不同大小酵母细胞对啤酒发酵的影响
第33卷第6期
2oo
酿酒
V01.33.Nv.6Nov・,2006
6年11月LIQUOR.MAKING
文章编号:1002—81io(200s)06—0073—04
不同大小酵母细胞对啤酒发酵的影响
于娓娉,林永贤,曾伟峰,贾士儒_
(天津科技大学天津市工业微生物重点实验室生化工程研究室,天津300222)
摘要:采用4株不同大d、的酵母茵进行啤酒发酵,在比较不同大小酵母茵发酵性能的基础上,考察了相应酿
造参数和理化指标的变化;另外,还对啤酒发酵过程中酵母茵大小对啤酒风味物质形成的影响进行了相应的研究。结果发现,不同大小的酵母茵对啤酒发酵的影响存在一定的差异,细胞较小的酵母发酵性能较好,生产
的啤酒高级醇含量相对较高、物理性能好;而细胞偏大的酵母产醋酸酯较多。
关键词:啤酒风味;酵母大小;物性参数;高级醇;醋酸酯中图分类号:TS262.5;TS261.11;TS261.4文献标识码:A酵母菌种是啤酒酿造工业的关键,其生理特性和发酵性能直接影响到啤酒的质量。有研究表明酵母细胞的大小及其生理特性具有一定联系;乙醇乙酰转移酶活性和酯酶活性与
细胞大小相关,细胞越大产生的醋酸酯类越多,而较小的细胞从麦汁中吸收更多的赖氨酸;而且在实际发酵中,使用大酵母比小酵母的最终pH也要高【1.4。
本文应用大小不同的4株酵母,对其生理特性、发酵性能、挥发性风味物质产量及其啤酒物性参数展开研究,探讨了
酵母大小对啤酒发酵的影响。这将对啤酒工业生产选择优良
180℃;气化室温度:150℃;检测器温度:250℃;载气及流速:
氮气lOmI./min;氢气45mL/min;空气:450mI./min,不分流进
样。
1.3.3.2样品的制备取样品5mL倒人20mL顶空进样瓶中,加入0.1mL内标溶液,加密封垫、铝盖压紧。放人进样托盘准备检测。
1.3.4表面张力的测定(圆环法),见参考文献嘲
1.3.5色度的测定见参考文献四1.3.6啤酒酵母的扩大培养
酵母从斜面试管活化培养后,经液体试管、250mL三角瓶、500mL三角瓶的逐级扩培,定时摇动。再经离心洗涤收获
菌种提供良好的依据。
1材料与方法1.1菌种
啤酒酵母(Saccharomyeeseerevlshe):天津科技大学天津
酵母泥用于发酵试验。
1.3.7下面啤酒发酵实验
用于啤酒发酵试验的麦汁需新鲜配制,在煮沸阶段加入酒花浸膏。调节终麦汁浓度。按0.5%的接种量接人酵母泥进
市工业微生物重点实验室保藏。共4株,分别标记为LLS、BF、YJ和BB,其形态大小如表1所示。
1.2培养基
麦芽汁培养基,制作方法见参考文献13]。
行2L发酵。主发酵于IO。C培养箱中进行,10d后前酵结束,调
温至OoC进行后酵。2结果与讨论
2.1不同大小酵母菌株生理特性的比较
1.3实验方法1.3.1生理特性实验
凝聚性的测定、啤酒酵母耐酒精度试验、酵母热死亡温度试验方法见参考文献嗍。1.3.2发酵性能试验
双乙酰的测定、酒精度的测定见参考文献嘲。
发酵度的测定、啤酒酵母发酵速度试验见参考文献嘲。
表1
凝聚性、热死温度、耐酒精度是啤酒酵母的重要生理特性。凝聚性是区别酵母菌的一项重要内容,在生产上具有特殊的重要性。如表2所示,4株啤酒酵母凝聚性略有差异,其中LLS、BF的凝聚值较大,为0.933;BB的凝聚值较小,为0.809。酵母热死温度往往受培养基的含水量和细胞含水量、培养基的pH,培养基中的氮含量、细胞的菌龄、渗透压和是否形成孢子等的影响。啤酒酵母一般在45℃时就停止生命活动,热死亡温度一般为50一54℃r7】。从表2可以看出YJ和u§两株啤
酒酵母的热死亡温度为51℃,而BF、BB为52℃。4种啤酒酵
啤酒酵母形态大小
母的热死亡温度基本都在正常范围内。不同酵母菌株的耐酒
1.3.3啤酒挥发性风味物质的测定(采用气相色谱法测定)1.3.3.I色谱条件柱温:起始温度为50。C,程序升温,终温
收稿日期:2006—09—13
精度差异(表1)不大,仅BF的耐酒精度稍小,在11%Ⅳ01)时
就不能生长了。基于以上,酵母凝聚性、耐酒精度、热死温度与
酵母尺寸大小不存在明显的相关性。
2,2不同大小的啤酒酵母茵株发酵性能的比较
酵母的发酵度是酵母质量好坏的一项重要评价指标。制
作者简介:于娓娉(1979一),女,在职硕士研究生,发酵工程专业。
。通讯作者:贾士儒Tel:022-60270012
万方数据
・
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・
第六期
酿
||
酒
酵速度较高。
_
i
L||
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造不同类型的啤酒,需要不同发酵度的酵母,发酵度应该有一
个相对恒定的值m。在菌种选育中,应选择发酵度较高的酵母。图1是不同大小啤酒酵母发酵度的比较,由此可以看出最大
||6
||
||
的酵母us发酵度最低,而最小的酵母BB发酵度最高,这说明酵母细胞大小与其发酵度存在相关性。分析认为,较小的细胞比表面积较大,对胞内外物质的渗透力较强,因此酵母对发
酵液中营养物质的同化力高。
表2
啤酒酵母菌生理特性的}b较
d
目
5
}4
:3
iil
2岢一粒1
O12345678910
时问,d
图3发酵液中酵母数量的变化
双乙酰形成及还原速率也是评价啤酒酵母发酵性能的一
项重要指标。研究表明,在众多影响啤酒风味成熟的物质中双
乙酰是关键,因而被认为是衡量啤酒成熟与否的决定性指标。啤酒中双乙酰味阈值较低,优质啤酒双乙酰阈值为o.1mg/L【9】。啤酒酵母关于双乙酰的代谢网络如图3所示。双乙酰前体物
质oc一乙酰乳酸是主发酵过程中酵母繁殖阶段由丙酮酸和活性乙醛在合成缬氨酸的过程中形成的,一部分o【一乙酰乳
●
:
酸渗透到胞外后被氧化为双乙酰,随后由酵母还原成乙偶姻,
.|l
图1不同大小啤酒酵母发酵度比较
不同的酵母双乙酰形成及还原情况不阿nl。在接菌量相同的
情况下,4株酵母关于双乙酰的形成及还原情况如图4所示,
细胞较大的酵母LLs出现峰值较晚,且峰值较高,而发酵结
束LLS发酵液中双乙酰含量最高,而细胞较小的酵母YJ、BB相对峰值较低、峰值出现时间较早,且最终发酵液中双乙酰含
量也低。由于双乙酰是在酵母合成缬氨酸时生成,故双乙酰形成速率受酵母繁殖状况影响。对照图3、图5发现酵母峰值出
现时间与双乙酰峰值出现时间相同,而发酵后期由于酵母的沉降,双乙酰还原速率也会随之下降,较小酵母凝聚值小(表
啤酒酵母的发酵速度与环境条件(麦芽汁成分、发酵温度、通风条件、发酵容器等)有密切的关系,工业生产中酵母的发酵速度越快越好Isl。在相同的实验条件下,对大小不同的4
株菌的发酵速度展开研究,其结果如图2所示。大小不同的酵母菌发酵速度有一定的差异,细胞最小的酵母BB发酵速度
2),发酵液中悬浮的酵母数量也会较多,因此对双乙酰的还原速率也会高于其它酵母。
丙酮酸
+
最陕,YJ次之,而细胞最大的酵母LLs发酵速度最低,这与酵
母的发酵度相对应。
32lO98
7
———◆n一乙酰乳酸——卜缬氨酸
活性乙醛
垮
还原酶
I.2l
1.0墨
d一乙酰乳
黢脱羧酶
(快)
双乙酰——————◆乙偶姻——————◆2.3一丁二醇
图4双乙酰代谢网络
6543
O
l
23456789lO
—●r—U§—●●一BF—,■一YJ+BB
图2不同大小啤酒酵母发酵速度比较
啤酒酵母发酵度及发酵速度的高低与发酵液中酵母数
时间,d
蔷慧
|荽此
O
量的多少也存在一定的关系,追踪4株酵母在发酵过程中的繁殖状况,结果如图3,在接菌量相同的情况下细胞较小的酵母BB生长速率较快,而细胞较大的酵母繁殖速率较低,且同时期较小酵母发酵液中菌体数较高。因此小酵母发酵度及发
---&--LLS--41.-.-BF---dk'--YJ---O---BB
图5双乙酰变化曲线
万方数据
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第六期于娓娉,等:不同大小酵母细胞对啤酒发酵的影响
2.3不同大小啤酒酵母对啤酒风味物质含量的影响
啤酒中的挥发性风味物质是构成啤酒风味的主要成分,同的生产条件下,高发酵度的菌种倾向于形成较多的高级醇…】。由于BB的真正发酵度略高于其它几株菌,从表中可以看
出BB异戊醇、异丁醇的形成量均高于其它几株菌,而越大的
以高级醇、酯类物质等挥发性风味物质为主。为研究酵母大小对啤酒风味的影响,分别检测了4株菌酿造的啤酒中风味物
质的含量,结果如表3所示。
酵母,啤酒中高级醇含量越低。正丙醇不同于上述两种高级
醇,其生成量与酵母菌大小关系不大。
高级醇的生成量与酵母菌种及啤酒生产工艺相关,在相
表3
啤酒中挥发性风味物质的含量
挥发I生酯类物质是构成啤酒风味的重要成分,其含量的
多少除受啤酒生产工艺影响外,还受酵母酯酶活性及酰基辅
6(a)是发酵过程中发酵液pH的变化图,从图上可以看出不同酵母发酵过程中,其发酵液pH变化速度不同,BB酵母pH下
酶A影响【121。从表3可以看出细胞较大的酵母生成醋酸酯的量较多,这与文献报道相符【l】,而其它几种酯的生成量,并没有随酵母大小呈现出相关性。因此可以推测酵母的酯酶活性并
不都受酵母大小的影响,而醋酸酯的酯酶活性却与酵母大小
降速度较快,而大酵母的发酵液pH下降速度相对较慢,且最终发酵液pH与酵母大小正相关。这是因为不同的酵母对发
酵液中营养成分的同化能力不同,且产酸能力也存在一定差
异。经检测四种发酵液总酸含量与酵母大小负相关,BB最终
发酵液总酸含量为1.31mg/L,而u5最终发酵液总酸含量为
正相关。另外,酰基辅酶A的形成与消耗也会影响酯类物质
的积累,因此还可以推测细胞较大的酵母有利于酰基辅酶A的积累。
1.20m#L,另外两株酵母发酵液总酸含量介于两者之间。由此可以得出结论,细胞较小的酵母产酸能力较强。
醛类物质中对啤酒风味影响较大的是乙醛。据文献报道
啤酒中乙醛含量多少与酵母菌种无关PAll。而实验发现在相同的工艺条件下,4株酵母菌最终生成乙醛的量不同,uS乙醛生成量较多,为12.01mg/L;而BB生成量较少,仅为4.00m#L。
因此,啤酒中乙醛含量的多少,同样受酵母菌种的影响,且与酵母菌大小具有一定的相关性,小酵母倾向于生成较少的乙
醛。
硫化物中对啤酒风味起重要作用的是二甲基硫(DMs)。啤酒中的二甲基硫来自原料,麦汁煮沸可除去大部分二甲基硫。也有人认为部分二甲基硫来自酵母生物合成,其量多少与酵母菌种有关【-31。但现代许多学者研究证实,啤酒酵母在正常发酵中并不形成二甲基硫[11,141。本实验均在同种条件下进行,从表3可以看出4株酵母菌酿造的啤酒中DMS的量相差不大。因此可以推测,啤酒中二甲基硫的含量不仅与酵母大小无关,也可能与酵母本身无关。
2.4不同大小酵母菌株发酵过程中发酵液物性参数的变化
在啤酒的发酵过程中,酵母不断利用发酵液中的营养成分,并排出自身的代谢产物,因此发酵液的物性参数也会随着发酵的进行发生相应的变化。由于不同大小的酵母代谢能力存在一定的差异,因此同时间其发酵液物性参数也会有所不同。图6给出了不同大小酵母发酵液物性参数的变化过程。图
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图6(b)
万方数据
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l瞄
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时间,d(d)圈6(d)
田6发酵液物性参数的变化曲线
(a):pH(b):色度(c):表面张力(d):比重
发酵液色度在前酵过程中有所下降,因为在发酵过程中。乙醇的合成和发酵液pH的降低,会使发酵液中一部分色素物质逐渐凝固析出,部分原因是由于酵母对单宁物质的还原作用旧。4株酵母发酵液色度变化如图6∞所示,BB发酵液色度降低最快,且最终发酵液色度最低,YJ次之,细胞最大的酵母LLs发酵液色度降低相对较慢,且最终发酵液色度也最高。由于小酵母发酵液pH降低快且发酵力较高,因此发酵液
中的色素物质更容易析出。
发酵液表面张力在发酵过程中呈下降趋势。发酵前期BB
产的啤酒酯香味较好。
3.4不同大小的酵母茵对发酵液物性参数的变化也存在一定的影响作用。在发酵过程中。小酵母发酵液的物性参数变化幅
度较大,且最终发酵液pH、色度、表面张力相对较低。
【参考文献】
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KenShinotsuka.YeastcellularsizeandmetabolisminrelationtotIleflavor
andflavorstabilityofbecr[J].Am.Soc.Brew.Chem.,2001,59(3):122-129【2]ChikakoShimizu,Yoshiyuki
Nakamura,Shigeki
Araki,Masachika
发酵液表面张力下降幅度最大如图6(c);发酵后期,各发酵液表面张力趋于平衡。但不同菌株在整个发酵过程中表面张力变化的急缓程度并不相同。发酵液中主要的高表面张力物质是糖类物质,发酵过程中酵母不断消耗发酵液中的糖,以致发酵液表面张力逐渐降低,又由于4株酵母对碳源同化能力的差异性,最终导致发酵液表面张力的不同。
发酵过程中,发酵液的比重不是一个恒定值。发酵液比重
Takashio,andKenShinotsuka.Factorsaffecting5-hydroxymethylm血ral
formationandstaleflavorformationin
beer叨.Am.Soc.Brew.Chem.,
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随着发酵时间的延长而逐渐降低如图6(d),这是因为在发酵
过程中,酵母不断利用发酵液中的碳源并产生大量的二氧化碳。发酵液由于二氧化碳的溶人及碳源的消耗,其比重逐渐降
【6】方能虎.实验化学丌)【M】.北京:科学出版社,2004
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【8】王治权,陈运河,尚水英.啤酒酵母应用技术【M】.上海:上海科学普及
出版社。1990
低。由于四株酵母降糖速率不同,发酵液比重的变化也存在一定的差异。但是从图上也可以看出它们之间的差异性非常小。
3结论
【9顾国贤,邓灵童.酿造条件与啤酒中双乙酰含量关系的探讨Ⅱ】.酿酒,
1993,(5):12-14
【10]CharlesW.Bamforth.Anancientyetmodembiotechnology.Chem.educa
tion,2000;5:102-1121ngledrew,W.M.Estimationofvolatilesulphurin
酵母是啤酒生产的灵魂,是决定啤酒质量的主要因素,对啤酒酵母某些特性展开研究,对啤酒工业生产筛选优良酵母菌具有重要意义。本文对不同大小4株酵母对啤酒发酵的影
响展开了研究,结果如下:
beer.Americansocietyofbrewingchemists,1990(2):25-28
[1l】J顼国贤.酿造酒工艺学【M】.北京:中国轻工业出版社;2000:216—217
【12]Fujii,T.Molecularmechanismofacetateestersynthesisbyalcoholacety!
transferase.J.Brew.Jpn.90:912-918.1995
3.1不同的酵母茵具有不同的生理特性,但是酵母菌生理特
性的不同与酵母大小不存在明显的相关性。
3.2不同大小的酵母茵发酵性能不同,较小的酵母具有发酵速率快、发酵度高,双乙酰还原速率快等优点。
3.3不同大小的酵母茵对啤酒风味物质的形成具有不同的影响作用,较小的酵母菌形成高级醇的量相对较高;而大酵母菌
【13]:E文甫.啤酒生产工艺【M】.北京:中国轻工业出版社,1997:212
【14]HiretakaK.,MasachikaT.,Behaviorofsulfitesduringfermentationand
sto/ageofbeer.J.Am.Soc.Brew.Chem.,1996,54(2):115-120
【15】吴丽云.影响啤酒色度的因素及控制措施叫.酿酒,2003,30(4):81—83
万方数据
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200
酿LIQUOR
酒
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V01.33.No.6Nov.,2006
6年11月
文章编号:1002—81m(2006)06—0077—03
糖化复合酶在啤酒生产中的应用
陈云
(南通农业职业技术学院生物工程系。江苏省226007)
摘要:研究利用糖化复合酶的特点及作用效果,克服国产麦芽质量上的波动性和在酿造性能方面存在的缺陷,
提高国产麦芽在生产中使用的比例,并进一步用国产麦芽替代进口麦芽,生产出优质啤酒,以降低生产成本。关键词:糖化复合酶;国产麦芽;糖化工艺;理化指标;结论分析
中图分类号:Q814.9;TS262.5;TS261.4
文献标识码:B
由于国产麦芽与进口麦芽相比,在酿造性能方面存在一定的差别,特别是蛋白质含量高,库值低,溶解性差,可溶性总
1.3淀粉酶能协助糖化作用,可弥补辅料增加后糖化能方的
不足。
氮及仪一氨基氮含量低及B一葡聚糖含量高,给酿造在糖化、发酵和过滤以及成品的保质期的延长带来了困难。但过多
的使用进口麦芽又将增加生产的成本。为此我们在几家啤酒
1.4国产麦芽中含有较高的蛋白质,通过蛋白酶的水解作用,可产生可溶性氮及a一氨基氮,为提高辅料比提供了氮源基
础。
2复合酶的选择
为了检验不同品牌复合酶的质量差异,检验其作用效果,
工厂进行了在原有生产工艺的基础上,在糖化中添加国产糖化复合酶,使用国产麦芽替代进口麦芽的研究,通过大生产试验,生产出优质啤酒,降低了生产成本。
1复合酶的特点和作用效果的可行性分析
我们对多种品牌的复合酶进行了小型糖化试验,以选择适宜
的复合酶。2.1试验方法
国产复合酶的组分以纤维素酶,半纤维素酶、13一葡聚糖
酶、蛋白酶和分解支链淀粉的淀粉酶为主,有如下作用效果:1.1蛋白酶能分解高分子蛋白质产生可溶性中分子氮,使麦汁总氮及d一氨基氮达到工艺要求,克服了国麦库值低及
使用国产麦芽,糖化时添加万分之三的复合酶,采用标准协定法糖化麦汁,分析相关指标。
2.2试验结果如表1
裹1
各种复合酶糖化实验分析
Ut一氨基氮含量低的缺陷。
1.2
13一葡聚糖酶能降解麦芽中的B一葡聚糖,使之达到正
常水平,提高过滤速度,同时提高浸出率。
收稿日期:2006—09--05
作者简介:陈云(一1968一),女,南通人,讲师,大学,现主要从事农产g,加-r和品质检验方面的教学和研究。
2.3试验结论
Effect
on
BeerBrewingofYeastCelluarSize
YUWei-ping,LIN
Yong-xian,CAO耽i币ng,JIA
Shi-ru
(TianjinUniversityofScienceandTechnology,TianjinKeyLaboratoryofIndustryMicrobiology,BiochemistryEngineeringLaboratory,Tianjin,300222China)
Abstract:Beerbrewinghasrelationandbrewingfeatureand
to
theyeastcellsize.Somefeaturesofyeastswithdifferenteelluarsizewerestudied,includingphysiology
morehigheralcohols
influence
on
someparametem.Asaresult,fermentationabilityofsmall-cellyeastishigher,and
producedbyit,andphysicalfeatureofbeerproducedbyitisbetter.Otherwise,intheproductionofbeer,ahigherconcentrationofacetateesterswereobtainedusingthelarge-cellyeast.
Key
words:beerflavor,yeastcelluarsize,physicalparameters,higheralcohols,acetateester
万方数据
・
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不同大小酵母细胞对啤酒发酵的影响
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
于娓娉, 林永贤, 曹伟峰, 贾士儒, YU Wei-ping, LIN Yong-xian, CAO Wei-feng, JIA Shi-ru
天津科技大学天津市工业微生物重点实验室生化工程研究室,天津,300222酿酒
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4. 董永胜. 刘同军. 贾士儒. DONG Yong sheng. LIU Tong jun. JIA Shi-ru 压力对啤酒发酵的影响[期刊论文]-酿酒2006,33(5)
5. 王志坚 酵母发酵副产物与啤酒风味[期刊论文]-酿酒科技2001(5)
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