啤酒酵母菌的扩大培养

酵母菌在酒发酵中的应⽤酵母菌在酿酒⼯业中的应⽤2071454103 程瑜摘要：酵母最早⽤于⼯业⽣产就是⽤于酿酒业。

酵母菌在各种粮⾷酒、果酒的酿造中有⼴泛的应⽤。

酒的酿造原料⼤多采⽤各种⾕物，植物的块茎等原料，在酿制前期，各种原料中的淀粉发⽣糊化反应及在淀粉酶的作⽤下转化为糖，这时就要加⼊酵母菌种进⼊酒精发酵阶段了，在酵母菌的作⽤下，使发酵液中的糖类转化成⼄醇和其他代谢产物。

关键词：酵母菌啤酒果酒⽩酒发酵利⽤微⽣物的作⽤⽽制得的⾷品都可称之为发酵⾷品。

我国传统发酵⾷品历史悠久，曾影响着⽇本、朝鲜等国家。

近年来，我国发酵⾷品⼯业化⽔平逐年提⾼，⽩酒、啤酒、葡萄酒、酸奶等产品的⼯业化⽣产发展迅速，其它产品如腐乳、⾖豉、酱油、发酵肠等，⼯业化程度相对较低。

因此必须提⾼我国传统发酵⾷品⼯业化⽔平，参与国际竞争。

1.酵母菌的性质酵母是⼀种单细胞⽣物，有着天然丰富的营养体系。

酵母细胞中含有⼤量的有机物、矿物质和⽔分。

有机物占细胞⼲重的90％~94％，其中蛋⽩质的含量占细胞⼲重的35％~60％，碳⽔化合物的含量在35％~60％，脂类物质的含量在1％~5％。

酵母细胞中还富含多种维⽣素、矿物质和多种酶类，能促进其被消化吸收。

此外它还含有多种鲜为⼈知的活性物质，如麦⾓固醇、⾕胱⽢肽、超氧化物歧化酶、辅酶A等。

酵母由于具有很⾼的营养成分，不仅直接被开发为营养⾷品，还可进⼀步制成多种营养活性物质，作为营养⾷品的载体，进⼀步深加⼯则成为更具营养和保健价值的⾷品。

2.酵母菌在酒⼯业中的应⽤2.1（⼀）啤酒酿造啤酒酿造是以⼤麦、⽔为主要原料，以⼤⽶或其它未发芽的⾕物、酒花为辅助原料；⼤麦经过发芽产⽣多种⽔解酶类制成麦芽；借助麦芽本⾝多种⽔解酶类将淀粉和蛋⽩质等⼤分⼦物质分解为可溶性糖类、糊精以及氨基酸、肽、胨等低分⼦物质制成麦芽汁；麦芽汁通过酵母菌的发酵作⽤⽣成酒精和CO2以及多种营养和风味物质；最后经过过滤、包装、杀菌等⼯艺制成CO2含量丰富、酒精含量仅3%～4%、富含多种营养成份、酒花芳⾹、苦味爽⼝的饮料酒即成品啤酒。

导言：啤酒酵母是啤酒生产的灵魂，啤酒酵母的种类和质量的不同将影响啤酒的发酵和成品啤酒的质量。

本章主要介绍啤酒酵母、啤酒发酵机理、啤酒发酵技术等内容。

啤酒酵母部分主要包括啤酒酵母的分类、结构和组成，啤酒酵母的新陈代谢、特性，酵母的选育与扩大培养，啤酒酵母质量的鉴别方法。

重点是酵母的扩大培养和啤酒酵母质量的鉴别；啤酒发酵机理主要涉及发酵过程中主要物质的转化、代谢主产物（乙醇）的合成途径和副产物（高级醇、双乙酰、酯类、醛类、有机酸、含硫化合物等）的合成与有关控制理论，要求重点掌握啤酒发酵过程中糖类和含氮物质是如何转化的？代谢主要副产物高级醇、双乙酰等是如何形成的？对啤酒质量有何影响？如何控制其产生量？啤酒发酵技术主要包括传统发酵技术、现代发酵技术（以圆柱锥形发酵罐发酵法为主）和其他发酵技术。

重点学习锥形罐发酵技术及其相关知识。

第一节啤酒酵母一、酵母的分类、结构和组成（一）啤酒酵母的分类在微生物分类学上，通常将微生物分为门、纲、目、科、属、种，种以下有变种、型、品系等。

啤酒酵母属于真菌门，子囊菌纲，原子囊菌亚纲、内孢霉目，内孢霉科，酵母亚科，酵母属，啤酒酵母种。

酵母采用双名法命名，前一个是属名，后一个是种名，后面还跟有首次描述这个种的科学家名字。

根据啤酒酵母的发酵（棉子糖发酵）类型和凝聚性的不同可分为上面酵母与下面酵母、凝聚性酵母与粉状酵母。

凝聚性酵母与粉状酵母：发酵时容易相互凝聚而沉淀的酵母称为凝聚性酵母。

一般发酵期间，酵母由于带相同电荷不会相互凝聚，发酵快结束时pH降至4.3～4.7接近酵母细胞的等电点，使酵母细胞相互凝聚而沉淀。

使用凝聚性酵母，啤酒澄清快，但发酵度较低。

酵母的凝聚性既受基因的控制，又与环境条件有关且凝聚作用是可逆的；粉状酵母在发酵期间始终悬浮于发酵液中，不易沉淀，酵母回收困难，啤酒难以澄清，但发酵度高。

（二）啤酒酵母的结构通过显微镜观察啤酒酵母的细胞，可以看到有细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、内质网膜、线粒体、颗粒等。

啤酒发酵1 前言啤酒是目前国内外最为流行的含酒精饮料，全世界的年消费量最近14000万吨，我国2001年的啤酒产量达2273.8万吨，销售收入450亿元，是仅次于美国的第二大啤酒生产国，到了2003年已成为全球第一大啤酒生产国。

本次实验的目的就是通过瓶啤酒的实验室发酵试验，熟悉无氧发酵工艺的大致过程，了解啤酒的酿造特点，学习啤酒品评的方法，从而增强对啤酒发酵的感性认识，培养我们的动手能力和发现问题、分析问题、解决问题的能力。

啤酒是一种以麦芽（包括特种麦芽）和水为主要原料，加啤酒花（包括酒花制品），经酵母发酵酿制而成的含有二氧化碳的低酒精度发酵酒，它起源于古巴比伦和亚述，到了13世纪，德国巴州寺院开始用酒花作为啤酒香料，并把这种含少量酒精的饮料称为啤酒。

啤酒的化学组成主要有：1.酒精：酒精是啤酒热值的主要来源，又是使啤酒泡沫具有细致性的必要成分，10~20 p啤酒的酒精含量为2.9%~4.1%。

2.浸出物：指啤酒中以胶体形式存在的一组物质，包括糖类、含氮物质、维生素、无机矿质元素、苦味质和多元酚，还含有微量脂质、色素物质和有机酸等。

3.二氧化碳：啤酒中的二氧化碳的含量一般在0.35%~0.6%之间，二氧化碳有利于啤酒的起泡，饮后给人舒服的刺激感（即啤酒的杀口力）。

4.挥发性成分：除酒精外，啤酒中还有高级醇、醛、酮、脂肪酸以及有机酸、酯类、硫化物等。

微量的挥发性物质是构成啤酒的风味成分。

但双乙酰含量高，表示啤酒不成熟，含量超过0.2mg/L时，会使啤酒带馊饭味。

2实验部分2.1.1麦芽汁的制备2.1.1.1 实验仪器与试剂：粉碎机，糖化锅，麦汁煮沸锅；碘液，酒花。

2.1.1.2实验步骤称取1000g麦芽，用粉碎机粉碎，将粉碎后的麦芽加水3000g左右，在糖化锅中升温至65℃进行水浴糖化3-4h，直到用碘液与麦汁反应时无蓝色反应物出现为止。

将糖化好的麦芽汁趁热过滤至麦汁煮沸锅中，加热煮沸麦汁时添加4g的酒花，煮沸20分钟，然后冷却至室温后，再加入经扩大培养好的酵母菌，放入冰箱中，调至10℃发酵。

发酵工程基本环节
答：发酵工程基本环节，发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品分离、提纯等方面。

1.选育菌种:性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。

生产柠檬酸就需要筛选产酸量高的黑曲霉。

在啤酒生产中，使用基因工程改造的啤酒酵母，可以加速发酵过程，缩短生产周期。

2．扩大培养:工业发酵罐的体积很大，接入的菌种总体积也较大，因此在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养。

3．配制培养基:在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。

培养基的配方要经过反复试验才能确定。

4．灭菌:发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。

一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。

因此，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。

5．接种:扩大培养的菌种和灭菌后的培养基加入发酵罐中。

大型发酵罐有计算机控制系统,能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制。

6．发酵罐内发酵:在发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程。

还要及时添加必需的营养组分,要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵冬件。

7．分离、提纯产物:如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发
酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥得到产品。

如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。

第一节啤酒酵母第二节啤酒发酵机理 第三节啤酒发酵技术 第四节传统啤酒发酵 第五节大型啤酒罐发酵【复习】啤酒酿造工艺流程图 麦糟 酒花糟＋热凝固物辅料糊化 麦芽醪 麦芽汁 游戏第一节 啤酒酵母1680年，列文·虎克（荷兰），啤酒发酵液中“小小圆形物”1818年，爱文斯本（捷克），“小小圆形物是活的生物， 由它引起发酵”。

1837年，施旺（德国）等，发酵微生物具有细胞结构， 发酵和繁殖同时进行，“糖真菌”1860年，巴斯德（法国），确立发酵生物学说 随后，汉逊（德国），在实验室中成功地对啤酒酵母进行单细胞分离和纯种培养，纯种发酵技术才在啤酒中推广 一、啤酒酵母的特性1、酵母是什么？酵母：能使含糖液体自然发酵，生成二氧化碳和酒精的单细胞低等真核生物。

(一般)二、啤酒酵母的种类（据发酵特征分2种）对棉子糖发酵发酵结束时上面啤酒酵母 1/3 漂浮在液面下面啤酒酵母全部沉集于器底我国大多数啤酒厂使用下面啤酒酵母。

出发菌株的选择：单细胞分离和性能鉴定 扩培过程的无菌操作：扩培成败的关键 优良的培养基：扩培专用麦汁恰当的扩大比例：高温比例大，低温比例小 恰当的移种时间：对数生长期（如何判断？） 严格控制培养条件：温度 逐级递减 通风 适当汉森罐留种：保留15％酵母液，更换麦汁， 可连续使用半年左右三、啤酒酵母的扩大培养1. 要点：琼脂斜面接种10ml 麦汁28℃ 100ml 麦汁25℃ 1L 麦汁23℃卡氏罐5L 麦汁20℃汉生罐100L 麦汁13～15℃ 繁殖罐11～12℃ 发酵灌10℃ 无菌空气 2. 扩培流程和操作方法：P19扩培目的：①菌体数量增加②训化酵母菌扩大培养采用逐级递降温度、逐级添加酒花的培养方法。

扩大比遵循原则：培养温度较高时,采用1:10-20低温培养时:1:4-5最后一步的培养条件要与生产条件完全一致（为什么？）麦糟酒花糟＋热凝固物【复习】最终麦汁质量透明、少量棕色凝固物；甜香、麦芽香、酒花香；香甜味和苦味；淡黄色、金黄色、琥珀色、棕褐色；粘度略大于水；溶解氧＝6.5～8.5mg/L、pH＝5.3～5.5 化学组成（可溶性浸出物成分）：可发酵性糖％：70～75非发酵性糖％：15～25含氮化合物％：3.5～5.5矿物质％：1.0～2.5其他％：1.0总结第二节啤酒发酵机理麦芽汁中某些组分纯种啤酒酵母一系列代谢过程酒精各种风味物质啤酒影响啤酒质量的主要因素：麦汁的组成成分啤酒酵母的品种、特性、质量、数量和生活状况 发酵工艺条件：pH、温度、溶氧水平、发酵时间、发酵罐的形状、大小、材料等一、糖类的发酵（麦汁浸出物中糖类占90％左右）啤酒酵母的可发酵糖及发酵顺序葡萄糖＞果糖＞蔗糖＞麦芽糖＞麦芽三糖非发酵糖：麦芽四糖以上的寡糖、戊糖、异麦芽糖等均不能发酵，成为啤酒浸出物的主体。

啤酒发酵过程的研究专业班级：作者：学号：指导老师：啤酒是人类最古老的酒精饮料，是水和茶之后世界上消耗量排名第三的饮料。

啤酒于二十世纪初传入中国，属外来酒种。

啤酒以大麦芽﹑酒花﹑水为主要原料﹐经酵母发酵作用酿制而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。

啤酒一般典型特征表现在多方面。

在色泽方面﹐大致分为淡色﹑浓色和黑色3种﹐不管色泽深浅﹐均应清亮﹑透明无浑浊现象﹔注入杯中时形成泡显﹐且酒体爽而不淡﹐柔和适口﹐而浓色啤酒苦味较轻﹐具有浓郁的麦芽香味﹐酒体较醇厚﹔含有饱和溶解的CO2﹐有利于啤酒的起泡性﹐饮用後有一种舒适的刺激感觉﹔应长时间保持其光洁的透明度﹐在规定的保存期内﹐不应有明显的悬浮物。

啤酒发酵过程是指啤酒酵母在一定条件下，利用麦汁中的可发酵性物质而进行的正常生命活动，而啤酒就是啤酒酵母在生命活动之中所产生的产物。

由于酵母菌类型的不同，发酵的条件和产品要求、风味等的不同，造成发酵方式也不相同。

1、啤酒发酵的过程方法和注意事项1．1 酵母扩大培养的目的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。

酵母扩培的目的是及时向生产中提供足够量的优良、强壮的酵母菌种，以保证正常生产的进行和获得良好的啤酒质量。

一般把酵母扩大培养过程分为二个阶段：实验室扩大培养阶段（由斜面试管逐步扩大到卡氏罐菌种）和生产现场扩大培养阶段（由卡氏罐逐步扩大到酵母繁殖罐中的零代酵母）。

扩培过程中要求严格无菌操作，避免污染杂菌，接种量要适当。

1.2 啤酒酵母扩大培养的方法1.2.1实验室扩大培养阶段斜面原菌种 --→斜面活化 --→ 10ml液体试管 --→ 100ml培养瓶--→ 1L培养瓶25℃，3～4天25℃，24～36h 25℃，24h 20℃,24～36h--→ 5L培养瓶 --→ 25L卡氏罐16～18℃,24～36h 14～16℃，36～48h⑵生产现场扩大培养阶段25L卡氏罐→ 250L汉生罐→ 1500L培养罐→ 100hL培养罐→ 20m3繁殖罐12～14℃，2～3天10～12℃，3天9～11℃，3天8～9℃，7～8天--→0代酵母1.2.2酵母扩培要求：酵母扩培是基础，只有培养出来高质量的酵母，才能生产出好的啤酒。

1.简述醋酸杆菌属的生物学特性。

答案：细胞呈椭圆形杆状，革兰氏染色阳性，无芽孢，有鞭毛或无鞭毛，运动或不运动，其中极生鞭毛菌不能将醋酸氧化为CO2和H2O。

而周生鞭毛菌可将醋酸氧化成CO2和H2O，不产色素，菌体培养形成菌膜。

2.细菌酒精发酵与酵母菌的酒精发酵有何异同？答案：共同点：葡萄糖降解为丙酮酸，丙酮酸脱羧为乙醛，乙醛再还原成乙醇不同点：①产生丙酮酸的途径不同酵母型酒精发酵是通过EMP途径，而细菌酒精发酵是通过ED途径。

②净产ATP不同与酵母乙醇发酵相比，细菌乙醇发酵净产生ATP只有1个③菌种不同：参与酵母型酒精发酵的是酿酒酵母，细菌酒精发酵是运动发酵单胞菌等微好氧菌。

3.简述发酵食品形成的三个阶段。

答案：（1）大分子降解阶段生化特征：大分子降解为小分子。

主要物质反应：淀粉→糊精、寡糖、单糖蛋白质→肽、氨基酸脂类→脂肪酸、甘油（2）代谢产物形成阶段生化特征：小分子降解产物转化为目的产物。

主要反应：①糖通过乳酸发酵（同异型）产生乳酸、乙酸、醇等。

②酒精发酵：糖→酒精等。

③酯酸发酵：酒精→酯酸等。

（3）产物再平衡阶段生化特征：产生各种风味物质。

典型反应：酯化反应等。

4.发酵过程中影响因子有哪些？答案：发酵是一个复杂的生物化学过程，受外界环境条件的影响。

与微生物发酵有关的参数，可分为物理、化学和生物参数三类。

物理参数：温度、压力、搅拌转速及功率、空气流量、粘度、浊度、料液流量等。

化学参数：pH、培养基浓度、溶氧浓度、氧化还原电位、产物浓度、废气中氧浓度和CO2浓度等。

生物参数：菌丝形态和菌体浓度等。

5.简述黄酒发酵的机理。

答案：（1）淀粉的分解原料中的淀粉能被黄酒酒曲和淋饭酒母中的淀粉酶作用分解成糊精和葡萄糖。

（2）酒精发酵在无氧的条件下，在一系列酒化酶的作用下，将葡萄糖转化成酒精和二氧化碳。

（3）酸的生成在黄酒发酵过程中产生有机酸，有机酸以乳酸和琥珀酸为主，此外还含有少量的柠檬酸、苹果酸、延胡索酸和醋酸等。