Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu quá trình lên men bia nồng độ cao sử dụng nấm men cố định trên alginate

• Tác giả: Trần Quốc Hiền
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Văn Việt Mẫn
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Chế biến thực phẩm và đồ uống
• Đề tài: Nghiên Cứu Quá Trình Lên Men Bia Nồng Độ Cao Với Nấm Men Cố Định Trên Alginate
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN ÁN
• 1. CHƯƠNG 1: Tình hình phát triển của ngành công nghiệp sản xuất bia Việt Nam
• 1.1. Nấm men bia cố định
• 1.2. Yêu cầu đối với chất mang và phương pháp cố định nấm men bia
• 1.3. Chất mang cố định nấm men
• 1.4. Phương pháp cố định nấm men
• 1.5. Lên men bia nồng độ cao
• 1.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men bia nồng độ cao
• 1.6.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu trong dịch nha
• 1.6.2. Ảnh hưởng của thành phần dinh dưỡng trong dịch nha
• 1.6.3. Ảnh hưởng của mật độ nấm men gieo cấy ban đầu
• 1.6.4. Ảnh hưởng của hàm lượng oxy trong dịch nha ban đầu
• 1.6.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men
• 1.6.6. Ảnh hưởng của nồng độ ethanol trong dịch lên men
• 1.7. Ứng dụng nấm men cố định trong quá trình lên men bia nồng độ cao
• 1.7.1. Tính chất sinh lý của nấm men cố định
• 1.7.2. Khả năng sử dụng cơ chất
• 1.7.3. Khả năng chịu đựng những yếu tố bất lợi
• 1.7.4. Khả năng sinh tổng hợp các sản phẩm trao đổi chất
• 1.8. Chất mang alginate
• 1.8.1. Cấu trúc của alginic acid
• 1.8.2. Khả năng tạo gel của alginate
• 1.9. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về kỹ thuật lên men bia nồng độ cao sử dụng nấm men cố định trong gel alginate
• 1.9.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.9.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 1.10. Nội dung nghiên cứu của luận án
• 2. CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 2.1. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2. Thiết bị lên men
• 2.3. Phương pháp thực nghiệm
• 2.4. Bố trí thí nghiệm
• 2.5. Một số quy trình chuẩn bị nguyên liệu cho thí nghiệm
• 2.6. Phương pháp phân tích
• 2.7. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm
• 2.8. Công thức tính toán
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Ảnh hưởng của việc cố định tế bào trong gel alginate đến hình thái và khả năng lên men bia nồng độ cao của nấm men cố định
• 3.2. So sánh hoạt tính lên men của nấm men tự do và nấm men cố định khi nồng độ dịch nha thay đổi
• 3.3. Quan sát hình thái của nấm men trong điều kiện stress áp lực thẩm thấu và stress ethanol tăng cao
• 3.4. Xác định mật độ tế bào và nồng độ alginate thích hợp trong 1mL gel để cố định nấm men ứng dụng trong quá trình lên men bia nồng độ cao
• 3.5. Quan sát hình thái hạt gel trong quá trình lên men bia nồng độ cao theo phương pháp chu kỳ
• 3.6. So sánh hoạt tính lên men của nấm men cố định và nấm men tự do trong quá trình tái sử dụng để lên men bia nồng độ cao theo phương pháp chu kỳ
• 3.7. Nghiên cứu ứng dụng nấm men cố định để lên men dịch nha 24oBx từ malt đại mạch
• 3.7.1. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy đến khả năng lên men của nấm men cố định
• 3.7.2. Đánh giá ảnh hưởng của thời gian sục khí trong giai đoạn đầu của quá trình lên men đến khả năng lên men của nấm men cố định
• 3.7.3. Sử dụng nấm men cố định để lên men dịch nha có bổ sung thế liệu syrup maltose
• 3.7.4. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ thế liệu đến hoạt tính lên men của nấm men cố định trong quá trình lên men bia nồng độ cao
• 3.7.5. Đánh giá ảnh hưởng của phương pháp bổ sung Tween 80 vào dịch nha đến hoạt tính lên men của nấm men cố định
• 3.7.6. Đánh giá ảnh hưởng của phương pháp bổ sung ergosterol vào dịch nha đến hoạt tính lên men của nấm men cố định
• 3.7.7. Đánh giá ảnh hưởng của phương pháp bổ sung kết hợp Tween 80 và ergosterol đến hoạt tính lên men của nấm men cố định
• 3.7.8. Thiết lập phương trình cân bằng vật chất của quá trình lên men chính khi sử dụng nấm men cố định và nấm men tự do
• 3.7.9. Bước đầu thử nghiệm sử dụng nấm men cố định lên men dịch nha có bổ sung thế liệu bằng phương pháp lên men liên tục. So sánh các phương án lên men bia nồng độ cao sử dụng nấm men cố định trong gel alginate
• KẾT LUẬN
• KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về quá trình lên men bia nồng độ cao

Quá trình lên men bia nồng độ cao là một kỹ thuật quan trọng trong ngành công nghiệp sản xuất bia. Kỹ thuật này cho phép sản xuất bia với nồng độ ethanol cao hơn 5% v/v, thông qua việc sử dụng nấm men cố định trên alginate. Việc sử dụng nấm men cố định giúp giảm thiểu nguy cơ tạp nhiễm vi sinh vật, đồng thời tăng mật độ tế bào trong dịch lên men. Điều này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao năng suất sản xuất. Theo nghiên cứu, quá trình lên men này có thể đạt hiệu quả cao hơn so với phương pháp truyền thống nhờ vào khả năng bảo vệ của alginate đối với tế bào nấm men trước các yếu tố stress như áp lực thẩm thấu và nồng độ ethanol cao.

II. Tính chất và vai trò của alginate trong quá trình lên men

Chất mang alginate đóng vai trò quan trọng trong việc cố định nấm men. Cấu trúc của alginate cho phép tạo gel, giúp bảo vệ tế bào nấm men trong quá trình lên men. Nghiên cứu cho thấy, khi nồng độ alginate trong gel thay đổi từ 1,5% đến 3,0% w/v, thời gian lên men trung bình giảm nhẹ, trong khi hàm lượng ethanol trong bia non tăng. Tuy nhiên, nồng độ alginate quá thấp hoặc quá cao đều không phù hợp, vì có thể làm giảm khả năng hoạt động của nấm men. Việc tối ưu hóa nồng độ alginate là cần thiết để đạt được hiệu quả cao nhất trong quá trình lên men bia nồng độ cao.

III. Ảnh hưởng của mật độ nấm men đến hoạt tính lên men

Mật độ nấm men trong gel alginate có ảnh hưởng lớn đến hoạt tính lên men. Khi mật độ nấm men tăng từ 25x10^6 đến 100x10^6 tế bào/mL gel, tổng số chu kỳ lên men thực hiện được sẽ giảm, trong khi hàm lượng ethanol trong bia non tăng. Tuy nhiên, tốc độ sinh tổng hợp ethanol lại giảm mạnh. Điều này cho thấy rằng việc tăng mật độ nấm men không phải lúc nào cũng mang lại lợi ích kinh tế cho quá trình lên men bia nồng độ cao. Cần có sự cân nhắc giữa mật độ nấm men và hiệu suất sản xuất để tối ưu hóa quy trình.

IV. Ứng dụng nấm men cố định trong sản xuất bia

Việc sử dụng nấm men cố định trong sản xuất bia nồng độ cao không chỉ giúp tăng năng suất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu cho thấy, nấm men cố định có khả năng sử dụng các loại đường trong dịch nha hiệu quả hơn so với nấm men tự do. Điều này cho phép quá trình lên men diễn ra nhanh chóng và hiệu quả hơn. Hơn nữa, việc bổ sung các chất như Tween 80 và ergosterol vào dịch nha cũng đã được chứng minh là có tác động tích cực đến hoạt tính lên men của nấm men cố định, từ đó nâng cao chất lượng bia sản xuất.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu

Nghiên cứu về quá trình lên men bia nồng độ cao với nấm men cố định trên alginate đã chỉ ra nhiều lợi ích tiềm năng cho ngành công nghiệp sản xuất bia. Việc tối ưu hóa các yếu tố như nồng độ alginate, mật độ nấm men và các chất bổ sung có thể giúp nâng cao hiệu quả sản xuất. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để phát triển các phương pháp mới nhằm cải thiện hơn nữa quy trình sản xuất bia, đồng thời đảm bảo chất lượng và an toàn thực phẩm.