發(fā)酵食品生產(chǎn)技術.ppt

1、項目五 啤酒生產(chǎn)技術 啤酒發(fā)酵技術,將啤酒酵母接種于最終麥汁內，啤酒即開始發(fā)酵過程。 前發(fā)酵（主發(fā)酵） 得到未成熟的嫩啤酒 后發(fā)酵（貯酒）低溫貯藏陳釀，后熟,一、啤酒酵母及其培養(yǎng) 1、啤酒酵母的繁殖方式 （1）無性繁殖 啤酒酵母主要以發(fā)芽方式進行繁殖。 形成芽胞細胞核分裂芽胞長大脫落 在正常的營養(yǎng)狀態(tài)下，都以無性繁殖方法進行繁殖。,2、啤酒酵母的分類 按來源 1、培養(yǎng)酵母 培養(yǎng)酵母是在野生酵母經(jīng)過長時間的馴養(yǎng)，反復使用和驗證，具有正常的生理狀態(tài)和特性的酵母。 工藝最低發(fā)酵溫度：911；最高3537。 2、野生酵母 野生酵母廣泛存在于自然界和啤酒廠中，它不為生產(chǎn)所控制利用。是與培養(yǎng)酵母的形態(tài)和特

2、性不同的酵母。野生酵母的存在會導致啤酒產(chǎn)生不良氣味和啤酒的混濁。,根據(jù)酵母在發(fā)酵中的物理性質 上面酵母：又稱為表面酵母或頂面酵母，因為上面酵母出芽后，新細胞并不很快分開，而是互相連著，形成芽簇，發(fā)酵產(chǎn)生的CO2氣泡也被酵母所包圍；另外，由于上面酵母具有與CO2相反電荷，相互吸引結團，這些簇團比重較發(fā)酵液輕，浮在表面。 下面酵母：酵母細胞發(fā)芽后很少互相連接，酵母和CO2氣泡均帶負電荷，故發(fā)酵中產(chǎn)生的大量CO2氣泡很快脫離細胞而上升，下面的酵母則是始終漂浮在發(fā)酵液中，發(fā)酵終了時，下面酵母由于由于自身凝結，而使細胞互相凝結成塊，其密度大于發(fā)酵液的密度而沉于發(fā)酵容器的底部。,上面啤酒酵母：啤酒酵母、，

3、1843年漢森從英國愛丁堡啤酒廠中分離。著名的品種有：英國愛丁堡、中國2241號 下面啤酒酵母：卡爾酵母，漢森從丹麥嘉士伯啤酒廠中分離，著名的品種有：丹麥嘉士伯、捷克皮爾森、荷蘭酵母、青島酵母、首啤酵母、德國多特蒙德酵母、德國褔路貝爾酵母,根據(jù)發(fā)酵期間酵母的狀況： （1）凝集酵母：容易凝集沉淀或凝集后浮于液面的酵母，前者為下面酵母，后者為上面酵母。 發(fā)酵初期酵母是分散的，當達到某發(fā)酵度，酵母在發(fā)酵液中細胞密度突然降低，器底逐漸沉結酵母凝塊，發(fā)酵結束時，發(fā)酵液中細胞密度很低0.31106個/mL，即使強烈振動打散凝塊，靜置短時間也立即形成凝塊。 （2）粉狀酵母：不容易凝集沉淀而長時間懸浮于發(fā)酵液

4、中的酵母稱為粉狀酵母或絮狀酵母。,（3） 絮凝性酵母 介于粉末型酵母和凝聚性酵母之間，發(fā)酵減弱后，酵母開始形成并不緊密的絮狀沉淀，發(fā)酵結束時，器底形成較多沉淀，經(jīng)振蕩，酵母較快分散，靜置一段時間，又能重新沉降。,發(fā)酵度表示麥芽汁接種酵母后浸出物被發(fā)酵的程度。（用F表示）,粉末型酵母和凝聚性酵母區(qū)別：酵母分類 見書p111-112,3、優(yōu)良酵母的評估 （1）形態(tài)學上的要求 （A）細胞的形態(tài)：圓形、卵圓形、橢圓形 短軸：長軸=1：1.01.5，優(yōu)良菌株在1：1.11.3之間。 （B）細胞大?。?（37）（510）m 大型細胞 （6.88.0）（8.09.0）m 中小型細胞 (3.66.5) (6.

5、08.0) m,（C）菌落特征： 乳白色、不透明，有光澤、表面光滑、濕潤，邊緣整齊，但隨著培養(yǎng)時間的延長，菌落光澤逐漸變暗。, （2）生理學要求 繁殖速度 15繁殖的滯緩期應 2h. 15平均世代時間應 8h. 15和10繁殖時間，兩者平均世代時間相差愈小，反映菌株對溫度適應性大，有利于控制。, （3）發(fā)酵力的要求 （A）酵母麥汁極限發(fā)酵度在最有利的發(fā)酵溫度2527 。C時，酵母對麥汁中可發(fā)酵性糖類的最大可能發(fā)酵程度。 實際上主要反映酵母對麥汁中麥芽三糖的發(fā)酵能力和發(fā)酵極限。 （B）起酵速度 起酵時間麥汁接種酵母發(fā)酵后，酵母適應新環(huán)境，有一個明顯的滯緩期，以后細胞數(shù)增殖至（2025） 106個

6、/ml，發(fā)酵液表面有白泡沫出現(xiàn)，從接種至起白沫總稱為起酵時間。,（C）發(fā)酵速度 快速發(fā)酵菌株，不但縮短發(fā)酵周期，而且發(fā)酵快，PH降低快，有利于獲得淡爽風格的啤酒，啤酒穩(wěn)定性好。 （D）啤酒主發(fā)酵度 優(yōu)秀啤酒的發(fā)酵度大多在6568%。 （E）麥汁極限發(fā)酵度（F極）和啤酒發(fā)酵度（F啤） 優(yōu)良啤酒： F極- F啤=F1.0%, （F）凝聚性和沉淀能力 （G）雙乙酰峰值和還原速度 雙乙酰峰值低，0.30.4mg/L 雙乙酰峰值出現(xiàn)在發(fā)酵第二天至第三天 雙乙酰還原快 雙乙酰前驅物質（a-乙酰乳酸）在啤酒中很少殘留,（H）揮發(fā)性風味物質 （I）酵母對壓力的耐受性 （J）酵母的穩(wěn)定性 （K）主酵液和成品啤酒

7、的風味品嘗 （L）啤酒泡沫特性, 4、啤酒酵母擴大培養(yǎng) （1）擴大培養(yǎng)流程,（2）出發(fā)菌株的選擇 （3）擴培過程的無菌操作 （4）優(yōu)良的培養(yǎng)基：麥汁 （5）恰當?shù)臄U大比例 在漢生罐以前各級：1：1020 在漢生罐以后各級：1：45, （6）恰當?shù)囊品N時間 （A）培養(yǎng)時間估算法 在優(yōu)良麥汁培養(yǎng)基中，正確的擴大培養(yǎng)，酵母飽和期細胞數(shù)可達90120 106個/ml，移種在對數(shù)后期濃度一般為75 106個/ml。 公式：2n a0=A t=t0+ntm,（B）降糖判別法 一般控制麥汁還原糖降至1/32/5。 移種太早，雖然芽生率高，但細胞太嫩，不但會延遲下一級擴大培養(yǎng)時間，而且會增加下一級酵母死亡率；

8、移種太遲，雖然細胞數(shù)多，下一級培養(yǎng)后細胞大小差異大。, （7）嚴格控制培養(yǎng)條件 （A）溫度 采用逐級遞降溫度培養(yǎng)法 試管（28） 小錐形瓶（25 ） 大錐形瓶（23 ） 卡氏罐（ 20 ） 漢生罐（ 1315 ） 一級繁殖罐（ 1213 ） 二級繁殖罐（ 1112 ） 發(fā)酵（ 10 ）,（B）通風 通風不足是影響酵母增殖促進細胞衰退的主要因素，但我們培養(yǎng)啤酒的目的是為了酵母進行后面的厭氧發(fā)酵，如果一味追求細胞數(shù)，過度通氧，也會造成酵母細胞呼吸酶活性太強，而酵母酶活性不足，影響以后的發(fā)酵。 在實驗室培養(yǎng)階段：一般48h振蕩一次。 漢生罐、繁殖罐：溶氧控制水平從6.03.0mg/L逐級降低。, （

9、8）漢生罐的留種 作為留種漢生罐，應注意培養(yǎng)時間。 留下10%15%，再補充新的麥汁。 定期更換麥汁。,作業(yè) 1、按酵母絮凝特性來分類，啤酒酵母可分為哪幾類？ 2、名詞解釋 凝聚點、酵母麥汁極限發(fā)酵度、起酵時間 3、卡氏酵母最適生長溫度是31.634 ,為什么實際生產(chǎn)的擴大培養(yǎng)過程中卻采用逐級遞降溫度培養(yǎng)法?, 二、啤酒發(fā)酵機理 ,1. 糖類的發(fā)酵 糖類約占麥汁的浸出物90%左右，其中： 葡萄糖和果糖：10% 蔗糖：5% 麥芽糖：4550% 麥芽三糖：1015% DP 48的寡糖：2025% 其它糖：35% 啤酒酵母的可發(fā)酵糖和發(fā)酵順序 葡萄糖 果糖 蔗糖 麥芽糖 麥芽三糖,2.麥汁含氮物質的

10、轉化 啤酒發(fā)酵初期，接種啤酒酵母必須通過吸收麥汁中的含氮化合物，用于合成酵母細胞蛋白質、核酸和其他含氮化合物，繁殖細胞。 活的啤酒酵母只能分泌很少的蛋白酶，只能從麥汁中吸收氨基酸、二肽、三肽等低肽氮化合物，而且二肽、三肽吸收能力很低。 啤酒酵母不能全部吸收麥汁中氨基酸，對a-氨基酸的吸收率波動在5070%之間。,3.啤酒中風味物質的代謝 高級醇 醛與酮 脂肪酸和其它有機酸 酯類 連二酮 硫化物,高級醇 （A）高級醇形成的代謝途徑 降解代謝途徑(Ehrlish途徑) 氨基酸被轉氨為a-酮酸 酮酸脫羧成醛 醛還原為醇 合成代謝途徑 糖生成a-酮酸酮酸脫羧成醛醛還原為醇,（B）高級醇對啤酒風味的影響

11、 高級醇100mg/L，啤酒口味變差 （C）影響啤酒高級醇含量的主要因素： 酵母菌種 接種量 接種量小，有利于高級醇的生成。 只有提高酵母添加量至一定倍數(shù)時，高級醇的生成量才會顯著降低。,酵母增殖的影響 高級醇是酵母增殖、合成細胞蛋白質的副產(chǎn)物，增殖倍數(shù)越多，形成的高級醇就越多。 控制增殖倍數(shù)34倍較好。 酵母增殖培養(yǎng)過程中，生長受到抑制時，高級醇產(chǎn)生量高。 保證酵母的正常生長。,麥汁濃度和麥汁成分 適量的氨基氮可促進酵母繁殖，生成適量的高級醇； 當氨基氮含量過高，氨基酸脫羧會形成高級醇； 麥芽汁中缺乏鎂離子、泛酸等營養(yǎng)物質，高級醇生成量偏高； 麥汁濃度過高，高級醇生成量偏高； 麥汁pH越高，

12、越有利于高級醇生成，一般5.25.6。,麥芽汁充氧量的影響 充氧量偏高，高級醇的生成就會增加。 麥芽汁的充氧量一般控制810mg/L。 發(fā)酵條件 發(fā)酵方式：加壓發(fā)酵可以抑制高級醇生成；攪拌發(fā)酵可以促進高級醇生成； 發(fā)酵溫度：溫度越高，高級醇生成越多； 發(fā)酵度：發(fā)酵度高，高級醇生成越多。,酵母自溶 主發(fā)酵結束后，大部分酵母沉積于發(fā)酵罐底，如果不及時排放，引起酵母自溶，容易導致高級醇含量升高。 原料的影響 啤酒中高級醇的含量與麥芽品種、質量優(yōu)劣友關。 麥芽汁中氨態(tài)氮含量過高時，通過埃爾利希機制形成高級醇；麥芽汁中氨態(tài)氮含量過低時，通過糖代謝合成氨基酸，若缺乏氮源，會導致由酮酸形成高級醇。,連二酮

13、連二酮是雙乙酰和2，3戊二酮的總稱。 2，3戊二酮在啤酒中含量較低，對啤酒風味不起什么作用。 雙乙酰對啤酒風味起主要作用，其風味界限值為0.150.20 ppm，含量過高就會出現(xiàn)餿飯味。 貯酒過程中以此作為啤酒成熟的標準規(guī)定值。,連二酮的形成 直接由乙酰輔酶A和活性乙醇縮合而成,由a-乙酰乳酸的非酶分解形成雙乙酰,影響雙乙酰生成的因素 酵母菌種 不同酵母菌種產(chǎn)生雙乙酰能力不同，對雙乙酰還原能力也不同。 繁殖期的幼酵母、貯存時間過長的酵母、傳代過多的酵母、營養(yǎng)不良的酵母等還原雙乙酰能力較弱。 麥芽汁中的氨基酸的種類和含量 麥芽汁中纈氨酸含量高可減少乙酰乳酸的生成，從而減少雙乙酰的形成。,巴氏滅菌

14、前的a-乙酰乳酸含量 若啤酒殺菌前的a-乙酰乳酸含量高，高溫時遇到氧氣將形成較多的雙乙酰。 生產(chǎn)過程的染菌情況 若發(fā)酵生產(chǎn)中污染雜菌，雙乙酰含量明顯會升高。 酵母自溶情況 若酵母細胞自溶后的a-乙酰乳酸進入啤酒，經(jīng)氧化轉化為雙乙酰。,降低雙乙酰的措施 提高麥汁中纈氨酸的含量 通過反饋作用，抑制從丙酮酸合成纈氨酸的支路代謝作用； 一般，12%的麥汁的a-氨基酸含量應控制在180ml/L以上。 加速a-乙酰乳酸的分解速度 提高發(fā)酵溫度 通風攪拌 降低接種麥汁的PH值至4.4左右,利用酵母還原雙乙酰 主發(fā)酵結束前適當保持較高的發(fā)酵溫度，或者進行后發(fā)酵時保存適量的酵母，利用酵母的還原酶，將雙乙酰還原為

15、2，3丁二醇。 利用CO2洗滌，排除雙乙酰 下酒后，利用后發(fā)酵產(chǎn)生的CO2，或人工充CO2進行洗滌，可將揮發(fā)性的雙乙酰帶走。 控制酵母的增殖量。 a-乙酰乳酸是在酵母繁殖期形成的，適當增加酵母接種量，有利于減少雙乙酰的產(chǎn)生。,酸類 啤酒中的酸類約有100種，酸是啤酒的主要呈味物質。 適量的酸賦予啤酒柔和和清爽的口感。 啤酒中的總酸來自麥芽等原料、糖化發(fā)酵的反應產(chǎn)物、水和工藝加酸。 啤酒中的酸類含量最多是乙酸，其對啤酒風味影響較大。若發(fā)酵前期污染野生酵母、醋酸菌或發(fā)酵后期污染異型乳酸菌，就會產(chǎn)生大量乙酸。因此，啤酒中有機酸的種類、含量可作為判斷發(fā)酵是否正常的標志。,醛類 啤酒中的醛類來自麥芽汁煮

16、沸中美拉德反應和啤酒發(fā)酵過程中醇類的前驅物質或氧化物。 對啤酒風味影響較大的是乙醛、糠醛和反-2-壬烯醛。 乙醛主要來自丙酮酸，當乙醛含量過高時，啤酒呈腐敗性氣味、刺激性辛辣感等。利用二氧化碳洗滌可降低啤酒中乙醛含量。,糠醛主要由麥芽和酒花的酚酸在麥芽汁煮沸過程中轉化得到，其不能被酵母同化而進入啤酒。發(fā)酵過程經(jīng)脫氫酶還原成糠醇，可使其含量下降。 反-2-壬烯醛的形成是啤酒老化的主要原因，生成機理是脂類和游離脂肪酸的酶促和非酶促氧化。氧和氧化作用是造成啤酒老化的主要原因，應避免氧化反應。,三、影響發(fā)酵的主要因素 1、麥芽汁成分 2、發(fā)酵溫度 啤酒發(fā)酵一般采用低溫發(fā)酵，其原因： 防止或減少細菌污染

17、； 最高酵母細胞濃度低，同化氨基酸少，形成的雙乙酰、高級醇等副產(chǎn)物少； pH下降緩慢； 酒花香氣損失少； 酵母自溶少，使用代數(shù)多。,3、罐壓 罐壓增高，二氧化碳濃度增高，酵母的增殖受到抑制。 4、pH 酵母發(fā)酵最適pH為56，過高、過低都會影響發(fā)酵速度和代謝產(chǎn)物的種類、數(shù)量，從而影響啤酒的發(fā)酵和產(chǎn)品質量。 5、代謝產(chǎn)物 乙醇的積累將逐步抑制酵母的發(fā)酵作用。,作業(yè) 1、啤酒酵母的可發(fā)酵性糖的發(fā)酵順序是怎樣？為什么只有葡萄糖濃度低于0.2%時，麥芽糖才開始發(fā)酵？ 2、為什么要降低啤酒中的雙乙酰含量？如何降低啤酒中的雙乙酰含量？, 三、啤酒發(fā)酵技術 一般將啤酒發(fā)酵技術分為傳統(tǒng)發(fā)酵技術和現(xiàn)代發(fā)酵技術。

18、 在傳統(tǒng)發(fā)酵生產(chǎn)中，每批定型麥芽汁經(jīng)過添加酵母、前發(fā)酵（酵母增殖）、主發(fā)酵、后發(fā)酵和貯酒等階段。其流程：,1、酵母的添加 傳統(tǒng)發(fā)酵常采用低溫緩慢發(fā)酵，酵母接種量小。 接種量比較小，接種后細胞濃度?？刂圃冢?12）106 個/mL。 酵母的回收和利用：發(fā)酵結束后，可回收酵母泥作為下次使用。酵母泥常帶有較多泡蓋物質和衰老酵母，需用無菌酸水洗滌、分離后，才能使用。 酵母的添加方法有多種。,設置酵母添加槽，其目的： 活化經(jīng)低溫水貯養(yǎng)的酵母，縮短發(fā)酵過程中的遲滯期。 使酵母增殖到一定的數(shù)量，并自然升溫到酵母起發(fā)的溫度。 分離去除酵母泥中死細胞、冷凝固物等沉淀物。,2、前發(fā)酵 接種酵母后，有較長（數(shù)小時至

19、十小時）生長滯緩期，才能進入出芽繁殖，當酵母克服生長滯緩期，出芽繁殖細胞濃度達到20 106 個/ mL ，發(fā)酵麥汁表面開始起沫，此階段為前發(fā)酵。 前發(fā)酵時間，隨接種溫度、接種量變化。 前發(fā)酵階段糖降不明顯，外觀濃度降在0.51.0。P，溫度自然升高0.7 1.0 。,酵母恢復階段：酵母細胞膜的主要物質是甾醇。酵母接入新的培養(yǎng)基中，首先要合成甾醇，產(chǎn)生新的細胞膜，恢復滲透性，合成代謝的主要能量來自暫貯細胞內的肝糖和海藻糖提供。在此階段，酵母細胞基本不繁殖。 有氧呼吸階段：細胞膜形成后，恢復了滲透性，酵母立即以可發(fā)酵性糖為主要能量來源，在氧的作用下進行繁殖。同時，肝糖再行積累。,3、主發(fā)酵 無氧

20、呼吸階段：可發(fā)酵性糖被分解成乙醇和二氧化碳，可發(fā)酵性糖進行酵解的順序：葡萄糖果糖蔗糖麥芽糖麥芽三糖。 根據(jù)發(fā)酵液表面現(xiàn)象的不同，可以將主發(fā)酵過程分為4個階段：起泡期、高泡期、落泡期、泡蓋形成期。,起泡期 在麥汁表面逐漸出現(xiàn)更多的泡沫，由四周漸漸擁向中間，潔白細膩，厚而緊密。 維持12天，每天溫度上升0.50.8 ，不需人工降溫。 每天消糖0.50.8。P。,高泡期 發(fā)酵3天后，泡沫增高，形成卷曲隆起，高達2530厘米，并因酒內酒花樹脂和蛋白質-單寧氧化物開始析出而逐漸變?yōu)樽攸S色。 一般維持23天，為發(fā)酵旺盛期，大量釋出熱量，需要用冰水冷卻。 每天降糖1.52.0。P。,落泡期 發(fā)酵5天后，發(fā)酵

21、力逐漸減弱，二氧化碳氣泡減少，泡沫回縮，酒內析出物增多，泡沫由綜黃色變?yōu)樽睾稚?一般維持2天左右，控制液溫每天下降0.5 。 每天消糖0.50.8。P。,泡蓋形成期 發(fā)酵78天后，泡沫回縮，形成一層褐色苦味的泡蓋，厚度約為24厘米。 此時，發(fā)酵已進入末期，在大幅度降溫情況下，酵母大量凝集沉淀，可發(fā)酵性糖已大部分降解，每天消糖0.20.4。P，發(fā)酵最后一天，急劇降溫。,4、主發(fā)酵過程的控制 溫度的控制 國內啤酒工廠大多使用下面發(fā)酵酵母菌種，允許發(fā)酵溫度范圍為616 ，正常范圍為812 ，在此范圍內的溫度可以稱為“主發(fā)酵溫度”。 主發(fā)酵時的最高溫度稱為“高泡溫度”，進入發(fā)酵時的溫度稱為“起發(fā)溫度

22、”，終止發(fā)酵時的溫度稱為“下酒溫度”。,在三個溫度中，高泡溫度 和下酒溫度最重要。高泡溫度 決定發(fā)酵速度、啤酒風味、酒花利用率、酵母回收數(shù)量等。而下酒溫度決定后發(fā)酵的起發(fā)速度、雙乙酰的還原、二氧化碳的飽和等。 接種溫度：58 發(fā)酵最高溫度 低溫發(fā)酵： 7.59.0 高溫發(fā)酵： 1013 發(fā)酵終了溫度： 45 ,發(fā)酵麥汁濃度的控制 在一定的酵母菌種和麥汁成分條件下，濃度的控制是由調節(jié)發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間來控制的。 如果發(fā)酵旺盛，消糖快，則需適當降低發(fā)酵最高溫度和縮短最高溫的保持時間；反之則需延長最高溫保持時間或采取緩慢降溫的辦法，以促進消糖。 時間的控制 在一定的麥汁成分，酵母活性和一定的發(fā)酵度要

23、求下，發(fā)酵時間主要取決于發(fā)酵溫度。發(fā)酵溫度高，則發(fā)酵時間短，反之亦然。,例如：主發(fā)酵降糖速度慢的原因？ 麥芽汁組成不良。 酵母質量差。 發(fā)酵溫度控制不當。 麥芽汁pH控制不當。,5、主發(fā)酵的下酒條件控制 下酒：傳統(tǒng)啤酒發(fā)酵中將主發(fā)酵池的嫩啤酒轉移到后發(fā)酵罐的操作稱為下酒。 下酒的可發(fā)酵性糖：保留足夠又不過剩的發(fā)酵糖并能在后發(fā)酵全部發(fā)酵，一般保留在后發(fā)酵中增加10%發(fā)酵度的糖類。 下酒的溫度：下酒溫度應根據(jù)下酒時雙乙酰的含量和后發(fā)酵時間而定。若下酒時雙乙酰比較高（0.3mg/L），應采用較高溫度（如56.5 ），可縮短后發(fā)酵時間。,下酒的酵母細胞濃度：有了可發(fā)酵性糖，有適宜的發(fā)酵溫度，后發(fā)酵能否順利進行，還必須依賴于有相當數(shù)量的活性啤酒酵母。下酒的酵母細胞濃度?？刂圃冢?020）106個/mL。,如何促使發(fā)酵較快成熟？ 衡量發(fā)酵液成熟的方面： 生酒味的去除。 啤酒的進一步老熟。 發(fā)酵液澄清和二氧化碳的飽和。 控制良好的后發(fā)酵過程將有利于啤酒的成熟，而較高的下酒溫度、較多的可發(fā)酵性糖類和