Tìm Hiểu Về Đại Mạch Và Malt Trong Công Nghệ Sản Xuất Bia (P1)

Đại mạch nảy mầm hay Malt là nguyên liệu có tính chất truyền thống trong sản xuất bia (có thể thay thế một phần bằng nguyên liệu khác – thế liệu, nhưng không thể thay thế hoàn toàn). Bài viết này, chúng ta cùng đi tìm hiểu về loại nguyên liệu chính trong công nghệ bia này nhé!

Đại mạch

Tương tự như các loại ngũ cốc khác, đại mạch bao gồm hai thành phần chính là glucid và protein nhưng lại có hàm lượng cao vượt trội hơn và quan trọng nhất là tỷ lệ glucid/protein cân đối thích hợp cho việc sản xuất bia.

Phân loại các giống đại mạch

Ðại mạch được xếp vào họ Hordeum gồm có: Hordeum sativum; Hordeum murinum; Hordeum jubatum. Theo mục đích sử dụng, đại mạch được chia làm 2 nhóm chính:

• Ðại mạch dùng trong công nghiệp: dùng để chế biến bia hoặc các ngành thực phẩm dùng malt đại mạch. Thường dùng giống đại mạch hai hàng (gọi là H.distichum).
• Trong nông nghiệp dùng để chế biến cho các loại thức ăn cho gia súc, gia cầm… Thường dùng giống đại mạch nhiều hàng (gọi là H.polystychum).

Cấu trúc hạt đại mạch:

Gồm 3 bộ phận chính: vỏ hạt, phôi và nội nhũ:

• Vỏ hạt: từ ngoài vào trong được chia làm 3 lớp: vỏ trấu, vỏ lụa và vỏ alơron. Phần này thường chiếm 8÷15% trọng lượng hạt.
• Phôi: là cơ quan sống hô hấp của hạt. Phôi có từ 37÷50% chất khô là thành phần nitơ, khoảng 7% chất béo, 5÷6% saccharose, 7÷7.5% pentozan, 6÷6.5% chất tro và một ít thành phần khác. Riêng tinh bột hầu như rất ít. Phôi thường chiếm 2.5÷5% trọng lượng hạt.
• Nội nhũ: chiếm 45÷68% trọng lượng hạt, phần này của hạt đại mạch giữ vai trò quyết định chất lượng của đại mạch trong sản xuất bia.

• • Thành phần chính trong nội nhũ là những hạt tinh bột hình tròn, có kích thước rất lớn (20÷30μ hoặc rất bé 2÷10μ) rất ít những hạt có kích thước trung bình. Nếu hàm lượng protein trong đại mạch càng cao thì càng nhiều hạt tinh bột có kích thước nhỏ.
  • Trọng lượng riêng của hạt tinh bột khá cao (1,5÷1,6) vì vậy trong nước chùng lắng xuống rất nhanh, tinh bột không hòa tan được trong nước, kể cả những dung môi hữu cơ trung tính.
  • Tinh bột đại mạch có nhiệt độ hồ hóa 75÷80°C (của gạo 75°C, khoai tây 65°C) tính chất này cần phải lưu ý khi nấu bia. Tinh bột đã qua hồ hóa thì khi đường hóa sẽ nhanh và thuận lợi hơn.
  • Cấu tạo hạt tinh bột gồm hai dạng polysaccharide là amylose và amylopectin. Amlose chiếm 17÷24% trọng lượng hạt tinh bột, amylopectin chiếm 76÷83%.
  • Tinh bột sẽ chịu tác dụng xúc tác của hệ enzim amylaza (gồm α – amylaza và β -amylaza) hiệu quả xúc tác sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ và pH. Điều này quyết định kết quả quá trình nấu bia.

Thành phần hóa học của đại mạch

Bảng:

Trong nhóm glucide của hạt đại mạch, ngoài tinh bột được tập trung ở nội nhũ còn có các thành phần:

• Cellulose: chủ yếu nằm ở trong vỏ trấu của hạt đại mạch, chiếm khoảng 20% chất khô của vỏ. Cellulose có ý nghĩa lớn trong quá trình lọc dịch đường hóa.
• Hemicellulose: chiếm phần lớn chất khô của vỏ trấu, gồm những hỗn hợp polysaccharide khác nhau. Sự phân giải hemicellulose dưới tác dụng của enzyme Sitoase có ý nghĩa lớn trong quá trình nảy mầm, giúp tạo điều kiện thuận lợi cho các enzyme khác vào bên trong nội nhũ của hạt.
• Pentozan: có trong thành phần của hemicellulose, đặc biệt có nhiều trong vỏ trấu (2%), không tan trong nước. Nếu bị thủy phân cho ra đường arabilnose và kcilose.
• Các glucide cao phân tử: trong đại mạch còn chứa các chất ở dạng gom, những chất này tan trong nước sẽ tạo nên những dung dịch nhớt. Khi chuẩn bị thủy phân sẽ cho galactose và kcilose, hoặc như pectin. Những hợp chất này khi đi vào dịch đường hoặc bia sẽ gây trở ngại cho quá trình lọc, song chúng cũng có khả năng tạo bọt cho bia và có mùi vị được cải thiện hơn.
• Các chất đường: trong hạt đại mạch có chứa một lượng nhỏ mono-, di-, tri-saccharide, trong đó nhiều nhất là đường saccharose, chiếm khoảng 1,8% chất khô của hạt. Các chất này có ý nghĩa lớn trong quá trình sản xuất malt, đặc biệt là trong giai đoạn đầu.
• Chất đắng và chất chát: có chứa nhiều trong vỏ trấu của hạt đại mạch, nó đóng một vai trò lớn trong quá trình ngâm đại mạch, một phần chất chát sẽ liên kết với protid, tạo thành acid textinoic có vị đắng và mùi khó chịu chúng không hòa tan trong nước lã nhưng hòa tan tốt trong dung dịch kiềm loãng (0,2÷0,4%). Qua đó ta thấy các chất chát, đắng, màu có tác dụng xấu đến thành phần của bia. Vì vậy các biện pháp công nghệ nhằm loại bỏ chúng là rất cần thiết.

Các hợp chất chứa nitơ trong hạt đại mạch

Protid: khối lượng và chất lượng protid trong đại mạch có ý nghĩa quan trọng trong công nghệ sản xuất bia. Trước hết, người ta cho rằng hàm lượng các hợp chất có chứa nitơ trong đại mạch so với hàm lượng tinh bột trong đại mạch có tỷ lệ cân đối nhất (hay tỷ lệ N:C) là tối ưu cho công nghệ sản xuất bia (so với các loại ngũ cốc khác). Mặt dù trong thành phần những chất hòa tan của dịch đường hóa, protid chiếm một tỷ lệ khá nhỏ (4÷5%), song chúng lại tham gia rất tích cực trong quy trình công nghệ và góp phần quyết định chất lượng sản phẩm.

• Trong đại mạch có đủ protid đơn giản (protein) và protid phức tạp (proteit);
• Edectin thuộc phân nhóm globulin không hòa tan trong nước lã, bắt đầu kết tủa ở nhiệt độ lớn hơn 90°C, khó tách hơn ra khỏi thành phần của dịch đường, vì vậy đây là một trong những yếu tố gây đục bia;
• Hordein thuộc phân nhóm prolamin, không tan trong nước nhưng tan trong dung dịch acid hoặc kiềm;
• Glutelin chiếm khoảng 3% chất khô trông đại mạch, thường bị thải cùng bã malt sau khi nấu.

Các chất chứa Nitơ phi protid

Tập hợp những sản phẩm phân giải protid với mức độ phân giải khác nhau cho ra những sản phẩn khác nhau:

• Albumoza và pepton có cấu tạo gần giống protein song có số gốc acid amin ít hơn có khả năng tan trong nước lã, không bị kết tủa trong quá trình chế biến sẽ đi vào thành phần nước đường hóa làm tốt khả năng tạo bọt và giữ bọt của bia.
• Peptid có số gốc acid amin ít hơn pepton, gồm có di-, tri- và polypeptide, hòa tan dễ dàng trong nước và đi vào thành phần của bia.
• Acid amin chiếm khoảng 0,1% chất khô trong hạt đại mạnh kín. Do tác động của enzyme trong thời gian sản xuất malt hàm lượng acid amin tăng lên trong dịch đường và bia. Đặc biệt chúng có vai trò quan trọng trong việc hình thành menadione ở thời kỳ sấy malt.

Các nhóm enzyme trong đại mạch

• Nhóm enzyme xúc tác cho quá trình oxy hóa khử. Hạt đại mạch hoạt tính giảm thiểu, ở giai đoạn đầu của việc tạo malt chúng tăng cường hoạt động nhanh, trong quá trình sấy malt chúng hầu như bị phá hủy. Nhóm enzyme thủy phân: tùy thuộc vào nguồn cơ chất enzym xúc tác cho quá trình thuỷ phân ta có thể tách thành hai nhóm nhỏ:
  • Nhóm enzyme thủy phân các hợp chất glucide. Diastase (Amylase) thủy phân các glucide có mạch polyme tương đối đơn giản (như tinh bột) Sitaza thủy phân các glucide có mạch polyme tương đối phức tạp hơn (như hemicellulose). Tác dụng của enzyme này là phá vỡ màng ngăn giữa hạt gạo và vỏ trấu khi hạt bắt đầu nảy mầm, nhờ vậy các enzyme khác mới dễ dàng xâm nhập vào bên trong nội nhũ của hạt, làm biến đổi dần những thành phần hóa học của nội nhũ. Đây chính là quá trình chuyển hóa từ hạt đại mạch thành hạt malt.
• Nhóm enzyme thủy phân protide: trong nhóm này tiêu biểu có:
  • Proteinase xúc tác để chuyển hóa protid thành albumoza và pepton rồi chuyển thành Polypeptit và peptit (t=50°C, pH=5);
  • Peptitdase chuyển polypeptit và peptit thành axit amin gồm polypeptitdase và dipeptitdase) (t0 < 50°C; pH=7,5)
  • Amydase tác dụng deamin hóa các acid amin, tạo thành các axid hữu cơ và nitơ. Đồng thời chúng còn phá vỡ các mối liên kết amid (- CO – NH) của các muối amid.
• Nhóm enzyme esteraza tham gia làm vỡ các mối liên kết este giữa các hợp chất hữu cơ với nhau hoặc giữa các hợp chất hữu cơ và vô cơ:
  • Lipase thủy phân este của glycerin và một số loại rượu với các acid béo bật cao.
  • Phosphatase: tách acid phosphoric ra khỏi những hợp chất hữu cơ có chứa phospho, tiêu biểu là amylophosphatase và bytase.

Những yêu cầu chất lượng đối với đại mạch dùng trong sản xuất bia

Yêu cầu về cảm quan

• Tất cả các hạt phải thuộc một loại đại mạch, đồng nhất về kích cỡ, không lẫn cát đá, rơm rác và những hạt thuộc loại thóc khác.
• Hạt phải có vỏ mỏng, màu vàng nhạt óng ánh, không có vết trên vỏ.
• Đại mạch tốt phải có mùi thơm của rạ rơm, khi cắn hạt thóc thấy có mùi tinh bột và hơi ngọt.

Yêu cầu về sinh lý

• Lực nảy mầm phải đạt 80÷85%;
• Trọng lượng tuyệt đối thường 35÷45g/1000 hạt;
• Khả năng nảy mầm 90÷95%.

Yêu cầu về thành phần hóa học

• Vỏ: không vượt quá 7÷9% trọng lượng hạt;
• Hàm lượng ẩm: w = 10÷15%;
• Hàm lượng protid 8÷14% chất khô của hạt;
• Hàm lượng glucid chiếm 55÷62 % trọng lượng hạt (hoặc 63 ÷ 66 % trọng lượng chất khô).

>> Đón xem phần tiếp theo: Tìm hiểu về Đại mạch và Malt trong Công nghệ sản xuất Bia (P2)

FOODNK