Một số tiến bộ trong kiểm tra chất lượng nấm men
Thứ ba, 30 Tháng 4 2013 14:48
Quá trình lên men bia chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau như tốc độ tiếp giống nấm men, nồng độ ôxy hòa tan, thành phần dịch đường, nhiệt độ,…
Tuy nhiên, chất lượng nấm men là yếu tố trọng yếu đối với tính ổn định của quá trình lên men cũng như chất lượng bia. Bởi vậy, việc kiểm tra chính xác chất lượng nấm men sẽ cải thiện kỹ thuật xử lý nấm men và ổn định quá trình lên men.
alt
Khả năng sống là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng nấm men. Khả năng sống của nấm men được xác định bởi tỉ lệ tế bào sống còn sức sống được đo bởi năng lực lên men và đặc tính sinh lý của tế bào sống.Có nhiều phương pháp để đánh giá khả năng sống của tế bào trong đó có nhuộm tế bào, khả năng sinh sản, thành phần tế bào, hoạt động trao đổi chất,…. Tuy nhiên, sự biến đổi của nấm men trong quá trình lên men rất phức tạp cho nên khó có thể đưa ra kết quả chính xác, rõ ràng. Gần đây một số phương pháp dựa trên các tiến bộ của sinh lý học và công nghệ hiện đại đã được giới thiệu.
Phương pháp nhuộm tế bào
Nhuộm tế bào là phương pháp phổ biến để đánh giá khả năng sống của tế bào. Một số loại hóa chất như methylene blue, flourescein diacetate, 1-anilino-8-naphthalene sulfonic acid,…được dùng để nhuộm màu tế bào chết. Phương pháp này tương đối đơn giản và có kết quả nhanh chóng. Nguyên lý cơ bản dựa trên khả năng hấp thụ màu của màng tế bào và trạng thái sinh lý của tế bào. Mặc dù methylenebluerất thông dụng nhưng khi so sánh với các phương pháp khác thì độ chính xác kém hơn và kết quả cũng không cho thấy rõ ràng sự biến đổi trong quá trình lên men. Phương pháp nhuộm alkaline methylen blue được phát triển nhằm khắc phục hạn chế này. Hạn chế cơ bản là do việc không thể quan sát và đếm chính xác số tế bào bị nhiễm màu. Cách giải quyết là sử dụng chất huỳnh quang cùng với thiết bị đếm (kính hiển vi, thiết bị đo dòng tế bào). Ngoài việc đếm số tế bào phát quang, người ta cũng xác định được mật độ phân bố chất huỳnh quang. Điều này cho biết hoạt lực của tế bào. Mặt khác, phương pháp dùng que đo điện dung để xác định khả năng sống của nấm men cũng được ứng dụng trong kiểm tra trực tiếp trên dây chuyền và được coi như cách thức kiểm soát quá trình lên men.
Phương pháp dựa trên sự phân chia tế bào
Hai phương pháp cơ bản dựa trên sự phân chia tế bào nuôi cấy trên đĩa thạch và trên ống thạch nghiêng. Nuôi cấy trên đĩa thạch là phương pháp cho tế bào nấm men phát triển trên bề mặt thạch agar có đủ chất dinh dưỡng. Cách này cho phép xác định trực tiếp khả năng sinh trưởng của tế bào nhưng thời gian nuôi cấy dài 3 ngày. Thêm vào đó, cũng cần chú ý tới sự phát triển của hệ sợi nấm men. Mặt khác, nuôi cấy trên bề mặt thạch nghiêng lại chú ý tới sự hình thành khuẩn lạc trên lớp thạch mỏng sau 18h nuôi cấy. Nó cho thấy sự tăng trưởng của một tế bào đơn lẻ. Hai phương pháp này cho phép xác định trực tiếp khả năng sinh trưởng, phát triển của nấm men tuy nhiên đều đòi hỏi thời gian dài.
Phương pháp dựa trên trạng thái sinh lý của tế bào
Glycogen
Glycogen là chất polysaccharide dự trữ quan trọng của tế bào, chiếm khoảng 20% khối lượng khô. Hàm lượng glycogen đóng vai trò quan trọng trong kiểm tra khả năng sinh trưởng và lên men của nấm men. Glycogen nội bào giảm xuống nhanh chóng nếu hàm lượng ôxy hòa tan trong dịch dồi dào. Sự phân giải glycogen sẽ cung cấp năng lượng cho quá trình sinh tổng hợp sterol và các axit béo không no. Một vài nghiên cứu cũng cho thấy mối tương quan giữa glycogen và khả năng lên men của nấm men. Điều này tùy thuộc một phần vào cấu trúc sợi nấm men và lượng glycogen dự trữ. Tuy nhiên, sau khi bơm glucose trong dịch lại là nguồn năng lượng chính và giảm mức độ phụ thuộc vào glycogen.
Các sterol và axit béo không no
Các sterol và axit béo không no là thành phần trọng yếu của màng tế bào nấm men đặc biệt trong điều kiện yếm khí. Vì quá trình sinh tổng hợp ergosterol và các axit béo không no đòi hỏi phải có ôxy phân tử. Cho nên trong điều kiện yếm khí, các sterol và axit béo không no trở thành yếu tố giới hạn khả năng sinh trưởng của nấm men và hàm lượng của chúng thể hiện trạng thái sinh lý của tế bào nấm men. Do đó, hàm lượng ban đầu của các sterol và axit béo không no là chỉ số quan trọng đánh giá khả năng sinh trưởng và lên men của nấm men. Mặt khác, nếu sử dụng nấm men có hàm lượng sterol ban đầu thấp cùng với bổ sung ôxy hòa tan từ sớm trong quá trình lên men thì kết quả thu được vẫn đạt yêu cầu. Vì vậy, hàm lượng ban đầu của các sterol và axit béo không no, không phải là chỉ số đánh giá hoạt lực của nấm men.
Hàm lượng ATP
Hàm lượng ATP là phương pháp phổ biến kiểm tra tỉ lệ sống của nấm men vì tế bào chết không chứa ATP. Khi các tế bào ở trạng thái sinh lý ổn định, phương pháp này cho kết quả chuẩn xác về tỉ lệ sống của tế bào. Tuy nhiên, hàm lượng ATP trong tế bào biến đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, lượng chất dinh dưỡng cho nên nó không đưa ra giá trị tuyệt đối cho hoạt lực của tế bào. Tuy vậy, nó vẫn có thể được sử dụng cùng với một vài phép đo khác.
Lượng CO2 và tốc độ sử dụng ôxy
Đo lượng CO2 tỏa ra bằng áp khí kế Warburg là phương pháp vi sinh cơ bản được áp dụng cho nấm men bia. Trong quá trình lên men, CO2 tạo thành càng nhiều thì áp suất càng cao. Kết quả liên quan trực tiếp đến sự lên men của nấm men. Tuy nhiên, nó không cho thấy nhiều thông tin về sự phát triển của nấm men.
Ngoài ra, nó cũng cho thấy mối tương quan giữa quá trình lên men và lượng O2 hấp thu khi tỉ lệ sống dưới 90%. Sự suy giảm lượng hấp thu ôxy diễn ra song song với quá trình giảm lipid, glycogen, khả năng axit hóa và tỉ lệ sống của nấm men. Mặc dù các mối tương quan trên không rõ ràng nhưng kết hợp hai phương pháp CO2 và O2, người ta có thể phát hiện các biến đổi lớn về hoạt lực của nấm men.
Khả năng axit hóa
Phương pháp được đưa ra bởi Opekarová và Sigler, là một chỉ số về sự trao đổi chất của nấm men. Nó cho phép dự đoán năng lực lên men của nấm men, bởi vì có mối liên hệ giữa khả năng axit hóa và năng lực lên men. Khả năng axit hóa được đo bằng mức giảm pH ngoại bào của nấm men ở pha ổn định và pha tiềm phát sau khi bổ sung glucose. pH ngoại bào giảm xuống do nồng độ ion H+ tăng lên từ các hoạt động của nấm men như thải CO2, các axit hữu cơ, sự trao đổi ion K+/H+, hoạt động của enzyme phân giải ATP ở màng plasma. Sự bài thải ion H+ tự phát chịu ảnh hưởng bởi ion H+ nội sinh và các nguồn năng lượng còn sự bài thải ion H+ do glucose liên quan chặt chẽ đến sự đồng hóa các nguồn năng lượng nội sinh cũng như ngoại sinh. Giá trị axit hóa tự phát là chỉ số cho hàm lượng glycogen, còn giá trị axit hóa do glucose bổ sung là chỉ số cho tỉ lệ phân giải glycogen. Phương pháp trên hữu ích trong việc phát hiện các biến đổi lớn về hoạt lực của nấm men. Tuy nhiên, trong điều kiện sản xuất bia, sự biến đổi của nấm men rất tinh tế, đặc biệt với nấm men có hoạt lực cao, cho nên một vài phương pháp khác được đưa ra như CAP hay ICP,…. Phương pháp CAP (Cumulative Acidification Power) là sự tổng kết các thay đổi trong điều kiện nồng độ proton xác định và phần bù của nó logarith tự nhiên với thang pH trong phương pháp khả năng axit hóa.
Phương pháp pH nội bào (ICP)
Lượng ion H+ bị đẩy ra ngoài tế bào càng nhiều thì hoạt lực của nấm men càng mạnh. Mà lượng ion H+ bị bài thải chịu ảnh hưởng mạnh của ion H+ nội sinh. Do đó, thay vì đo pH ngoại bào, người ta sẽ đo pH nội bào trong điều kiện môi trường axit để kiểm tra hoạt lực tế bào. Phương pháp đo pH nội bào là dùng chất nhuộm phát quang. Kết quả được kiểm tra nhờ mật độ chất phát quang. Ngoài ra người ta cũng có thể kiểm tra từng tế bào đơn lẻ dưới kính hiển vi. pH nội bào càng cao thì hoạt lực nấm men càng mạnh. Phương pháp này được dùng trong kiểm tra hoạt lực nấm men trong quá trình bảo quản.
Kết luận
Khả năng sống của nấm men là yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới quá trình lên men cũng như chất lượng bia. Chất lượng nấm men cũng ảnh hưởng nhiều tới giá thành và hiệu suất thu hồi trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên, chất lượng nấm men trong thực tế sản xuất biến đổi rất phức tạp và khó kiểm soát.
Nhiều nhà nghiên cứu và sản xuất bia đã đưa ra những tiến bộ giúp kiểm tra tỉ lệ sống và hoạt lực của nấm men giúp cho quá trình sản xuất ổn định, chất lượng bia được đảm bảo. Các phương pháp này giúp kiểm soát chất lượng nấm men dễ dàng hơn, có thể nắm bắt được những biến đổi tinh tế của nấm men. Tuy nhiên, biến đổi của nấm men trong các điều kiện sản xuất khác nhau vẫn khó có thể kiểm soát. Điều này có nghĩa chúng ta còn cần nghiên cứu sâu hơn về sinh lý học nấm men cũng như cải tiến các điều kiện công nghệ trong dây chuyền sản xuất bia.

Takeo Imai - Kirin Brewery Co. Ltd., Nhật Bản

Tin mới hơn:
Tin cũ hơn:

 


Tìm chúng tôi trên Facebook




 



 





Liên kết website

Thống kê truy cập

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterHôm nay15341
mod_vvisit_counterHôm qua19795
mod_vvisit_counterTuần này53566
mod_vvisit_counterTuần trước134645
mod_vvisit_counterTháng này152455
mod_vvisit_counterTháng trước581299
mod_vvisit_counterTất cả30912238
  Hội đồng Biên tập:
Chủ tịch: PGS. TS Nguyễn Văn Việt - Chủ tịch VBA
Các ủy viên:
THS. Nguyễn Tiến Vỵ
Văn Thanh Liêm
GS. TS Đinh Văn Thuận
Nhà sử học Dương Trung Quốc

Phó Tổng biên tập phụ trách:
 
Nhà báo Nguyễn Văn Chương