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[摘 要] 啤酒营养丰富,其多种成分具有保健功能,如电解质、纤维素、多肽类、多糖类、多种有机酸、酚类及酮类物质等。为提高啤酒厂酿造设备利用率,满足啤酒消费旺季的需求,需要对啤酒的发酵过程进行优化,本文着重讨论金属离子、泡沫抑制剂、酵母添加方式等对啤酒发酵的影响。
[关键词] 啤酒 金属离子 泡沫抑制剂 酵母添加方式
1.金属离子对啤酒发酵的影响
1.1 概述
啤酒酵母的代谢活动离不开金属离子的参与,比如Mg2+;有些对酵母特性如凝聚性有着大的影响,比如Ca2+。那么,认识金属离子对发酵的影响,进而达到控制发酵的进程,使得代谢产物更合理,啤酒风味更协调,将是一个重大的进步。
金属离子对发酵的影响,一般都是通过跨膜运输实现从细胞外到细胞内的输送。这些输送方式可能包括单向运送、协同、同向运送等。在细胞内部被输送到不同的细胞器中,发挥
各自不同的作用。
1.2 实验流程
首先按以下流程对啤酒酵母进行菌体培养:
斜面菌种→取一环新鲜斜面划线分离→挑取理想菌落,5mL培养(20℃,24h)→取100mL,16℃,24h离心,洗涤,备用
依据以下参数测定金属离子对啤酒发酵的影响:
(1)总酸的测定:取20mL发酵液,除气后用0.1mol/L的NaOH滴定到pH=9时所消耗的毫升数进行计算。
(2)酵母细胞的性能评估:取发酵液适当稀释后计数;采用亚甲基蓝和肝糖染色测定死亡率和酵母活性。
(3)双乙酰的测定、原麦汁浓度测定、发酵度测定采用GB_4928—2001所示方法。
1.3 结果与分析
1.3.1 Ca2+浓度对发酵的影响
分别设计Ca2+浓度梯度为30、45、60、75mg/L,测定降糖、双乙酰还原和酵母数的变化,结果见表一。其中双乙酰单位:mg/L;酵母数单位106个/mL;糖度:oP。
从试验中可以看出,ca2+含量为60mg/L时,发酵质量可以得到保证,酵母数比较合理。
1.3.2 Mg2+浓度对发酵的影响
从试验中可以看出,Mg2+含量为20mg/L时发酵性能较好;Mg2+含量15mg/L可以接受。
1.3.3 Na+浓度对发酵的影响
从试验中可以看出,Na+含量为40mg/L发酵指标较好;随着Na+含量的提高,酵母凝聚性能下降,这对强凝集性酵母在一定程度上有积极意义。
1.3.4 K+浓度对发酵的影响
表试验中可以看出,随着K+离子浓度的提高,发酵性能得到改善,双乙酰还原速度加快;当K+離子浓度提高到一定程度,效果就不明显。浓度K+离子会对酵母细胞产生一定的毒性。
1.3.5 复合离子浓度对发酵影响的初步研究
从前述的实验条件,我们选择Ca2+浓度为45mg/L;Mg2+含量为15mg/L;K+含量为80mg/L,Na+20mg/L.实验结果见下图:
图1.复合离子对发酵的影响
复合离子发酵最终结果:发酵度69%,总酸1.4mol/100mL,口感品评优良。
2.添加泡沫抑制剂对啤酒发酵的影响
2.1 概述
添加发酵泡沫抑制剂的作用原理是泡沫抑制剂以微粒的形式,渗入到发酵液泡沫的两气泡之间的液膜中去,并捕获泡沫表面的疏水链端,形成很薄的双分子膜层,再经扩散,层状侵入,从而进一步扩散到气泡泡膜中。由于发酵泡沫抑制剂(聚二甲基硅氧烷) 的表面张力很低,使泡膜的表面张力局部下降,膜壁逐步变薄,被表面张力大的膜层所牵拉,最后导致泡沫的破裂,这是一个物理作用过程。
2.2 实验方案
按照实验方案,以浓度为11.5oP品种进行试验,发酵泡沫抑制剂均于麦汁冷却前5～10min沉淀槽里添加,同时以相同发酵罐形及容积、使用相同原料及酵母的发酵罐,相对提高装液量至81%-82%作为对照样。
检测的指标:a)麦汁浓度b)色度c)总酸d)氨基氮e)苦味值f)挥发成分乙醛、DMS、总酯、高级
2.3 结果与分析:
从以下三个方面评定泡沫抑制剂对啤酒发酵的影响:
<1>:麦汁理化指标:
从试验中可以看出,在沉淀槽添加发酵泡沫抑制对麦汁的理化指标没有影响。
<2>:酵母生长情况:
从研究数据可以看出,试验罐高泡酵母数较对照罐低,酵母增殖倍数相对对照罐约低0.15%～0.25%. 升压l d酵母数相对对照罐也明显低,试验罐酵母泥死亡率明显高,仅从以上数据看,使用泡沫抑制剂,酵母增殖倍数降低,沉降加快,死亡率有所上升,说明其对酵母存在一定影响,而且随着添加量的增加,对酵母的影响也越大。
<3>:发酵液风味品:
从品评情况看,试验罐生青味较明显,协调细腻方面略逊色于对照罐。
3.酵母添加方式对啤酒发酵的影响
啤酒厂的锥形罐发酵一般都是多批麦汁连续追加满一发酵罐,而酵母接种方式有分批添加和一次添加两种。分批添加即每批充氧麦汁中都添加一定量的酵母,然后送人浮选罐,使酵母在这里度过生长停滞期;一次添加,即所有接种酵母集中添加至其中的一批充氧麦汁中,不经过浮选罐,直接送入发酵罐。
由于添加方式不同,发酵罐满罐时的酵母状态是不同的,一次添加时,发酵罐中的所有酵母基本上都处于同步发酵,而分批添加时由于酵母加入的时间间隔,前几批麦汁中添加的酵母边发酵边接受新的麦汁、氧和酵母,因此发酵罐满罐时酵母处于不同的生长繁殖阶段,这一差异性使二者在发酵过程中表现出各自的优势与不足。详见图2,图3。
图2:酵母添加方式对酵母数峰值影响 图3:酵母添加方式有不同双乙酰峰值
综合质量、成本与效益各方面,酵母一次添加,操作方便,酵母起发快,成熟快,有利于缩短酒龄,更能符合低成本高质量的时代要求。
4.总结
啤酒发酵是一个十分复杂的生理生化过程,本文只着重讨论金属离子、泡沫抑制剂、酵母添加方式这三种因素对啤酒发酵的影响。通过以上讨论可知,当复合无机离子的添加量为Ca2+45mg/L;Mg2+含量为15mg/L;K+含量为80mg/L,Na+20mg/L,酵母添加方式为一次添加时啤酒的各项生理指标达到最优,口感最好,而泡沫抑制剂的添加对酵母的生长及啤酒的口感造成一定程度的不利影响,在实际生产中重要注意这一点。■
[关键词] 啤酒 金属离子 泡沫抑制剂 酵母添加方式
1.金属离子对啤酒发酵的影响
1.1 概述
啤酒酵母的代谢活动离不开金属离子的参与,比如Mg2+;有些对酵母特性如凝聚性有着大的影响,比如Ca2+。那么,认识金属离子对发酵的影响,进而达到控制发酵的进程,使得代谢产物更合理,啤酒风味更协调,将是一个重大的进步。
金属离子对发酵的影响,一般都是通过跨膜运输实现从细胞外到细胞内的输送。这些输送方式可能包括单向运送、协同、同向运送等。在细胞内部被输送到不同的细胞器中,发挥
各自不同的作用。
1.2 实验流程
首先按以下流程对啤酒酵母进行菌体培养:
斜面菌种→取一环新鲜斜面划线分离→挑取理想菌落,5mL培养(20℃,24h)→取100mL,16℃,24h离心,洗涤,备用
依据以下参数测定金属离子对啤酒发酵的影响:
(1)总酸的测定:取20mL发酵液,除气后用0.1mol/L的NaOH滴定到pH=9时所消耗的毫升数进行计算。
(2)酵母细胞的性能评估:取发酵液适当稀释后计数;采用亚甲基蓝和肝糖染色测定死亡率和酵母活性。
(3)双乙酰的测定、原麦汁浓度测定、发酵度测定采用GB_4928—2001所示方法。
1.3 结果与分析
1.3.1 Ca2+浓度对发酵的影响
分别设计Ca2+浓度梯度为30、45、60、75mg/L,测定降糖、双乙酰还原和酵母数的变化,结果见表一。其中双乙酰单位:mg/L;酵母数单位106个/mL;糖度:oP。
从试验中可以看出,ca2+含量为60mg/L时,发酵质量可以得到保证,酵母数比较合理。
1.3.2 Mg2+浓度对发酵的影响
从试验中可以看出,Mg2+含量为20mg/L时发酵性能较好;Mg2+含量15mg/L可以接受。
1.3.3 Na+浓度对发酵的影响
从试验中可以看出,Na+含量为40mg/L发酵指标较好;随着Na+含量的提高,酵母凝聚性能下降,这对强凝集性酵母在一定程度上有积极意义。
1.3.4 K+浓度对发酵的影响
表试验中可以看出,随着K+离子浓度的提高,发酵性能得到改善,双乙酰还原速度加快;当K+離子浓度提高到一定程度,效果就不明显。浓度K+离子会对酵母细胞产生一定的毒性。
1.3.5 复合离子浓度对发酵影响的初步研究
从前述的实验条件,我们选择Ca2+浓度为45mg/L;Mg2+含量为15mg/L;K+含量为80mg/L,Na+20mg/L.实验结果见下图:
图1.复合离子对发酵的影响
复合离子发酵最终结果:发酵度69%,总酸1.4mol/100mL,口感品评优良。
2.添加泡沫抑制剂对啤酒发酵的影响
2.1 概述
添加发酵泡沫抑制剂的作用原理是泡沫抑制剂以微粒的形式,渗入到发酵液泡沫的两气泡之间的液膜中去,并捕获泡沫表面的疏水链端,形成很薄的双分子膜层,再经扩散,层状侵入,从而进一步扩散到气泡泡膜中。由于发酵泡沫抑制剂(聚二甲基硅氧烷) 的表面张力很低,使泡膜的表面张力局部下降,膜壁逐步变薄,被表面张力大的膜层所牵拉,最后导致泡沫的破裂,这是一个物理作用过程。
2.2 实验方案
按照实验方案,以浓度为11.5oP品种进行试验,发酵泡沫抑制剂均于麦汁冷却前5～10min沉淀槽里添加,同时以相同发酵罐形及容积、使用相同原料及酵母的发酵罐,相对提高装液量至81%-82%作为对照样。
检测的指标:a)麦汁浓度b)色度c)总酸d)氨基氮e)苦味值f)挥发成分乙醛、DMS、总酯、高级
2.3 结果与分析:
从以下三个方面评定泡沫抑制剂对啤酒发酵的影响:
<1>:麦汁理化指标:
从试验中可以看出,在沉淀槽添加发酵泡沫抑制对麦汁的理化指标没有影响。
<2>:酵母生长情况:
从研究数据可以看出,试验罐高泡酵母数较对照罐低,酵母增殖倍数相对对照罐约低0.15%～0.25%. 升压l d酵母数相对对照罐也明显低,试验罐酵母泥死亡率明显高,仅从以上数据看,使用泡沫抑制剂,酵母增殖倍数降低,沉降加快,死亡率有所上升,说明其对酵母存在一定影响,而且随着添加量的增加,对酵母的影响也越大。
<3>:发酵液风味品:
从品评情况看,试验罐生青味较明显,协调细腻方面略逊色于对照罐。
3.酵母添加方式对啤酒发酵的影响
啤酒厂的锥形罐发酵一般都是多批麦汁连续追加满一发酵罐,而酵母接种方式有分批添加和一次添加两种。分批添加即每批充氧麦汁中都添加一定量的酵母,然后送人浮选罐,使酵母在这里度过生长停滞期;一次添加,即所有接种酵母集中添加至其中的一批充氧麦汁中,不经过浮选罐,直接送入发酵罐。
由于添加方式不同,发酵罐满罐时的酵母状态是不同的,一次添加时,发酵罐中的所有酵母基本上都处于同步发酵,而分批添加时由于酵母加入的时间间隔,前几批麦汁中添加的酵母边发酵边接受新的麦汁、氧和酵母,因此发酵罐满罐时酵母处于不同的生长繁殖阶段,这一差异性使二者在发酵过程中表现出各自的优势与不足。详见图2,图3。
图2:酵母添加方式对酵母数峰值影响 图3:酵母添加方式有不同双乙酰峰值
综合质量、成本与效益各方面,酵母一次添加,操作方便,酵母起发快,成熟快,有利于缩短酒龄,更能符合低成本高质量的时代要求。
4.总结
啤酒发酵是一个十分复杂的生理生化过程,本文只着重讨论金属离子、泡沫抑制剂、酵母添加方式这三种因素对啤酒发酵的影响。通过以上讨论可知,当复合无机离子的添加量为Ca2+45mg/L;Mg2+含量为15mg/L;K+含量为80mg/L,Na+20mg/L,酵母添加方式为一次添加时啤酒的各项生理指标达到最优,口感最好,而泡沫抑制剂的添加对酵母的生长及啤酒的口感造成一定程度的不利影响,在实际生产中重要注意这一点。■