Tóm tắt:
Bệnh celiac là một bệnh đường ruột nhạy cảm với gluten qua trung gian miễn dịch. Bệnh nhân celiac phải tuân theo chế độ ăn kiêng không có gluten nghiêm ngặt. Bia là một trong những đồ uống được tiêu thụ nhiều nhất trên toàn thế giới, nhưng nó không an toàn cho những người bị bệnh celiac do có hàm lượng gluten thường trên ngưỡng an toàn (20 ppm). Bài viết này nhằm mục đích cung cấp thông tin tổng quan về các phương pháp khác nhau để sản xuất bia không chứa hoặc loại bớt gluten. Để sản xuất bia không có hoặc có hàm lượng gluten thấp, hiện nay có phương pháp sử dụng ngũ cốc không chứa gluten, phương pháp sử dụng enzyme để loại bớt gluten trong quá trình lên men, phương pháp dùng các chất hấp phụ để làm giảm gluten sau quá trình lên men bia.
Từ khóa: bia, bia không chứa gluten, bia có hàm lượng gluten thấp, sản xuất bia.
1. Đặt vấn đề
Bia là một trong những đồ uống được tiêu thụ nhiều trên thế giới. Đây là loại đồ uống có cồn lên men được làm từ malt đại mạch, nước, hoa Houblone và nấm men. Thị trường bia toàn cầu đang phát triển trong những năm qua: dự báo sẽ đạt hơn 600.000 triệu đô la vào năm 2025. Hiện tại, Trung Quốc là quốc gia sản xuất bia nhiều nhất trên thế giới với sản lượng khoảng 381 triệu hectoliters mỗi năm, tiếp theo là Mỹ và Brazil. Thị trường bia được phân loại dựa trên: 1- phương pháp lên men (lên men nổi hoặc lên men chìm); 2 - loại bao bì đóng gói (lon kim loại hoặc chai thủy tinh); 3 - nồng độ cồn (bia không cồn, bia có nồng độ cồn nhỏ hơn 0,5% theo thể tích, bia có nồng độ cồn từ 4% - 8% theo thể tích, bia có nồng độ từ 8% - 13% theo thể tích), trong đó loại bia không cồn được người tiêu dùng Việt Nam quan tâm nhiều trong thời gian gần đây từ khi ban hành Nghị định số 100/2019/NĐ-CP; 4 - bia hữu cơ, chỉ được làm bằng các thành phần hữu cơ vì người tiêu dùng quan tâm đến việc tránh các hóa chất không mong muốn và bảo vệ môi trường; 5 - bia thủ công, được chế biến bởi các cơ sở sản xuất bia nhỏ và theo phương pháp bán thủ công vì người tiêu dùng ngày càng bị thu hút bởi khía cạnh thủ công cao cấp; 6 - bia không chứa gluten, được sản xuất với ngũ cốc không chứa gluten hoặc loại bỏ gluten trong quá trình sản xuất, an toàn cho những người mắc bệnh celiac. Mặc dù trong quá trình sản xuất bia, hàm lượng gluten giảm dần nhưng vẫn trên 20 ppm. Hàm lượng gluten trong bia thủ công có thể cao hơn so với bia được sản xuất ở các nhà máy vì thành phần protein không được loại bỏ bằng cách lọc. Hiện tại, các nhà sản xuất bia dần quan tâm đến sản xuất bia không chứa gluten đáp ứng yêu cầu của người tiêu dùng. Do đó, các công nghệ sản xuất bia mới được phát triển, nhưng sản phẩm cuối cùng có các tính chất cảm quan khác nhau và chi phí cao hơn bia thông thường.
Bài viết này nhằm mô tả các cách tiếp cận khác nhau để sản xuất bia không chứa gluten. Việc sử dụng ngũ cốc không chứa gluten làm nguyên liệu và phương pháp loại bỏ gluten bằng enzyme là những phương pháp chính được sử dụng để giảm hàm lượng gluten trong bia.
2. Rối loạn liên quan đến gluten
Protein được chia thành albumins, globulins, prolamins và glutelins, theo độ hòa tan của chúng trong các dung môi khác nhau. Prolamins và glutelins chứa hàm lượng acid glutamic và proline cao. Prolamins được định nghĩa là "protein lưu trữ" và chúng có tên khác nhau tùy nguồn gốc loại ngũ cốc: trong lúa mì, được gọi là gliadins, zeins trong ngô, hordeins trong lúa mạch, avenins trong yến mạch và secalines trong lúa mạch đen. Gluten được định nghĩa là "một phần protein từ lúa mì, lúa mạch đen, lúa mạch, yến mạch hoặc các giống lai và dẫn xuất của chúng, mà một số người không dung nạp, không hòa tan trong nước và 0,5 M NaCl". Ăn gluten có thể gây ra các rối loạn khác nhau, với cơ chế sinh bệnh khác nhau và phản ứng miễn dịch khác nhau. Chúng được phân loại miễn dịch (bệnh celiac, mất điều hòa gluten và viêm da herpetiformis), rối loạn dị ứng (dị ứng lúa mì) hoặc rối loạn cơ chế không rõ (nhạy cảm với gluten). Mỗi loại rối loạn có liên quan đến các epitope acid amin cụ thể. Các triệu chứng của rối loạn liên quan đến gluten là đau quặn bụng, tiêu chảy, đầy hơi, buồn nôn, thiếu sắt anemi và trào ngược dạ dày thực quản. Bệnh celiac là một trong những rối loạn liên quan đến gluten nhiều nhất, nhưng không phổ biến. Các trình tự phản ứng miễn dịch liên quan đến celiac là α-gliadin, ω-gliadin/C-hordein và B-hordein.
Phương pháp hạn chế các rối loạn liên quan đến gluten là tuân theo chế độ ăn không chứa gluten. Tuy nhiên, việc hạn chế sử dụng ngũ cốc có chứa gluten khỏi chế độ ăn uống sẽ có thể dẫn đến thiếu hụt một số chất dinh dưỡng (vitamin và chất xơ, giảm mức độ sắt, folate, kẽm và magiê). Để bổ sung các chất dinh dưỡng và vi lượng này cần tăng các loại đậu, trái cây và rau quả trong khẩu phần ăn hàng ngày hoặc sử dụng một số loại thực phẩm chức năng như bổ sung enzyme uống, tức là proteinase từ hạt lúa mạch nảy mầm, từ viên nang Sphingomonas, prolyl-endopeptidase có nguồn gốc từ Aspergillus niger, chất kết dính polymer…, mỗi chất có thể loại bỏ tác dụng gây độc miễn dịch của peptide gluten.
3. Phương pháp xác định gluten
Xác định gluten trong thực phẩm để đảm bảo an toàn cho những người bị bệnh celiac. Phương pháp để xác định gluten được mô tả trong tiêu chuẩn Codex Alimentarius cho thực phẩm để sử dụng chế độ ăn uống, đặc biệt cho những người không dung nạp gluten. Theo phương pháp này, xác định gluten là xét nghiệm hấp thụ miễn dịch liên kết enzyme (ELISA) dựa trên phương pháp Mendez. Các peptide độc hại có trong cấu trúc của gluten được nhận ra bởi kháng thể đơn dòng R5. Tuy nhiên, kỹ thuật này có một số hạn chế, đặc biệt là đối với việc xác định gluten trong thực phẩm thủy phân, chẳng hạn như dịch chiết malt đại mạch và bia. Một phương pháp thích hợp hơn để phát hiện gluten trong các sản phẩm lên men hoặc peptide thủy phân một phần của gluten (ví dụ như trong bia) là sắc ký lỏng khối phổ song song (LC-MS/MS). Phương pháp này có độ nhạy cao, có thể phát hiện protein/peptide mà kỹ thuật miễn dịch không phát hiện. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi thiết bị và hóa chất đắt tiền.
Trong một nghiên cứu được thực hiện bởi Colgrave, các loại bia khác nhau (bia làm từ lúa mạch và loại bỏ gluten) đã được LC-MS/MS phân tích để xác định hàm lượng gluten và các peptide thủy phân. Số lượng peptide có nguồn gốc gluten cao hơn đã được phát hiện bởi LC-MS/MS trong bia gluten thấp được xử lý bằng prolyl-endopeptidase (PEP) để loại bỏ gluten, so với phương pháp ELISA. Một số loại bia đã cho kết quả mức gluten gần như bằng không bởi phương pháp ELISA nhưng lại cho kết quả cao hơn khi phân tích bằng phương pháp MS trên cùng một loại bia.
4. Quy định về thực phẩm và bia không chứa gluten
Theo tiêu chuẩn của Hiệp hội Coeliac châu Âu (AOECS) một sản phẩm thực phẩm được gọi là "không chứa gluten" nếu không chứa các loại ngũ cốc như lúa mì, lúa mạch đen, lúa mạch, yến mạch… hoặc được xử lý để loại bỏ gluten dưới mức 20 mg/kg. Quy định của châu Âu về các yêu cầu cung cấp thông tin cho người tiêu dùng về hàm lượng của gluten trong thực phẩm, nếu một sản phẩm thực phẩm công bố "không chứa gluten" khi hàm lượng gluten nhỏ hơn 20 ppm. Nếu công bố "gluten rất thấp" thì hàm lượng gluten phải nhỏ hơn 100 ppm.
Thị trường bia không chứa gluten ước tính đạt 651,6 triệu USD trong giai đoạn (2018 - 2023). Theo dự báo đến năm 2027, thị trường bia không chứa gluten dự kiến sẽ tăng trưởng với tốc độ hàng năm là 9,2%, nguyên nhân do tỷ lệ mắc bệnh celiac ngày càng tăng và người tiêu dùng chú ý nhiều hơn đến việc ngăn ngừa các bệnh liên quan đến gluten cũng như muốn thử các sản phẩm mới. Để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, hiện nay có nhiều sản phẩm bia không chứa gluten khác nhau trên thị trường. Quá trình đổi mới công nghệ sản xuất tập trung vào việc cải thiện các khía cạnh dinh dưỡng và cảm quan của sản phẩm bia không chứa gluten. Tuy nhiên, chi phí để sản xuất bia không chứa gluten cao hơn so với bia thông thường là hạn chế chính của thị trường bia không chứa gluten.
5. Các phương pháp sản xuất bia không chứa gluten
Đối với bia thông thường, malt đại mạch không được thay thế hơn 40% bằng nguyên liệu chứa tinh bột trong thành phần dịch thủy phân. Do đó, nếu chỉ sử dụng ngũ cốc không chứa gluten hoặc thay thế hơn 40% malt đại mạch làm nguyên liệu, sản phẩm chỉ nên gọi là "đồ uống có cồn". Trong công nghệ sản xuất bia, lúa mạch sẽ trải qua các công đoạn ngâm, nảy mầm, sấy khô, tách mầm rễ để thành malt đại mạch. Trong quá trình này, hàm lượng gluten sẽ giảm một phần ở quá trình nảy mầm do sự thay đổi thành phần và cấu trúc của hạt. Malt đại mạch tiếp tục trải qua các giai đoạn thủy phân, lọc tách bã, đun sôi với hoa houblone, lắng trong, lên men. Gluten sẽ được loại bỏ một phần ở quá trình đun sôi với hoa houblone và lắng trong do hình thành các kết tủa chứa các protein-polyphenol, một phần sẽ được loại bỏ ở quá trình lên men do sự hình thành các acid dẫn đến pH môi trường lên men giảm qua đó làm tăng kết tủa protein-polyphenol. Tuy nhiên, một tỷ lệ nhỏ gluten vẫn còn trong sản phẩm bia. Đây là lý do tại sao, trong những năm qua, các phương pháp khác nhau đã được sử dụng để làm giảm hàm lượng gluten trong sản phẩm bia.
Hiện nay, phương pháp chính để sản xuất bia không chứa gluten là: sử dụng ngũ cốc không chứa gluten hoặc giả ngũ cốc (gọi là bia không chứa gluten), xử lý bằng enzyme trong hoặc sau quá trình lên men (gọi là bia đã loại bỏ gluten). Cần lưu ý chỉ có bia không chứa gluten mới chắc chắn an toàn cho người bị bệnh celiacs vì không có dấu vết của gluten từ đầu đến cuối quá trình sản xuất bia. Bên cạnh đó, bia đã loại bỏ gluten có thể không an toàn cho người bị bệnh celiacs, vì sau khi xử lý bằng enzyme, một số mảnh protein có thể vẫn còn trong sản phẩm gây ra phản ứng dị ứng. Theo thống kê trên web về các loại bia không hoặc có hàm lượng gulten thấp trên thế giới, hiện có 185 nhà máy ở 24 quốc gia sản xuất các dòng sản phẩm này. Các nhà máy bia của mỗi quốc gia được phân loại theo phương pháp sản xuất: không chứa gluten trong thành phần nguyên liệu hoặc vẫn sử dụng các loại nguyên liệu có chứa gluten, chẳng hạn như malt đại mạch, sau đó loại bỏ gluten bằng cách dùng enzyme. Các nhà máy bia ở Mỹ sản xuất chủ yếu bằng phương pháp không dùng gluten trong thành phần nguyên liệu, ở Anh thường sử dụng phương pháp enzyme là chủ yếu. Theo thống kê, 62,16% nhà máy bia sản xuất theo phương pháp không dùng nguyên liệu chứa gluten, trong khi 37,84% bằng phương pháp loại bỏ gluten bằng enzyme. Bảng 1 trình bày sự phân bố của các nhà máy bia trên thế giới và phương pháp sản xuất bia không chứa gluten hoặc loại bỏ gluten.
Bảng 1. Các nhà máy bia sản xuất bia có hàm lượng gluten thấp hoặc không chứa gluten [1,2]
Số thứ tự |
Tên quốc gia |
Sử dụng nguyên liệu không chứa gluten hoặc thay thế một phần |
Sử dụng nguyên liệu thông thường nhưng loại bỏ gluten bằng enzyme |
1 |
MỸ |
33 |
10 |
2 |
Ý |
33 |
Không có dữ liệu |
3 |
Anh |
3 |
27 |
4 |
Tây Ban Nha |
3 |
7 |
5 |
Pháp |
6 |
2 |
6 |
Bỉ |
6 |
2 |
7 |
Đức |
6 |
2 |
8 |
Canada |
7 |
Không có dữ liệu |
9 |
Đan Mạch |
Không có dữ liệu |
4 |
10 |
Scotland |
Không có dữ liệu |
4 |
11 |
Úc |
3 |
Không có dữ liệu |
12 |
Mexico |
2 |
1 |
13 |
Argentina |
3 |
Không có dữ liệu |
14 |
Áo |
2 |
1 |
15 |
Ireland |
1 |
2 |
16 |
New Zealand |
3 |
Không có dữ liệu |
17 |
Chile |
2 |
Không có dữ liệu |
18 |
Ba Lan |
Không có dữ liệu |
2 |
19 |
Phần Lan |
1 |
1 |
20 |
Cộng hòa Séc |
Không có dữ liệu |
2 |
21 |
Israel |
1 |
Không có dữ liệu |
22 |
Brasil |
Không có dữ liệu |
1 |
23 |
Na Uy |
Không có dữ liệu |
1 |
24 |
Holland |
Không có dữ liệu |
1 |
5.1. Phương pháp sử dụng ngũ cốc không chứa gluten hoặc thay thế một phần bằng ngũ cốc không chứa gluten
Các loại ngũ cốc chính được sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất bia không chứa gluten là lúa (gạo), ngô, yến mạch, kiều mạch… Mỗi loại có nguồn gốc thực vật khác nhau, tính chất công nghệ khác nhau, cấu trúc và hàm lượng phân tử tinh bột, tỷ lệ amyloza và amylopectin, hoạt tính enzyme, nhiệt độ hồ hóa khác nhau dẫn đến thay đổi hàm lượng đường lên men được, ảnh hưởng đến hiệu suất lên men bia. Các thông số kỹ thuật của một số loại ngũ cốc dùng trong sản xuất bia được trình bày trong Bảng 2.
Bảng 2. Các thông số kỹ thuật của một số loại ngũ cốc dùng trong sản xuất bia
Loại ngũ cốc |
Nhiệt độ hồ hóa (0C) |
Thời gian hồ hóa (phút) |
Khả năng thủy phân (0WK) |
Chỉ số Kolbach (%) |
Hiệu suất thủy phân (% chất khô) |
Hàm lượng rượu (%v/v) |
Độ bền bọt (giây) |
Đại mạch |
58 - 66 |
10 - 15 |
200 -416 |
34 - 45 |
76 - 88 |
3,65 -5,32 |
228 -363 |
Yến mạch |
52 - 62 |
15 |
82 - 124 |
30 - 37 |
62,1 |
4,58 -5,25 |
150 |
Kiều mạch |
65 - 72 |
> 20 |
72 |
28 - 32 |
61,9 - 65,3 |
3,79 -4,7 |
|
Lúa (gạo) |
67 - 91 |
> 30 |
19 - 62 |
15 - 39 |
64,3 - 77,8 |
3,63 -5,12 |
157 -182 |
Ngô |
62 - 80 |
55 |
77 |
32 - 33 |
68 - 68.8 |
3,6 |
75,6 |
Ghi chú:
(°WK): Windisch-Kolbach là lượng maltose được tạo ra bởi 100g đại mạch trong 30 phút tại 20°C.
Chỉ số Kolbach là tỷ lệ protein tan trong dịch thủy phân so với tổng lượng protein có trong matl đại mạch, được biểu diễn dưới dạng phần trăm.
5.1.1. Yến mạch
Yến mạch (Avena sativa) được sản xuất chủ yếu ở Nga, Canada và Mỹ. Loại ngũ cốc này có hoạt tính α-amylase, hiệu suất thủy phân và nhiệt độ hồ hóa thấp hơn đại mạch. Do đó, nếu sản xuất bia với 100% yến mạch thì hàm lượng chiết xuất thấp, hàm lượng β-glucans và protein cao, giá trị pH cao và nồng độ cồn thấp, ngoài ra do lượng axit béo không bão hòa cao nên có mùi ôi thiu. Bia yến mạch có vị đắng, do sự hiện diện của acid béo hydroxyl chuỗi dài và ôi, liên quan đến aldehyd, ketone và rượu dễ bay hơi.
5.1.2. Lúa (gạo)
Lúa (gạo) (Oryza sativa) là một trong những thực phẩm chủ yếu được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới, đặc biệt là ở châu Á. Do hàm lượng tinh bột cao (khoảng 70% -75%), hàm lượng nitơ thấp, gạo là nguyên liệu phụ thích hợp để sản xuất bia. Nhiệt độ lý tưởng cho các enzyme thủy phân tinh bột trong gạo là 650C đối với β-amylase và 740C với α-amylase. Malt từ lúa (gạo) chứa hàm lượng maltotetraose, maltopentaose và maltohexaose cao hơn lúa mạch. Nhưng hàm lượng axit béo tự do không bão hòa cao nên gạo dễ bị oxy hóa hơn gây mùi ôi thiu, không phù hợp làm nguyên liệu chính trong sản xuất bia.
5.1.3. Ngô
Ngô (Zea mays) được trồng rộng rãi, chỉ đứng sau lúa mì trong tổng diện tích sản xuất và thứ hai sau gạo về số lượng sản xuất. Ngô được sử dụng như là chất bổ trợ trong quá trình sản xuất bia để cải thiện chất lượng bia vì nó là một nguồn carbohydrate tốt hữu ích cho men. Ngô có nhiệt độ hồ hóa tinh bột cao, hoạt tính α-amylase, β-amylase thấp hơn malt lúa gạo. Các thành phần thành tế bào nội nhũ chính trong ngô là arabinoxylan không bị thủy phân. Việc bổ sung 10% và 20% bột ngô để phân tích ảnh hưởng đối với quá trình sản xuất bia và chất lượng bia cho thấy độ màu của sản phẩm giảm, Dimethyl sulphide giảm, hàm lượng protein không bị thủy phân tăng lên, nồng độ cồn thấp, pH khoảng 4,5. Để kích thích việc sử dụng ngô trong sản xuất bia là sử dụng các enzyme ngoại sinh để cải thiện quá trình thủy phân.
5.1.4. Kiều mạch
Kiều mạch (Fagopyrum esculentum) chứa hàm lượng chất chống oxy hóa cao (rutin, glycoside flavonoid), một lượng lớn khoáng chất, axit béo không bão hòa, hàm lượng chất xơ cao và protein có giá trị sinh học cao. Hàm lượng tinh bột cao vì vậy được sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất bánh mì, mì ống và bia. Tuy nhiên, hoạt tính amylolytic, năng suất thủy phân thấp, độ nhớt cao nên khó lọc trong, hàm lượng glucose trong mạch nha kiều mạch cao gấp 3-5 lần so với maltose ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa của nấm men.
5.2. Phương pháp sử dụng enzyme để loại bỏ gluten trong bia
Việc sử dụng ngũ cốc không chứa gluten trong sản xuất bia ảnh hưởng không tốt đến mùi thơm, hương vị và các thông số cảm quan khác của bia, do đó đã có một số nghiên cứu về phương pháp sử dụng enzyme để loại bỏ gluten trong bia.
5.2.1. Dùng enzyme Peptidase từ nấm mốc
Peptidase là enzyme được sử dụng để loại bỏ gluten, trong đó Prolyl-endopeptidase là các enzyme được sử dụng nhiều nhất để ổn định bia vì chúng có thể phân tách peptide ở phía carboxyl của dư lượng proline và do đó ngăn ngừa sự hình thành phức hợp protein-polyphenol. Những enzyme này được chiết xuất từ quá trình chuyển hóa vi sinh vật, đặc biệt là từ nấm A. niger hoặc A. oryzae. Các enzyme này thường được thêm vào lúc bắt đầu lên men, chủng loại bỏ các epitope gluten sinh miễn dịch, dẫn đến hàm lượng gluten trong bia nhỏ hơn 20 ppm.
5.2.2. Dùng enzyme Transglutaminase vi sinh vật
Enzyme Transglutaminase vi sinh vật được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp thực phẩm để cải thiện kết cấu, độ đàn hồi, lưu biến và các thuộc tính chất lượng khác của các sản phẩm thực phẩm. Chúng xúc tác hai loại phản ứng: khử ẩm và chuyển hóa, bằng cách thay đổi cấu trúc protein và bằng cách thay đổi tính sinh miễn dịch của peptide gluten. Theo một số nghiên cứu khoảng 92,5 g/hL có thể làm giảm hàm lượng gluten dưới 5 ppm.
5.2.3. Dùng enzyme Peptidase từ ngũ cốc nảy mầm
Các enzyme được chiết suất từ quá trình nảy mầm lúa mạch có thể làm giảm các peptide. Tuy nhiên, các enzyme chiết xuất có hoạt tính thấp hơn các enzyme tinh khiết và chúng cũng rất nhạy cảm với nhiệt độ cao và hàm lượng ethanol.
5.3. Loại bỏ gluten bằng phương pháp hấp phụ
Việc sử dụng một số chất hấp phụ kết hợp với quá trình lọc để loại bỏ gluten trong bia được sử dụng như một biện pháp thay thế phương pháp sử dụng enzyme. Các chất hấp phụ thường được sử dụng trong sản xuất bia đó là:
Silica Gel: Silica gel chứa một mạng lưới lỗ mao quản, được bao phủ bởi các nhóm silicon (Si-OH), có ái lực lớn với dư lượng prolamine. Bổ sung silica gel trong quá trình lên men có thể làm giảm gluten dưới 20 ppm mà không làm thay đổi hiệu suất lên men. Tuy nhiên, hợp chất này gây giảm polysacarit, cản trở quá trình lọc, nhưng, so với xử lý enzyme, nó không cản trở quá trình ổn định bia ở giai đoạn lên men phụ.
Acid tannin: Acid tannin là hỗn hợp các tannin thủy phân được chiết xuất từ thực vật. Chúng được sử dụng trong sản xuất bia như chất ổn định bia, bởi vì chúng tạo thành một phức hợp không hòa tan với protein/polypeptide, sau đó được loại bỏ bằng cách lọc hoặc lắng do đó cũng giúp giảm gluten. Tuy nhiên, so với silica gel, acid tannin làm giảm nồng độ hordein.
Polyvinylpolypyrrolidone: (PVPP) cũng được sử dụng làm chất ổn định keo bia. Nó hấp thụ các polyphenol. Sau đó, các phức hợp được loại bỏ bằng cách lọc.
6. Kết luận
Một số người mắc bệnh celiacs không sử dụng được bia thông thường do trong thành phần của bia chứa gluten. Do đó, cần phải sản xuất bia không chứa gluten để đáp ứng nhu cầu thị trường. Mục đích của bài nghiên cứu này là cung cấp tóm tắt về các cách tiếp cận khác nhau để sản xuất bia không chứa gluten. Những phương pháp này gồm phương pháp sử dụng ngũ cốc không chứa gluten hoặc thay thế một phần đại mạch bằng ngũ cốc không chứa gluten, sử dụng enzyme để chuyển hóa gluten trong quá trình lên men, loại bỏ gluten bằng phương pháp hấp phụ trong hoặc sau quá trình lên men.
Phương pháp sử dụng ngũ cốc không chứa gluten rất an toàn để sản xuất bia không chứa gluten vì không có gluten trong quá trình sản xuất. Một số loại nguyên liệu được sử dụng có yến mạch, kiều mạch, lúa (gạo) và ngô. Tuy nhiên, khi sử dụng các nguyên liệu này để sản xuất bia sẽ gặp một số khó khăn như nhiệt độ hồ hóa cao, các thông số cảm quan của bia chưa được tốt. Việc thay thế một phần đại mạch bằng các ngũ cốc không chứa gluten cũng được đề xuất nhưng hàm lượng gluten vẫn tồn tại trong sản phẩm.
Phương pháp sử dụng enzyme gọi là bia loại bỏ gluten. Sử dụng đại mạch để nấu bia nhưng trong quá trình lên men bổ sung các enzyme peptidase từ nấm mốc, enzyme peptidase từ ngũ cốc nảy mầm hoặc enzyme transglutaminase từ vi sinh vật để loại bỏ gluten. Hiện nay, enzyme Prolyl-endopeptidase là enzyme được sử dụng nhiều nhất trong quá trình sản xuất bia vì nó tạo ra một loại bia có đặc tính cảm quan không khác nhiều so với bia truyền thống ngoại trừ độ sự ổn định của bọt, một thuộc tính bị ảnh hưởng bởi tổng hàm lượng protein. Tuy nhiên, vẫn còn một số nghi ngờ về việc tiêu thụ bia loại bỏ gluten đối với người bị bệnh celiacs, bởi vì các peptide độc hại gluten có thể vẫn còn trong sản phẩm cuối cùng.
Phương pháp loại bỏ gluten bằng cách dùng các chất hấp phụ như Silica Gel, Acid tannin hoặc Polyvinylpolypyrrolidone. Các chất này được sử dụng trong sản xuất bia như chất ổn định bia, bởi vì chúng tạo thành một phức hợp không hòa tan với protein/polypeptide hoặc hấp thụ các polyphenol, sau đó được loại bỏ bằng cách lọc, do đó cũng giúp giảm gluten.
Bảng 3. Ưu và nhược điểm của một số phương pháp sản xuất bia không chứa gluten hoặc loại bỏ gluten
Phương pháp |
Ưu điểm |
Nhược điểm |
Sử dụng ngũ cốc không chứa gluten |
Hoàn toàn không có gluten trong nguyên liệu thô và trong sản phẩm bia. |
- Hiệu suất thủy phân thấp. - Nhiệt độ hồ hóa cao. - Cần bổ sung enzyme để hỗ trợ quá trình thủy phân. - Đặc điểm cảm quan khác với bia truyền thống. |
Sử dụng enzyme |
- Dễ dàng bổ sung trong quá trình sản xuất. - Chất lượng cảm quan tương đương bia truyền thống. |
- Độ ổn định của bọt kém hơn bia truyền thống. - Gây cản trở cho quá trình lọc trong bia. |
Dùng các chất hấp phụ |
Thường được sử dụng làm tăng độ trong của sản phẩm bia.
|
- Giảm hàm lượng gluten thấp hơn so với phương pháp enzyme. - Ảnh hưởng nhẹ đến mùi của sản phẩm bia |
Tài liệu tham khảo:
Viveresenzaglutine (2018). Gluten-free beer - Complete guide to choosing the best gluten-free beer. Available at: https://viveresenzaglutine.com/gluten-free-beer/.
Best Gluten Free Beer Brands - 2024 List. Available at: https://bestglutenfreebeers.com/gluten-free-beer-brands-2015-list/
Catassi C., Fabiani E., Iacono G., D’Agate C., Francavilla,R., Biagi F., Volta U., Accomando S., Picarelli A., De Vitis I. (2007). A prospective, double-blind, placebo-controlled trial to establish a safe gluten threshold for patients with celiac disease. American Journal of Clinical Nutrition, 85, 160-166.
Panda R., Garber E.A.E (2019). Detection and quantitation of gluten in fermented-hydrolyzed foods by antibody-based methods: Challenges, progress, and a potential path forward. Front Nutrition, 1-12.
Colgrave M.L., Byrne K., Howitt C.A. (2017). Liquid Chromatography-Mass Spectrometry Analysis Reveals Hydrolyzed Gluten in Beers Crafted to Remove Gluten. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 65, 9715-9725.
Di Cairano M., Condelli N., Caruso M.C., Marti A., Cela N., Galgano F. (2020). Functional properties and predicted glycemic index of gluten free cereal, pseudocereal and legume flours. Lebensmittel-Wissenschaft & Technologie-Food Science, 133.
Humia B.V., Santos K.S., Barbosa A.M., Sawata M., da Costa Mendonça M., Padilha F.F. (2019). Beer Molecules and Its Sensory and Biological Properties: A Review. Molecules, 24, 1568.
Mayer H., Ceccaroni D., Marconi O., Sileoni V., Perretti G., Fantozzi P. (2016). Development of an all rice malt beer: A gluten free alternative. Lebensmittel-Wissenschaft & Technologie-Food Science, 67, 67-73.
Prestes D.N., Spessato A., Talhamento A., Gularte M.A., Schirmer M.A., Vanier N.L., Rombaldi C.V. (2019). The addition of defatted rice bran to malted rice improves the quality of rice beer. Lebensmittel-Wissenschaft & Technologie-Food Science, 112, 108262.
Marconi O., Rossi S., Galgano F., Sileoni V., Perretti G. (2016). Influence of yeast strain, priming solution and temperature on beer bottle conditioning. Journal of the Science of Food and Agriculture, 96, 4106-4115.
Kang C., Yu X.W., Xu Y. (2015). Cloning and expression of a novel prolyl endopeptidase from Aspergillus oryzae and its application in beer stabilization. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 42, 263-272.
Watson H.G., Vanderputten D., Van Landschoot A., Decloedt A.I. (2019). Applicability of different brewhouse technologies and gluten-minimization treatments for the production of gluten-free (barley) malt beers: Pilot- to industrial-scale. Journal of Food Engineering, 245, 33-42.
Aaron L., Torsten M. (2019). Microbial transglutaminase: A new potential player in celiac disease. Journal of Clinical Immunology, 199, 37-43.
Knorr V., Kerpes R., Wieser H., Zarnkow M., Becker T., Koehler P. (2016). Production and application of barley malt extract with high peptidase activity for the degradation of gluten in wort. European Food Research and Technology, 242, 585-597.
Benítez E.I., Acquisgrana M.R., Peruchena N.M., Sosa G.L., Lozano J.E. (2016). Effects of silica gel on reduction in gluten during several beer brewing stages. Journal of Food Science and Technology, 51, 920-928.
Collin P., Thorell L., Kaukinen K., Mäki M (2004). The safe threshold for gluten contamination in gluten-free products. Can trace amounts be accepted in the treatment of coeliac disease?. Alimentary Pharmacology & Therapeutics, 19, 1277-1283.
Van Landschoot A. (2011). Gluten-free barley malt beers. Cerevisia, 36, 93-97.
Gluten-free or low gluten beer brewing: An overview
Phan Vinh Hung
Ho Chi Minh City University of Industry and Trade
Abstract:
Celiac disease is an autoimmune disorder of the small intestine triggered by gluten ingestion, requiring affected individuals to adhere to a strict gluten-free diet. Traditional beer, one of the most widely consumed beverages worldwide, is unsuitable for individuals with celiac disease due to its high gluten content, typically exceeding 20 ppm. The growing market demand for gluten-free beer has driven innovation in production methods. This article reviews key approaches to producing gluten-free or low-gluten beer, including the use of gluten-free grains, enzymatic reduction of gluten during fermentation, and the application of adsorbents to remove gluten post-fermentation. These methods highlight the potential for expanding beer options for gluten-sensitive consumers while maintaining quality and taste.
Keywords: beer, gluten-free beer, low-gluten beer, brewing.
[Tạp chí Công Thương - Các kết quả nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ, Số 3 tháng 1 năm 2025]