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啤酒生产技术长沙理工大学第五章啤酒发酵§5-1啤酒酵母一、啤酒酵母的类型和种类发酵类型：分为上面酵母与下面酵母凝聚性：分为凝聚性酵母与粉状酵母。上面酵母与下面酵母主要区别表5-1上面酵母与下面酵母的区别区别内容上面酵母下面酵母细胞形态发酵时生理现象发酵温度对棉子糖发酵对蜜二糖发酵37℃培养利用酒精生长多呈圆形，多数细胞集结在一起发酵终了，大量细胞悬浮在液面15～25℃能将棉子糖分解蜜二糖和果糖，只能发酵1/3果糖部分缺乏蜜二糖酶，不能发酵蜜二糖能生长能多呈卵圆形，细胞较分散发酵终了，大部分酵母凝集而沉淀器底5～12℃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凝聚性酵母与粉状酵母的区别表5-2凝聚性酵母与粉状酵母的区别区别内容凝集酵母粉状酵母发酵时情况发酵终了发酵液澄清情况发酵度酵母易于凝集沉淀(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不易凝集长时间地悬浮在发酵液中，很难沉淀不易较高下面酵母发酵啤酒下面酵母发酵法虽出现较晚，但较上面酵母更盛行。世界上多数国家采用下面酵母发酵啤酒，我国也是全部采用下面酵母发酵啤酒。传统下面酵母的几种主要菌株酵母品种性状弗罗倍尔酵母(S.frohberg)发酵度高，沉淀慢而不凝集萨士酵母(S.saaz)发酵度低，凝集性强，沉淀快卡尔斯倍酵母(S.carlsbergensis)有两种类型：卡尔斯倍1号，细胞椭圆形，发酵度高，沉淀慢；卡尔斯倍2号，细胞圆形，发酵度低，沉淀快U酵母(RasseUI.F.G.)，又名多特蒙德酵母由柏林发酵学院分离出来，细胞卵形，大小不整齐，发酵度很高，为德国多特蒙德啤酒厂的典型酵母，国内许多厂采用此种酵母，其发酵力和凝集性都很好E酵母(RasseEI.F.G.)由柏林发酵学院分离出来的，细胞圆形，较大，发酵度高，沉淀较慢，不易澄清，往往与其他酵母合用，或用于后发酵，以获得高发酵度776号酵母(Rasse776I.F.G.)由柏林发酵学院分离出来的，细胞椭圆形，互相胶着，比U酵母略大。发酵力强，适用于添加非发芽谷类原料的啤酒，国内许多大厂使用的酵母与此相似荷兰酵母(Rasse547I.F.G.)由荷兰阿姆斯特丹啤酒厂分离出来的，形态同U酵母，大小较整齐，发酵力中等，为欧洲一般啤酒厂所采用1103号酵母(Rasse1103I.F.G.)由柏林发酵学院分离出来的，细胞卵形，较大，凝集性好，澄清快，香味好，适宜低浓度麦汁的浓色啤酒发酵二、啤酒酵母的主要特性要求啤酒工厂使用的啤酒酵母是由野生酵母经有系统的长期驯养，经反复使用和考验，具有正常生理状态和特性，适合啤酒生产要求的培养酵母。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。•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有着不同的形态。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。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。啤酒生产一般选择凝聚性比较强的酵母。(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)酵母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。啤酒酵母与野生酵母的主要区别区别内容培养酵母野生酵母细胞形态圆形或卵圆形有圆形、椭圆形、柠檬形等多种形态抗热性能在水中53℃，10min死亡能耐比培养酵母较高的温度孢子形成较难形成较易形成。有的野生酵母不形成孢子，但可从细胞形态区别糖类发酵对葡萄糖、半乳糖、麦芽糖、果糖等均能发酵，能全部或部分发酵棉子糖绝大多数野生酵母不能全部发酵左述的糖类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(Crystalviolet)的培养基放线菌酮含量达O.2mg/kg即不能生长不能生长结晶紫含量达20mg/kg不能生长非酵母属的野生酵母可耐此酮非酵母属的野生酵母可以生长酵母属的野生酵母可以生长免疫荧光试验可以区别三、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。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。（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。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。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。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。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。（6）生产现场扩大培养的注意点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。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。（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。w-w1wr(%)=-----------×100w式中：w—发酵前麦汁浓度（％）；w1—发酵后，排除酒精后的发酵液浓度（％）；wr—真正发酵度（％）。w–w2wa(%)=-----------×100w式中：w—发酵前麦汁浓度（％）；w2—发酵后，不排除酒精后的发酵液浓度（也称外观浓度）（％）；wa—外观发酵度（％）。（2）发酵度检验表5-5淡色啤酒高、中、低发酵度区分淡色啤酒啤酒酵母类别外观发酵度/％真正发酵度/％低发酵度酵母中发酵度酵母高发酵度酵母68～7475～8282以上55～5960～6666以上另外还有凝聚性、发酵速度、死灭温度、出芽率、耐酒精度、产酸、产酯等生理特性检验。四、啤酒活性干酵母的应用方法（以湖北安琪酵母股份有限公司生产的“安琪”牌啤酒活性干酵母为例）1.低温发酵发酵起始温度为9℃或更低（7～8℃），主发酵最高温度控制在11～12℃。啤酒活性干酵母必须活化1.5～2h，用量为0.5‰。复水活化材料要求：容器必须洁净、可密封；活化用水必须是无菌的凉开水；麦汁必须经煮沸后取用。复水活化步骤取煮沸后的10～12ºBx的麦汁，加等量的凉开水，迅速冷却至30～32℃，加入可密封的洁净容器中，制成4～6ºBx麦汁：取所需用量的啤酒活性干酵母加入到4～6ºBx麦汁中，麦汁用量为啤酒活性干酵母用量的5～10倍。复水活化过程中，每隔10min摇动2min，活化1.5～2h。该工艺发酵4～5天可开始保压，此时糖度在4.5ºBx左右。2.中温发酵发酵起始温度为11℃，主发酵最高温度为13～14℃。啤酒活性干酵母用量为0.4‰，复水活化方法同上述低温发酵。发酵48～72h可开始保压，糖度在4.5ºBx左右。其他控制条件根据工艺要求而定。3.高温发酵发酵起始温度为17℃，主发酵最高温度控制在为19～20℃。在此温度下，啤酒活性干酵母可不活化直接入罐，用量为0.3‰。发酵36～48h可开始保压，糖度在4.5ºBx左右。§5-2、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。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（450mg／L）的啤酒显得浓醇，含氮量为300～400mg／L的啤酒显得爽口，含氮物质量300mg／L的啤酒则显得寡淡。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。（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