TRANG THÔNG TIN VỀ LUẬN ÁN
Tên luận án: Nghiên cứu khả năng sử dụng một số giống lúa gạo ở Đồng bằng sông Cửu Long trong sản xuất bia.
Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm Mã ngành: 62.54.01.01
Họ tên nghiên cứu sinh: Nguyễn Tấn Hùng
Người hướng dẫn khoa học: PGs.Ts. Nguyễn Công Hà
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Cần Thơ
1. Tóm tắt nội dung luận án:
Nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu chính là đánh giá khả năng sử dụng một số giống lúa ở đồng bằng sông Cửu Long trong công nghệ sản xuất malt và thử nghiệm quy trình nấu và lên men hoàn từ malt lúa gạo. Năm giống lúa phổ biến được lựa chọn gồm OM4900, IR50404, OM5451, OM6976 và Jasmine85. Thí nghiệm lựa chọn giống lúa phù hợp được thực hiện dựa trên việc khảo sát các điều kiện ngâm (nhiệt độ 30-50oC trong thời gian 12-72 giờ) và nẩy mầm ở 30oC trong thời gian 1-8 ngày. Đặc tính kháng nhiệt và kháng protease trong dịch chiết malt lúa được đánh giá bằng đường kính khuếch tán đối với enzyme proteinase K trên môi trường casein agar. Với giống lúa được lựa chọn, quy trình chế biến malt vàng và malt rang được thực hiện bằng phương pháp ủ nhiệt (40-70oC) giúp thực hiện quá trình tiền dịch hóa (pre-mashing) trong malt tươi. Đồng thời, quá trình rang được khảo sát (125-200oC trong thời gian 30-120 phút) nhằm tạo ra nhóm malt đặc biệt từ lúa gạo. Chương trình nhiệt phù hợp cho malt lúa được thực hiện trên cơ sở tối ưu hóa các điều kiện pH, nhiệt độ và thời gian dịch hóa thích hợp cho 2 nhóm enzyme α-amylase và glucoamylase trong malt. Dịch nha ngọt sau thủy phân từ malt vàng và các mẫu có bổ sung malt rang (5÷15%) được tiến hành nấu hoa houblon và lên men bằng nấm men chìm Saccharomyces cereviase (1g/L) ở nhiệt độ 15oC nhằm thu được hai loại bia nhạt và bia sậm màu.
Kết quả thí nghiệm cho thấy, trên 5 giống lúa khảo sát, bước đầu đánh giá được thành phần protein có đặc tính kháng nhiệt và kháng protease (có vai trò quan trọng trong việc hình thành và ổn định bọt bia) đều cơ bản đáp ứng được yêu cầu trong sản xuất bia và kết quả đánh giá gần như tương đồng với malt đại mạch. Qua đó, giống lúa IR50404 được sử dụng là đại diện cho nghiên cứu sâu về quá trình làm malt và bia. Lúa được ngâm trong nước ở nhiệt độ 30oC trong 24 giờ, sau đó cho nẩy mầm ở nhiệt độ 30oC trong 4 ngày giúp cải thiện thành phần acid amin hòa tan và đường khử lên 2 lần và 8 lần, tương ứng so với lúa nguyên liệu. Hoạt tính của enzyme amylase tăng lên 32 lần từ 1,76 U/g lên 56,39U/g và hoạt tính enzyme protease tăng lên hơn 2 lần so với lúa nguyên liệu từ 0,07 U/g lên 1,44 U/g. Nhiệt độ và thời gian đường hóa (ủ nhiệt) ảnh hưởng lớn đến thành phần dinh dưỡng của malt lúa. Ở nhiệt độ 50oC trong 60 phút giúp gia tăng lượng đường khử và acid amin hòa tan (FAN) so với malt tươi (188,71 mg/g và 9,08 mg/g, tương ứng), tương ứng với sự gia tăng của hoạt độ enzyme amylase và protease. Mặt khác quá trình ủ nhiệt cũng giúp gia tăng thành phần polyphenol tổng (TPC) trong malt đạt 4,26 (mgGAE/g) gấp gần 2 lần so với nguyên liệu. Malt được rang ở nhiệt độ cao giúp cải thiện màu sắc, TPC, hoạt tính chống oxi hóa và sự sụt giảm thành phần FAN, đường khử. Sự thay đổi của các thành phẩn hóa học thể hiện khác nhau có ý nghĩa thống kê theo nhiệt độ rang và sự khác biệt này là không có ý nghĩa ở các mức thời gian rang. Mặt khác, sự thay đổi thành phần các acid amin cũng được nhận thấy ở malt trong suốt quá trình xử lý và chế biến. Điều kiện rang malt thích hợp là 150oC trong 45 phút đối với malt rang từ malt non và 125oC trong 75 phút đối với malt rang từ malt đã qua ủ nhiệt. Thời gian dịch hóa có tác động rõ rệt đến hàm lượng đường khử và FAN sản sinh đối với từng mức nhiệt độ khảo sát. Đối với nhiệt độ 52,2±0,5oC là 40 phút (tối đa cho hoạt tính enzyme glucoamylase) và 50 phút ở 70±0,5oC cho hoạt tính α-amylase. Thêm vào đó, việc sử dụng malt lót từ malt vàng (5%) bổ sung vào nồi nấu sau khi tiến hành hồ hóa tinh bột (85±0,5oC trong 30 phút) của quá trình dịch hóa trong 60 phút làm tăng hàm lượng đường khử và FAN phục vụ cho quá trình lên men. Dịch nha sau khi nấu sôi 60 phút với hoa houblon có sự sụt giảm về hàm lượng FAN và đường khử nhưng gia tăng về hàm lượng TPC. Quá trình lên men chìm bởi Saccharomyces cereviase ở nhiệt độ 15oC sau 4 ngày cho thấy dịch bia non đạt độ cồn 5%V và thể hiện sự sụt giảm về hàm lượng TPC, và màu sắc trong suốt quá trình lên men. Kết quả thu được từ phân đoạn protein (SDS-PAGE) chỉ ra rằng hầu hết protein trong dịch nha và bia là các protein có trọng lượng phân tử thấp (~14 kDa). Đối với các protein bền nhiệt, quá trình chuyển đổi từ malt đến bia kèm theo những thay đổi trong các mẫu protein của gel SDS-page, đặc biệt là trong khoảng 14,4–25,5 và 35–66,2 kDa. Kích thước protein 47 kDa chỉ được tìm thấy trong wort trước và sau đun sôi, và không có trong mẫu bia. Do đó, các protein bền nhiệt của malt lúa là những chỉ số tốt cho thấy các chất được thu hồi trong bia. Bên cạnh đó, mẫu bia lúa được nấu với 5 và 10% malt rang cho chất lượng cảm quan ban đầu khá. Kết quả thực nghiệm cho thấy, khả năng sản xuất malt và bia hoàn toàn từ lúa gạo của một số giống lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long là khả thi bằng việc kiểm soát các yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến malt và nấu bia.
2. Những kết quả mới của luận án:
– Khẳng định được khả năng sử dụng hoàn toàn lúa gạo cho sản xuất malt để thay thế malt đại mạch trong sản xuất bia.
– Tuyển lựa được giống lúa được trồng phổ biến ở ĐBSCL, có giá thành thấp làm nguyên liệu để sản xuất bia.
– Đánh giá được đặc tính quan trọng của giống lúa có ảnh hưởng đến hiệu quả và chất lượng bia lúa gạo là khả năng sinh tổng hợp protein mạch ngắn chịu nhiệt như LTP, khó bị thủy phân bởi hệ enzyme protease có trong malt – hay vai trò và sự tồn tại của protein bền nhiệt và kháng protein.
– Xây dựng các điều kiện nảy mầm và chế biến malt lúa gạo phù hợp.
– Đề xuất các thông số kỹ thuật cho quy trình sản xuất bia từ malt lúa gạo giống IR50404.
3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu:
Việc lựa chọn giống lúa phù hợp được trồng phổ biến ở ĐBSCL có khả năng chế biến malt phù hợp sẽ giúp tạo được bia hoàn toàn từ lúa gạo. Từ đó ứng dụng vào chuyển giao quy trình chế biến sản phẩm đảm bảo tiêu chuẩn Việt Nam. Những thông tin, phương pháp, kết quả và tiềm năng ứng dụng của sản phẩm nghiên cứu sẽ giúp bổ sung kiến thức cho sinh viên ngành công nghệ thực phẩm.
Kết quả của đề tài góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế của mặt hàng lúa gạo ở ĐBSCL. Bên cạnh đó, từ giống lúa được chọn sẽ sản xuất được một loại bia hoàn toàn từ malt lúa, từng bước thay thế nguồn malt đại mạch nhập khẩu, góp phần hạ giá thành sản phẩm bia và giúp người tiêu dùng có cơ hội tiếp cận một loại bia mới.
Tuy nhiên, cần thực hiện một số khảo sát làm cơ sở cho việc phát triển sản phẩm với quy mô công nghiệp, cụ thể như sau:
– Đánh giá ảnh hưởng nồng độ chất khô (độ Brix) hay độ Plato của dịch nha ban đầu đến hiệu suất và chất lượng dịch bia.
– Đánh giá sự thay đổi thành phần protein chức năng bằng kỹ thuật điện di hai chiều và định danh bằng khối phổ.
– Đánh giá các thành phần chất bay hơi có tác động đến các đặc tính cảm quan của bia từ malt lúa (Vicinal diketones, rượu cao phân tử, ester, acid hữu cơ và hợp chất carbonyl).
