第四章 啤酒发酵

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啤酒酵母与野生酵母的主要区别
区别内容 细胞形态 抗热性能 孢子形成 培养酵母 圆形或卵圆形 在水中 53℃，10min 死亡 较难形成 但可从细胞形态区别 对葡萄糖、半乳糖、麦芽糖、果糖等 糖类发酵 对选 择性 培养 基的 生长 情况 1.含放线菌酮(Actidione) 的培养基 2.以赖氨酸为唯一碳源的培 养基 3.含结晶紫(Crystal violet)的培养基 免疫荧光试验 可以区别 结晶紫含量达 20mg/kg 不能生长 酵母属的野生酵母可以生长 长 不能生长 非酵母属的野生酵母可以生长 均能发酵，能全部或部分发酵棉子糖 放线菌酮含量达 O.2mg/kg 即不能生 绝大多数野生酵母不能全部发酵左述 的糖类 非酵母属的野生酵母可耐此酮 野生酵母 有圆形、椭圆形、柠檬形等多种形态 能耐比培养酵母较高的温度 较易形成。有的野生酵母不形成孢子，
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2.生产现场扩大培养阶段


（4）汉生罐旺盛期培养 当汉生罐培养液进入旺 盛期时，一边搅拌，一边将85％左右的酵母培养 液移植到已灭菌的一级酵母扩大培养罐，最后逐 级扩大到一定数量，供现场发酵使用。 （5）汉生罐留种再扩培 在汉生罐留下的约15％ 左右的酵母培养液中，加入灭菌冷却后的麦汁， 待起发后，准备下次扩大培养用。保存种酵母的 室温一般控制在2～3℃，罐内保持正压（0.02～ 0.03MPa），以防空气进入污染。
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（2）各种啤酒发酵度的区分
表 5-5 啤酒酵母类别 外观发酵度/％ 低发酵度酵母 中发酵度酵母 高发酵度酵母 68～74 75～82 82 以上 淡色啤酒高、中、低发酵度区分 淡 色 啤 酒 真正发酵度/％ 55～59 60～66 66 以上
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§4-2、啤酒发酵机理

一、主要物质变化 1、糖的变化 在啤酒发酵过程中，可发酵糖约有96%发酵 为乙醇和CO2，是代谢的主产物；2.0％～ 2.5%转化为其他发酵副产物；1.5％～2.0%作 为碳骨架合成新酵母细胞。发酵副产物主要有： 甘油、高级醇、羰基化合物、有机酸、酯类、 硫化合物等。
第四章
§4-1
啤酒发酵
啤酒酵母
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一、啤酒酵母的类型和种类


发酵类型：
上面酵母 下面酵母 凝聚性酵母 粉状酵母。


凝聚性：
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上面酵母与下面酵母主要区别
表 5-1
区别内容 细胞形态 发酵温度 对棉子糖发酵 对蜜二糖发酵 37℃培养 利用酒精生长
上面酵母与下面酵母的区别
上面酵母 下面酵母 多呈卵圆形，细胞较分散 发酵终了， 大部分酵母凝集而沉淀器底 5～12℃
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（4）硫化物 挥发性硫化物对啤酒风味有重大影响，这些 成分主要有硫化氢、二甲基硫、甲基和乙基硫 醇、二氧化硫等。其中硫化氢、二甲基硫对啤 酒风味的影响最大。啤酒中的挥发性硫化氢大 都是在发酵过程中形成的。啤酒中的硫化氢应 控制在0～10μg/L的范围内；啤酒中二甲基硫 浓度超过100μg/L时，啤酒就会出现硫磺臭味。 （5）乙醛 乙醛是啤酒发酵过程中产生的主 要醛类，乙醛是酵母代谢的中间产物。当啤酒 中乙醛浓度在10mg/L以上时，则有不成熟的 口感、腐败性气味；当乙醛浓度超过25mg/L， 则有强烈的刺激性辛辣感。成熟啤酒的乙醛正 常含量一般＜10mg/L。
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3.啤酒酵母的质量检验

（1）形态检验 液态培养中的优良健壮的酵母细胞应具有均匀的形 状和大小，平滑而薄的细胞壁，细胞质透明均一；年 幼少壮的细胞内部充满细胞质；老熟的细胞出现液泡， 内贮细胞液，呈灰色，折光性强；衰老细胞中液泡多， 内容物多颗粒，折光性较强。 生产上使用的酵母一般死亡率应在3％以下，新 培养的酵母死亡率应在1％以下。镜检中，不应有杂 菌污染。
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2.主要的生理特性要求
(1)凝聚性 凝聚性不同，酵母的沉降速度不同，发 酵度也有差异。 (2)发酵度 反应酵母对麦芽汁中各种糖的利用情况， 正常的啤酒酵母能发酵葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖和 麦芽三糖等。一般啤酒酵母的真正发酵度应为50％～ 68％左右。 (3)死灭温度 是指一定时间内使酵母死灭的最低温 度，可作为鉴别菌株的内容之一。一般啤酒酵母的死灭 温度在52～53℃，若死灭温度增高，则说明酵母变异 或污染野生酵母。 （4）产孢能力 一般啤酒酵母生产菌种都不能产生 孢子或产孢能力极弱，而某些野生酵母能很好产孢。根 据此特性，可判别啤酒酵母是否混入野生酵母。
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影响双乙酰生成的因素



①菌种 还原能力：强壮＞幼、衰老、营养不 良、代数多者。 ②麦汁成分中AA的种类和含量：α-氨基N降 低，α-乙酰乳酸生成，双乙酰降低。 ③巴氏灭菌前α-乙酰乳酸的含量：升高，则高 温杀菌时，双乙酰升高 ④染菌 增加 ⑤酵母自溶 增加
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双乙酰的控制与消除方法
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二、影响发酵的主要因素


1．麦汁成分 α氨基氮、还原糖、锌等。 2．发酵温度——变温发酵，指主发酵阶段的最高温 度。一般低温发酵。上面：18～22℃，下面：7～ 15℃。 低温发酵的原因： 下面发酵的类型：低温发酵（接种6～7.5℃，发酵 7～9℃）；中温发酵（接种8～9℃，发酵10～ 12℃）；高温发酵（接种9～10℃，发酵13～15℃）。 淡爽型啤酒多采用较高温度发酵。 3．罐压 升高，发酵降低 4．pH
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2.生产现场扩大培养阶段


卡氏罐培养结束后，酵母进入现场扩大培 养。啤酒厂一般都用汉生罐、酵母罐等设备来 进行生产现场扩大培养。 （1）麦汁杀菌 取麦汁200～300L加入杀菌罐， 通入蒸汽，在0.08～0.10MPa汽压下保温灭菌 60min，然后在夹套和蛇管中通入冰水冷却， 并以无菌压缩空气保压。待麦汁冷却至10～ 12℃时，先从麦汁杀菌罐出口排出部分沉淀物， 再用无菌压缩空气将麦汁压入汉生罐内。
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（5）实验室扩大培养的技术要求




①应按无菌操作的要求对培养用具和培养基进行灭菌； ②每次扩大稀释的倍数约为10～20倍； ③每次移植接种后，要镜检酵母细胞的发育情况； ④随着每阶段的扩大培养，培养温度要逐步降低，以 使酵母逐步适应低温发酵； ⑤每个扩大培养阶段，均应做平行培养：试管4～5个， 巴氏瓶2～3个，卡氏罐2个，然后选优进行扩大培养。
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2.生产现场扩大培养阶段

在下次再扩培时，汉生罐的留种酵母 最好按上述培养过程先培养一次后再移植， 使酵母恢复活性。 汉生罐保存的种酵母，应每月换一次 麦汁，并检查酵母是否正常，是否有污染、 变异等不正常现象。正常情况下此种酵母 可连续使用半年左右。
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（6）生产现场扩大培养的注意点
生产现场扩大培养一般一步步接近生产现场工艺 ①每一步扩大后的残留液都应进行有无污染、变 异的检查； ②每扩大一次，温度都应有所降低，但降温幅 度不宜太大； ③每次扩大培养的倍数约为5～10倍。
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2、含氮物质的变化
在正常的发酵过程中，麦汁中含氮物约下降1/3， 主要是约50%的氨基酸和低分子肽为酵母所同化。 酵母分泌出的含氮物的量较少，约为酵母同化氮的 1/3。 啤酒中残存含氮物质对啤酒的风味有重要影响。 含氮物质高（>450 mg／L）的啤酒显得浓醇，含 氮量为300～400 mg／L的啤酒显得爽口，含氮物 质量<300 mg／L的啤酒则显得寡淡。
多呈圆形，多数细胞集结在一起 15～25℃ 能发酵 1/3 果糖部分 缺乏蜜二糖酶，不能发酵蜜胞悬浮在液面
能将棉子糖分解蜜二糖和果糖， 只 能全部发酵棉子糖 含有蜜二糖酶，能发酵蜜二糖 不能生长 不能
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凝聚性酵母与粉状酵母的区别
表 5-2 区别内容 发酵时情况 发酵终了 发酵液澄清情况 发酵度 凝聚性酵母与粉状酵母的区别 凝集酵母 酵母易于凝集沉淀(下面酵母)或凝集 后浮于液面(上面酵母) 很快凝集， 沉淀密致， 或于液面形成密 致的厚层 较快 较低 长时间地悬浮在发酵液中， 很难沉淀 不易 较高 粉状酵母 不易凝集
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我国几乎全部采用下面酵母发酵啤酒。
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二、啤酒酵母的主要特性要求

对啤酒酵母的基本要求是：发酵力高，凝 聚力强、沉降缓慢而彻底，繁殖能力适当，生 理性能稳定，酿制出的啤酒风味好。
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•啤酒酵母的主要特性要求

1.细胞和菌落形态 不同菌株的啤酒酵母其形态不同。优良健壮 的啤酒酵母细胞，具有均匀的形状和大小，平 滑而薄的细胞膜，细胞质透明均一。 啤酒酵母在麦芽汁固体培养基上菌落呈乳 白色至微黄褐色，表面光滑但无光泽，边缘整 齐或呈波状。
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（3）连二酮 连二酮是双乙酰和2，3-戊二酮的总称，其 中对啤酒风味起主要作用的是双乙酰。 双乙酰被认为是衡量啤酒成熟与否的决定性 的指标，双乙酰的味阈值为0．1～0.15 mg/L， 在啤酒中超过阈值会出现馊饭味。 淡爽型成熟啤酒，双乙酰含量以控制在 0.1mg/L以下为宜；高档成熟啤酒最好控制在 0.05mg/L以下。
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三、啤酒酵母扩大培养

啤酒酵母扩大培养是指从斜面种子 到生产所用的种子的培养过程，这一过 程又分为实验室扩大培养阶段和生产现 场扩大培养阶段。
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1.实验室扩大培养阶段
（1）斜面试管 一般为工厂自己保藏的纯粹原菌或由科 研机构和菌种保藏单位提供。 （2）富氏瓶（或试管）培养 富氏瓶或试管装入 10mL优级麦汁，灭菌、冷却备用。接入纯种酵母在25～ 27℃保温箱中培养2～3天，每天定时摇动。平行培养2～4 瓶，供扩大时选择。 （3）巴氏瓶培养 取500～1000mL的巴氏瓶（也可用 大三角瓶或平底烧瓶），加入250～500mL优级麦汁，加 热煮沸30min，冷却备用。在无菌室中将富氏瓶中的酵母 液接入，在20℃保温箱中培养2～3天。 （4）卡氏罐培养 卡氏罐容量一般为10～20L，放入 约半量的优级麦汁，加热灭菌30min后，在麦汁中加入1L 无菌水，补充水分的蒸发，冷却备用。再在卡氏罐中接入 1～2个巴氏瓶的酵母液，摇动均匀后，置于15～20℃下保 温3～5天，即可进行扩大培养，或可供1000L麦汁发酵用。

①菌种 双乙酰产量低者；提高接种量，还原期 ≥7×106个/100ml。 ②麦汁成分 α-氨基N：180～200mg/L，并有适宜 的Val含量。溶解O26～9mg/L，锌0.15～0.20mg/L。 ③酿造用水：残余碱度＜1.78mmol。 ④还原温度： 适当提高。 ⑤控制酵母增殖 ⑥外加α-乙酰乳酸脱羧酶 使发酵液中的α-乙酰乳 酸→乙偶姻
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2.生产现场扩大培养阶段


（2）汉生罐空罐灭菌 在麦汁杀菌的同时， 用高压蒸汽对汉生罐进行空罐灭菌1h，再通无 菌压缩空气保压，并在夹套内通冷却水冷却备 用。 （3）汉生罐初期培养 将卡氏罐内酵母培 养液以无菌压缩空气压入汉生罐，通无菌空气 5～10min。然后加入杀菌冷却后的麦汁，再通 无菌空气10min，保持品温10～13℃，室温维 持13℃。培养36～48h左右，在此期间，每隔 数小时通风10min。
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4、苦味物质 发酵过程中，麦汁中近1/3的苦味物质损失 掉。主要原因是由酵母细胞的吸附、发酵时间 增长等原因造成的。 5、pH值的变化 麦汁发酵后，pH值降低很快。下面发酵啤酒， 发酵终了时，pH值一般为4.2～4.4。pH值下 降主要是由于有机酸的形成，同时也由于磷酸 盐缓冲溶液的减少。
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（2）发酵度检验
在正常情况下，外观发酵度一般为75％～87％，真正发酵度 为60％～70％，外观发酵度一般比真正发酵度约高20％，可按 下式粗略换算：wr=wa×0.819。淡色啤酒发酵度的区分可按表 5-5来划分。
P – P1 F真(%) =----------- ×100 P 式中：P—发酵前麦汁浓度（％）； P1—发酵后，蒸馏酒精后的发酵液浓度（％）； F真—真正发酵度（％）。 P – P2 F外(%) = ----------- ×100 P 式中：P—发酵前麦汁浓度（％）； P2—发酵后，直接用糖度计测的发酵液浓度（也称外观浓 度）（％）； F外—外观发酵度（％）。
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3、其他发酵产物


（1）高级醇类 高级醇（俗称杂醇油）是啤酒发酵代谢产物的主要 成分，对啤酒风味有重大影响，超过一定含量时有明 显的杂醇味。对于一般的啤酒，多量的高级醇是不受 欢迎的。啤酒中的绝大多数高级醇是在主发酵期间酵 母繁殖过程中形成的。 （2）酯类 啤酒中的酯含量很少，但对啤酒风味影响很大，啤 酒含有适量的酯，香味丰满协调，但酯含量过高，会 使啤酒有不愉快的香味或异香味。酯类大都在主发酵 期间形成。