteid là nhưng protein, trong phân tử của chung gồm 2 nhóm: nhóm protein và nhóm phi protein Vi dụ: protein + 1 gốc chât béo ta gọi là lipoproteid, protein + 1 gốc đường ta gọi là glycoproteid… Vai trò của protein Khi lên men rượu, đê cho nâm men phát triên được băt buộc phai có đạm amin, loại đạm thu được do protein thủy phân.
Protein tồn tại trong các san phâm lên men như bia, rượu vang góp phần làm tăng hâu vị của các loại san phâm này. Protein và axit amin tồn tại trong các san phâm lên men như 1 câu tử dinh dưỡng khi ta sử dụng chung (1 gam protein khi phân giai hoàn toàn sẽ cung câp cho cơ thê 4 calo). Đối với san xuât bia, protein còn có thêm các vai trò sau đây: Là nhân tố quyêt định sự sống của phôi trong giai đoạn nay mầm. Phôi có phát triên thi nhưng enzym thủy phân mới được hoạt hóa.
Là nhân tố quyêt định quá trinh tạo melanoid cho malt trong quá trinh sây malt. Melanoid là chât rât quan trọng trong công nghê san xuât thực phâm. Protein là nhân tố quan trọng trong viêc tạo và giư bọt cho bia. Các tinh chât của protein Do ban chât là protein nên protein của đại mạch và các loại hạt khác đều có nhưng tinh chât chung như kém hòa tan, tinh lưỡng tinh, kêt tủa với các loại muối… Tuy nhiên trong khoa học công nghê, đăc biêt là trong khoa học thực phâm thi protein còn có nhưng đăc điêm và tinh chât mang tinh đăc thu riêng, đó là: 24 Dưới tác dụng của enzym proteinaza, protein bị thủy phân thành các loại peptid có phân tử lượng khác nhau.
Proteinza Protein Albumoz pepton Dưới tác dụng của enzym peptidaza, thi protein, các loại peptid được chuyên hóa thành các san phâm thâp phân tử hơn: Peptidaza Protein, ablumoza , pepton Axit amin peptid oligo peptid Ơ nhiêt độ tương đối cao, protein bị biên tinh thuân nghịch. Ơ nhiêt độ rât cao, protein bị biên phi thuân nghịch, luc này đại phân tử của chung trở thành “vât trơ”, kêt lăng xuống đáy thiêt bị. Protein bị biên tinh thuân nghịch thi chung dê thủy phân hơn; làm tăng tinh hâp dẫn cam quan của chung (thịt bò chần qua nước nóng sẽ ngon hơn, hâp dẫn hơn thịt bò sống) Ơ môi trường pH thâp, protein mang điên tich dương, pH cao mang điên tich âm. Người ta lợi dụng tinh chât đê sử dụng protein như 1 chât hâp thụ các phần tử có điên tich trái dâu.
Hê enzym trong hạt đại mạch Tât ca các loại hạt đều chứa 2 nhóm enzym cơ ban là nhóm enzym oxy hóa – khử và nhóm enzym thủy phân. Nhóm enzym oxy hóa - khử khu tru ở phôi hạt, còn nhóm enzym thủy phân khu tru ở nội nhũ. Chức năng của nhóm enzym oxy hóa - khử là phân giai (đốt cháy) chât dinh dưỡng thâp, phân tử đê tạo ra năng lượng cho hạt hô hâp, còn nhóm enzym thủy phân thi phân căt các chât dinh dưỡng cao phân tử thành các chât thâp phân tử. Các chât thâp phân tử này sẽ được chuyên về phôi làm “nhiên liêu” cho nhóm enzym oxy hóa - khử hoạt động.