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

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.

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.

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.

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.

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.