Beta glucan là chuỗi phân tử glucoza mạch dài liên kết 1,3 và liên kết 1,4. Các liên kết beta làm cho phân tử glucoza không tạo mạch xoắn như amyloza mà là chuỗi dài mở rộng. Beta glucoza có trong thành tế bào nội nhũ của hạt đại mạch, nó kết hợp chặt chẽ với pentosan tạo nên một cấu trúc bền vững.

 

Beta glucan và pentosan có cấu trúc rất khác nhau và ảnh hưởng quan trọng đến quá trình sản xuất bia. Có rất nhiều yếu tố, đặc biệt là yếu tố kéo dài mạch beta glucan dẫn đến việc hình thành tạo gel beta glucan gây ra hiệu ứng bất lợi cho quá trình lọc hèm và lọc bia thành phẩm. Do đó trong quá trình sản xuất bia cần lưu ý đến hàm lượng beta glucan.

 

Gjetsen phát hiện ra các beta glucan tích tụ ở lưới lọc bia, đồng thời cũng mở ra hướng tái sử dụng các chất này.

 

Giáo sư Preece ( Heriot-Watt College, Edinburgh) là người có nhiều thành tựu trong nghiên cứu về beta glucan. Trong phần lớn các nghiên cứu của ông về bản chất của hemicellose, nhiều kết quả vẫn là thành tựu mới nhất cho tới nay. Với phương pháp vật lý có thể phân biệt được cellulose, hemicellulose. Cellulose chỉ có beta 1,4 glucan, còn hemicellulose chưa pentosan với các tỷ lê 5khac 1nhau. Vì vậy, cellulose không tan trong nước, hemicellulose tan trong natri hydroxit.

 

 

 

- Kết tủa beta glucan bằng ammoni sulphat : Đây là phương pháp phổ biến để xác định lượng beta glucan trong bã hoặc trong bia. Giáo sư Preece đã nghiên cứu thấy tỉ lệ các carbonhydrate trong dịch từ đại mạch của đại mạch tham gia phản ứng với các nồng độ ammoni sulphat khác nhau. Kết quả cho thấy với nồng độ ammoni sunphat 30%, beta glucan kết tủa tơi 96%. Nếu nồng độ ammoni sulphat càng tăng, nồng độ pentosan cũng tăng theo. Phương pháp này có thể xác định lượng beta glucan trong bã và bia. Tuy nhiên nó chỉ xác định được lượng beta glucan có thể kết tủa trong dịch chiết nên phần lớnlượng beta glucan vẫn không thể xác định.

 

 

+ Tính tổng lương alpha và beta glucan bằng phương pháp thủy phân axit sau đó loại trừ lượng alpha glucan thủy phần bằng enzyme đặc hiệu thủy phân alpha gucan.

Fleming đã từng nghiên cứu phương pháp định lượng theo hướng này với dịch chiết ở  450C. Nghiên cứu chỉ ra cách xác định lượng beta glucan có thể chiết xuất. Nồng độ dịch chiết phụ thuộc vào nhiệt độ chiết.

 

+ Thủy phân beta glucan bằng enzyme đặc hiệu. Phương pháp này hiện tại không thực tế bởi lượng enzyme đặc hiệu hủy phân beta glucan rất ít, khó chiết xuất thành phẩm tinh khởi vì lẫn trong lượng lớn enzyme thủy phân alpha glucan.

 

Các phương pháp định lượng hiện nay đều không chính xác cho nên đòi hỏi phải tìm được phương pháp mới có độ chính xác cao và sử dụng trên diện rộng.

 

 

Trước hết điều cần lưu ý là ở phần này chúng ta chỉ nói đến lượng beta glucan kết tủa bằng ammoni sulphat 30%. Các nhà khoa học tiến hành các nghiên cứu về hàm lượng beta glucan kết tủa trong các giống đại mạch khac 1nhay và đưa ra một số đề nghị trong việc sử dụng đại mạch sản xuất malt.

Đầu tiên, hai nhà nghiên cứu Bourne và Pierce xác định lượng beta glucan kết tủa trong dịch chiết 650C của một số giống đại mạch. Kết quả giống Maris Otter có hàm lượng thấp nhất (1,55%) thích hợp làm nguyên liệu chính còn giống Zephyr có hàm lượng cao nhất (2,55%) dùng làm nguyên liệu phụ trợ.

 

Tuy nhiên, một điểm được nhấn mạnh là các nhà nghiên cứu không đề cập tới chất lượng của malt mà chỉ nêu ra giống đại mạch có chỉ tiêu về hàm lượng beta gulcan thích hợp cho sản xuất malt.

 

Tương tự với Bourne và Pierce, Sparrow và Meredith thực hiện thí nghiệm với dịch chiết đại mạch ở 450C. Kết quả là giống Proctor có nồng độ  rất thấp (0,68%). Họ đặc biệt cho rằng lượng beta glucan trong giống Proctor bị phân giải trong quá trình sản xuất malt nên chúng không hề ảnh hưởng tới chất lương malt.

 

Bên cạnh đó, Schuster, narziss và Kumada cùng nghiên cứu ảnh hưởng của khu vực gieo trồng đối với hàm lượng beta glucan kết tủa từ dịch chiết 400C cùng giống đại mạch nhưng gieo trồng ở khu vực khác nhau thì khác nhau rõ rệt. Người ta đang mong muốn tìm hiểu ảnh hưởng của nồng độ beta glucan đối với malt vè lên men bia qua việc so sánh cùng một giống đại mạch ở các khu vực trồng khác nhau.

 

Preece tiến hành kết tủa beta glucan trong từng phần của đại mạch. Kết quả cho thấy beta glucan tập trung chủ yếu ở thành tế bào nội nhũ ( hạt đại mạch đã tách vỏ). Còn lớp vỏ có hàm lượng pentosan cao.

 

 

Thí nghiệm tiến hành đo hàm lượng beta glucan kết tủa khi thời gian nảy mầm khác nhau. Giống đại mạch được sử dụng là Berac, nảy mầm trong điều kiện thí nghiệm không bổ xung axit gibberellic.

 

Kết quả cho thấy thời gian nảy mầm càng dài, hàm lượng beta glucan kết tủa của bã càng giảm. Do vậy, ảnh hưởng của thời gian nảy mầm còn rõ rệt và mạnh hơn so với sự ảnh hưởng của giống đại mạch.

 

Hai nhà khoa học bathgate và palmer chỉ ra rằng nguyên nhân cản trở quá trình tách bã chủ yếu là sự lắng cạn và kết tụ của các mảnh thành tế bào, hạt tình bột nhỏ cũng như một số protein.

 

Sau khi quan sát trên kính hiển vi điện tử, hình ảnh cho thấy phần nhân của hạt malt sau 5 ngày nảy mầm vẫn tồn tại nhiều mảnh thành  tế bào, mặc dù hầu như cấu trúc nhân đã biến đổi. Công bố gần đây của Palmer nói rằng đã giải quyết  vấn đề biến đổi không đồng nhất trong nhân của hạt malt. Tuy chúng ta không có thời gian kiểm chứng phương pháp nghiền nóng ở 650C của Palmer, nhưng khẳng định đây là một hướng nghiên cứu có triển vọng.

 

 

Beta glucan được phân giải bởi một hệ enzyme có tên như endobeta 1,3 glucanase, endobeta 1,4 glucanase và exo beta glucanase. Các enzyme cùng tham gia xúc tác phản ứng phân giải các phân tử có mạch carbon dài và khối lượng lớn thành các phân tử nhỏ hơn, cuối cùng có thể chuyển hóa thành đường đơn.

 

 

Trả lời câu hỏi này ta có thể đưa kết quả một nghiên cứu của palmer như một minh họa thực tế. Đó là quá trình phân giải tế bào của giống đại mạch Julia chậm hơn so với giống Proctor nhưng nó không đồng nghĩa với hoạt động của endo beta glucanase của Julia kém hơn mà số liệu cho thấy nó còn mạnh hơn của Proctor. Do đó ta không có bằng chứng kết luận rằng tốc độ phân giải tế bào trong quá trình nảy mầm chịu ảnh hưởng bởi lượng beta glucanase.

 

 

Beta glucan là một trong những nhân tố quan trọng đối với hướng phát triển các giống đại mạch mới. Tuy nhiên, hiện nay, chúng ta chưa tìm được phương pháp thích hợp và phổ biến rộng rãi để xác định hàm lượng và chất lượng beta glucan nhằm tìm sự khác biệt của các giống đại mạch khác nhau.

 

Tuy vậy, các phân tích malt thông thường cũng mang lại những thông tin nhất định. Các phân tích này tiến hành trên quy mô phòng thí nghiệm với mức độ biến đổi của malt được xác định. Kết quả thu được phản ánh qua sự khác biệt về chất dịch chiết cũng như độ nhớt của bã malt sau quá trình đường hóa.

 

Phương pháp phân tích trên được áp dụng với nguyên liệu malt từ đại mạch giúp phân biệt giống đại mạch thích hợp làm nguyên liệu chính sản xuất malt. Thí nghiệm của Bourne và Pierce đã chỉ ra ảnh hưởng của giống đại mạch tới hàm lượng beta glucan trong malt. Điều này cũng ảnh hưởng tới hướng phát triển các giống đại mạch mới có hàm lượng beta glucan thích hợp phục vụ một cách hiệu quả trong sản xuất bia.

 

Một trong những thành tựu nổi bật của khoa học công nghệ trong thời gian qua là việc nghiên cứu, lựa chọn các chủng giống đại mạch có thành phần beta glucan thích hợp. Những khám phá về cấu trúc hóa học của những polyme và cơ chế hoạt động của nó đã góp phần nâng cao chất lượng của malt đại mạch ứng dụng trong sản xuất bia.