微生物對啤酒生產(chǎn)的影響

1、微生物對啤酒生產(chǎn)的影響摘要：盡管啤酒是一個微生物穩(wěn)定的產(chǎn)品, 但是在啤酒釀造過程中容易受到一些有害微生物的污染。這些微生物的污染不但會影響到啤酒的質(zhì)量, 如產(chǎn)生異味、混濁等, 而且嚴(yán)重時還會給啤酒廠家造成經(jīng)濟(jì)損失。因此, 在啤酒釀造過程中防止有害微生物的生長具有特別重要的意義。本文介紹了啤酒釀造過程中污染微生物種類、控制要求及控制策略。關(guān)鍵詞: 啤酒, 釀造, 污染微生物, 控制Control of microbiological contam ination in beer brewingXie jingAbstract: Although beer is a microbiological

2、ly stable product unwanted microorganisms will c ause spoilage duringthe brewing processes。The growth of the unwanted microorganisms can product off- flavours and turbidity in the packaged product impact negatively on beer quality, with detrmiental financial consequences for the brewingindustry。It i

3、s inpotent to prevent or inhibit the growth of the unwanted microorganisms in b rewing processes。This review discussed the contaminating microorganisms associated with brewing process, microbiolo gical guide linesand control strategies。Keywords: beer brewing; microbiological contam ination; control1

4、、啤酒污染微生物的分類啤酒生產(chǎn)過程中的污染微生物主要是野生酵母、細(xì)菌和霉菌三大類由于啤酒工廠所采用的發(fā)酵方式不同。 以及所處環(huán)境的差異, 在生產(chǎn)的不同階段可能受到不同微生物的侵害。根據(jù)啤酒釀造中微生物污染的來源不同, 可將啤酒生產(chǎn)過程中的微生物污染分為兩大類: 一類稱為主污染; 另一類為二次污染。主污染是指由原料和釀造設(shè)備或容器等所引起的污染, 包括麥汁、酵母、發(fā)酵、貯酒、酒瓶等的污染; 二次污染是指啤酒在灌裝過程中所產(chǎn)生的污染1。據(jù)資料報道, 啤酒釀造中約50%的微生物污染為二次污染 2 , 但是主污染對產(chǎn)品的質(zhì)量影響更為嚴(yán)重。某種微生物對啤酒釀造的有害性, 取決于其在啤酒釀造中所污染的階段

5、,如啤酒酵母若出現(xiàn)在過濾的啤酒中, 則被視為啤酒的污染微生物 1, 3 。1.1 在傳統(tǒng)發(fā)酵工藝中， 易造成啤酒污染的微生物一般屬于好氧性質(zhì)的菌株。1.2在錐形罐發(fā)酵工藝中，易造成啤酒污,染的微生物一般屬于厭氧性質(zhì)的菌株。1.3在糖化程中的污染微生物， 主要是耐熱性細(xì)菌（如乳酸菌）。當(dāng)麥汁溫度低于60攝氏度時, 特別是在未加入酒花的麥汁中, 許多耐熱性細(xì)菌能夠生長。由于大部分乳酸菌對酒花中所含有的化合物是敏感的, 所以它們在加酒花煮沸后的麥汁中是不能夠生存的。但是如果這些細(xì)菌在加酒花前的麥汁中生長, 則會使麥汁產(chǎn)生異味, 從而影響最終產(chǎn)品質(zhì)量 41.4在麥汁沉淀、冷卻過程和接種醉母初期，污染微

6、生物主要是所謂“麥汁細(xì)菌” ,如變形肥大桿菌、大腸菌群、醋酸菌等好氧和微好氧菌。1.5 在啤酒發(fā)酵、貯酒、過濾過程中，污染微生物主要是微好氧、兼性厭氧、專性厭氧菌，如各種乳酸菌、啤酒球菌和發(fā)醉單抱菌等。1.6 野生酵母可以污染于發(fā)酵一貯酒一灌裝各階段。1.7 霉菌和放線菌一般只污染制麥、發(fā)芽階段。在發(fā)酵間，貯酒間，過濾室濕潤的墻壁、地面、天花板， 以及容器、冰水管道的表面，也可見到有霉菌生長。由于麥汁和啤酒呈酸性及發(fā)醉時的厭氧條件， 霉菌和放線菌很難在啤酒中生存。2、有害微生物代謝對啤酒質(zhì)量的影響2.1 啤酒釀造屬于控制性發(fā)酵, 抑制和杜絕雜菌的污染和生長繁殖。啤酒釀造中如某一環(huán)節(jié)處理不嚴(yán)格就

7、帶進(jìn)雜菌, 雜菌的代謝產(chǎn)物是影響啤酒口味純凈的主要因素, 啤酒污染輕則出現(xiàn)異雜味, 嚴(yán)重時會導(dǎo)致啤酒的酸敗。2.2 啤酒釀造過程污染某些微生物, 會破壞啤酒的膠體平衡, 造成啤酒過濾困難, 如殺菌不徹底會引起啤酒的早期混濁和沉淀。2.3 啤酒釀造過程污染某些微生物, 其能分泌出微生物多糖, 使啤酒粘度升高, 飲后舌面發(fā)膩, 余味不凈, 喪失其爽口性。2.4 瓶裝或罐裝啤酒中污染某些產(chǎn)氣微生物如野生酵母、乳酸菌等, 會使容器壓力升高, 引起容器爆裂。2.5 污染某些細(xì)菌如球菌等, 會改變原來的代謝途徑, 造成啤酒VDK 的反彈。2.6 污染霉菌, 會造成啤酒粘度降低, 表面張力減少,泡沫粗糙,

8、嚴(yán)重時噴酒。2.7 污染野生酵母會引起啤酒敗壞, 產(chǎn)生混濁、異雜味和表面產(chǎn)生薄膜; 污染野生酵母產(chǎn)生的混濁對澄清不敏感。野生酵母主要產(chǎn)生特異酯香味和其他副產(chǎn)物。3 控制措施3 發(fā)酵前段過程中微生物的控制3.1 發(fā)酵前段的主要工藝發(fā)酵前段的工藝主要包括淀粉的糊化、糖化, 麥汁的過濾、煮沸、沉淀, 酒花的添加。3.2 發(fā)酵前段過程中微生物的控制對于防止發(fā)酵前段出現(xiàn)微生物污染,最重要的方法是要做到麥汁管路無菌化、補(bǔ)充氧氣的空氣無菌化,同時也要保證麥芽、輔料、酒花等無霉變,防止制備的麥汁中存有耐高溫霉菌。3.2.1 麥汁管路無菌化麥汁管路的要求及其有效清洗,要求管路內(nèi)壁自身清潔光滑,避免使用內(nèi)壁老化的

9、食品軟管,特別是內(nèi)壁出現(xiàn)裂紋、顆粒狀、粉末狀老化的軟管要堅決杜絕使用( 因為目前的清洗滅菌方式無法保證此類管路的無菌程熱水( 85 ) 滅菌的方式, 清洗的同時對取樣閥進(jìn)行清洗滅菌,清洗頻次最好為每鍋1次。另外,為了防止結(jié)垢, 應(yīng)定期在堿液中加入除垢添加劑或者進(jìn)行酸洗。3.2.2 補(bǔ)充氧氣的空氣無菌化首先是壓縮空氣自身的質(zhì)量保證, 必須是干燥、無油、無雜質(zhì)、無味的。大多數(shù)公司能滿足無味、無雜質(zhì),但無油和無水做起來就比較困難,需要嚴(yán)格地對所用的壓縮空氣進(jìn)行定期檢查；其次是無菌過濾系統(tǒng),在車間使用終端應(yīng)有除水系統(tǒng)、除油系統(tǒng)、一級過濾系統(tǒng)(2m) ,在無菌空氣使用端應(yīng)安裝終極過濾器(0.2m)。在每

10、次無菌空氣使用前應(yīng)采用0.1MPa的蒸汽對終極過濾器和充氧管路進(jìn)行滅菌,時間在20 min 以上,不得出現(xiàn)滅菌死角。特別需要注意的是要控制滅菌蒸汽壓力不要超過0.2MPa,否則過濾的濾芯容易被燙壞,濾芯的安裝密封墊圈更容易損壞,導(dǎo)致未過濾氣體直接被使用。無菌過濾器在使用一段時間后應(yīng)對其濾芯和濾芯密封墊圈進(jìn)行拆檢,并定期對所過濾的無菌空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測。防止無菌空氣出現(xiàn)二次污染,必須保證無菌空氣運(yùn)輸管道的無菌化和密封性。3 酵母發(fā)酵過程中微生物的控制酵母菌種的好壞、性能的優(yōu)劣對啤酒質(zhì)量的影響起著至關(guān)重要的作用,可以說酵母是啤酒的靈魂,其好壞直接影響著啤酒的質(zhì)量1。酵母發(fā)酵過程中微生物的控制的關(guān)鍵步

11、驟主要是管路和發(fā)酵罐的清洗消毒、酵母的添加、發(fā)酵過程要保持正壓。3.1 管路和發(fā)酵罐的清洗消毒發(fā)酵罐的清洗必須保證清洗的徹底性。一般采取堿洗( 50,2.5%3.0%, 添加除垢用復(fù)合清洗添加劑)為主的清洗方式,定期進(jìn)行酸洗以避免罐內(nèi)結(jié)垢。在開始清洗到使用結(jié)束整個過程都需要處于正壓狀態(tài),清洗時的備壓壓力需要注意不能影響清洗液作用壓力導(dǎo)致清洗效果變差。清洗發(fā)酵罐的同時必須對相應(yīng)的取樣系統(tǒng)進(jìn)行清洗滅菌。要定期對罐頂洗球進(jìn)行拆檢,避免出現(xiàn)堵塞；定期對發(fā)酵罐進(jìn)行開罐檢查清洗效果。對于發(fā)酵過程,要保證始終處于一個無菌的正壓狀態(tài)下，避免出現(xiàn)因泄漏或者其他原因造成無壓的情況。3.3 發(fā)酵過程要保持正壓發(fā)酵過

12、程要保證始終處于一個無菌的正壓狀態(tài)下,避免出現(xiàn)因泄漏或者其他原因造成無壓的情況。發(fā)酵罐壓力處于正壓狀態(tài)才能確保啤酒酵母正常的生長、繁殖、發(fā)酵, 杜絕其他微生物的污染。總體上, 發(fā)酵前段和酵母發(fā)酵階段的微生物控制相當(dāng)重要, 如果出現(xiàn)微生物污染, 將直接影響到所生產(chǎn)的發(fā)酵液理化指標(biāo)和風(fēng)味。3.4灌裝過程中的微生物污染醋酸菌是以前報道最多的污染菌, 可是隨著現(xiàn)代灌裝技術(shù)的不斷提高, 生產(chǎn)過程中氧含量控制得愈來愈低, 這類微生物造成的污染愈來愈少 2 。而厭氧菌污染的幾率愈來愈高, 梳狀菌屬( Pectinatus )和巨球形菌屬(Megasphaera)是污染的主要微生物。對于非巴氏消毒啤酒來說,

13、20%30% 的微生物污染由梳狀菌屬引起 3, 而對于巴氏消毒啤酒來說, 該菌污染的幾率要小得多, 但目前對該菌的性質(zhì)了解還不清楚。巨球形菌屬中僅有幾個菌種可引起啤酒污染, 7% 的啤酒污染與該屬菌的污染有關(guān), 其中蠟形巨球形菌(M .cerevisiae)是報道最多的一個污染菌4。此外, 在巴氏殺菌不徹底或過濾操作不當(dāng)時, 乳桿菌和片球菌屬也是常見的引起啤酒污染的微生物, 這些微生物污染啤酒后, 可造成啤酒混濁, 產(chǎn)生異味等。4.1 發(fā)酵后段的主要工藝發(fā)酵后段的主要工藝為發(fā)酵液的過濾和清酒的灌裝。發(fā)酵液過濾的工藝流程見圖2。精濾機(jī)過濾機(jī)緩沖罐發(fā)酵罐后修飾劑添加罐硅藻土添加罐硅膠添加罐高濃稀釋

14、罐清酒罐后緩沖罐脫氧水系統(tǒng)包裝4.2 發(fā)酵后段過程中微生物的控制發(fā)酵后段過程中微生物控制的關(guān)鍵主要是發(fā)酵液輸送管路無菌化、備壓用二氧化碳無菌化、過濾系統(tǒng)無菌化、清酒輸送及灌裝過程無菌化。4.2.1 發(fā)酵液輸送管路無菌化清洗方式同麥汁管路相同, 主要是熱堿清洗+ 熱水滅菌, 管路杜絕泄漏。4.2.2 備壓用二氧化碳無菌化首先輸送二氧化碳的管路必須滿足無菌化要求, 對于純生之類的不經(jīng)過巴氏滅菌的啤酒, 每次過濾使用備壓二氧化碳前都必須對其輸送管路進(jìn)行清洗和蒸汽滅菌, 清洗依然以熱堿+ 熱水為主。對于普通啤酒, 應(yīng)定期對管路進(jìn)行清洗和蒸汽消毒。具體操作根據(jù)二氧化碳的微生物檢測報告進(jìn)行調(diào)節(jié)。其次是二氧

15、化碳自身的無菌化要求, 與壓縮空氣一樣都必須經(jīng)過無菌過濾, 濾芯定期進(jìn)行檢查。4.2.3 過濾系統(tǒng)無菌化對于用以啤酒過濾的設(shè)備, 每次過濾前后都必須進(jìn)行相應(yīng)的CIP 清洗。過濾機(jī)、清酒輸送管路以熱堿清洗+ 熱水滅菌為主; 最好采用燭式過濾機(jī)。對于板框式過濾機(jī)每天可以采取熱水滅菌、更換紙板時進(jìn)行堿洗的方式。過濾介質(zhì)保證無菌化, 主要需要注意貯存環(huán)境, 要求貯存環(huán)境清潔干燥, 最好低溫。對于使用結(jié)束所剩余的過濾介質(zhì)應(yīng)馬上將其包裝密封, 如果被過濾的啤酒不經(jīng)過巴氏殺菌, 那么必須使用新的包裝完好的過濾介質(zhì), 禁止使用以前剩余的過濾介質(zhì)。4.2.4 清酒罐無菌化保證清酒罐的污垢少, 主要以啤酒石和殘留

16、啤酒為主,所以在清洗時的方式主要以酸洗+ 滅菌劑主, 定期進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)清洗。清洗注意事項與發(fā)酵罐一樣, 要求從CIP開始到使用結(jié)束清酒罐都必須處于微正壓狀態(tài)。4.2.5 啤酒輸送及灌裝過程無菌化包裝管線無菌化, 在每次使用前后采取熱堿+ 熱水的清洗滅菌方式; 備壓必須使用無菌的二氧化碳, 酒機(jī)每次使用前后進(jìn)行熱堿+ 熱水清洗( 或者滅菌劑) + 無菌脫氧水的滅菌消毒方式; 灌裝酒機(jī)環(huán)境要求低溫清潔干凈, 最好能將酒機(jī)單獨(dú)分離到一間專門的灌裝室, 便于灌裝環(huán)境微生物控制。發(fā)酵后段主要是成熟啤酒的過濾和輸送過程, 這期間主要是避免二次污染。5 啤酒釀造過程中微生物污染的控制策略在啤酒生產(chǎn)過程中控制啤酒

17、微生物污染最有效的方法是消除或切斷引起啤酒污染的污染源, 由于啤酒生產(chǎn)過程不是、也不可能在無菌環(huán)境下進(jìn)行, 因此, 要完全消除啤酒生產(chǎn)過程中的微生物污染從技術(shù)上說是不可能的。但是, 在實際生產(chǎn)過程中我們可以通過采取有效措施來減少或降低啤酒釀造過程中有害菌污染的程度。啤酒釀造過程中要控制有害微生物的污染, 關(guān)鍵是要加強(qiáng)對污染微生物的預(yù)防工作, 即加強(qiáng)對生產(chǎn)過程的無菌程度檢測, 當(dāng)污染的微生物還處在低濃度時就能夠準(zhǔn)確而快速地把它們檢測出來。而要預(yù)防污染微生物侵犯啤酒, 主要依靠高效率的正常微生物控制體系, 效率好壞取決于下列兩點: 一是取樣制度; 二是樣品處理和結(jié)果的說明。取樣熱麥芽汁冷卻以后,

18、應(yīng)該在整個釀造過程保持無菌狀態(tài), 包括: 一切管道、發(fā)酵罐、濾酒機(jī)、貯酒罐、罐裝機(jī)、瓶和瓶蓋等, 尤其應(yīng)當(dāng)注意酵母泥貯藏設(shè)備與環(huán)境衛(wèi)生等。理論上衛(wèi)生檢查應(yīng)該每日對全廠各個工序及各種發(fā)酵時或發(fā)酵后添加的物料進(jìn)行取樣檢驗, 不過實際上沒有這樣做的必要, 但是應(yīng)該每天在幾個關(guān)鍵地點取樣檢驗, 假使檢驗不到感染, 說明工廠的清潔衛(wèi)生和酵母條件都令人滿意, 萬一在基本樣品中發(fā)現(xiàn)感染, 則進(jìn)一步做更全面的檢查, 找出感染的來源, 尤其在染菌數(shù)目增加的場合。釀造和灌裝過程必須檢驗的基本樣品包括下列五個方面: 送入發(fā)酵罐的冷麥芽汁: 開始輸送麥芽汁時取樣一次, 開始輸送麥芽汁半小時后取樣一次; 發(fā)酵罐CIP消

19、毒最后一次沖洗用水; 酵母泥; 發(fā)酵終了及發(fā)酵罐的嫩啤酒; 瓶裝啤酒。樣品的處理和結(jié)果的報告為了質(zhì)量管理目的, 只要檢查樣品有無感染, 無須對野酵母和細(xì)菌作出鑒別, 所以一般采用固體基質(zhì)平板培養(yǎng), 加放線菌酮10mg /kg 抑止酵母生長。對培養(yǎng)基的選擇一定要引起注意, 假使選用葡萄糖-酵母膏-瓊脂作為培養(yǎng)基, 則許多對啤酒無害的微生物也會生長, 造成結(jié)果不正確; 另一方面, 因為目的是檢出啤酒有害微生物, 應(yīng)該選用選擇性培養(yǎng)基, 缺點是有些有害微生物在這種培養(yǎng)基上生長緩慢, 須相當(dāng)長的培養(yǎng)時間。上述五個方面的基本樣品無須同樣處理, 由于野酵母和細(xì)菌的檢驗和鑒定的方法不一樣, 兩者的生長條件不

20、同, 所以, 沒有一種培養(yǎng)基能在同一條件下適合各種微生物。作為日常管理, 有必要知道啤酒廠經(jīng)常遇到的病害菌的性質(zhì), 有時只須檢出某一種感染菌, 可以節(jié)省時間。 3.2.1 冷麥芽汁 理論上這個樣品應(yīng)該是無菌的,當(dāng)然應(yīng)在無菌條件下取樣, 一般當(dāng)冷麥芽汁中的微生物 1000個/mL(總數(shù))時, 則認(rèn)為污染程度嚴(yán)重, 需要引起重視。麥芽汁最常見而且最危險的感染是大腸桿菌,所以, 應(yīng)該直接用培養(yǎng)基來直接檢出這種細(xì)菌, 如果30min之后取樣的麥芽汁仍含有大量微生物, 說明麥芽汁冷卻時受到感染, 須進(jìn)一步加強(qiáng)清潔消毒工作。322 發(fā)酵罐的嫩啤酒 了解常見感染情況, 對于樣品檢驗特別有用, 有些啤酒廠,

21、最危險的感染是乳桿菌, 平板計數(shù)并不能對此桿菌數(shù)目獲得有用數(shù)據(jù),應(yīng)該用選擇培養(yǎng)基進(jìn)行檢測。323 接種酵母 啤酒廠的微生物管理從邏輯上講應(yīng)該從接種酵母開始, 因為從這里檢測到的微生物除了變形肥大桿菌之外, 都會在以后釀造過程中出現(xiàn)。來自接種酵母的感染數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出來自別處的感染,對于污染的啤酒酵母,或者調(diào)換純粹培養(yǎng)的酵母,或者進(jìn)行純化除去雜菌。有許多種純化酵母去除感染的方法,老方法采用酒石酸溶液洗滌,但目前最有效的方法是用鈉或銨的過硫酸鹽: 含過硫酸鹽0.75% 的酵母泥,用磷酸調(diào)節(jié)pH 到2.2,放置2h,或者酸化到pH2.8,放置16h,該處理至少可以消滅99%的雜菌, 不影響酵母活力, 盡

22、管如此, 對酵母某些性質(zhì)并非絕對無影響(如凝聚性、澄清速度等); 而且也不能保證完全消除雜菌感染。324瓶裝啤酒 取樣1mL, 平板培養(yǎng)。如果微生物濃度極低, 可用膜濾濃縮, 有時極微量的微生物會造成災(zāi)害。顯微鏡檢查, 有時也很起作用。325 啤酒工廠取樣 工廠在消毒殺菌之后, 立即從管道、容器取樣, 檢驗清潔的效果。假使工廠某一部分有污染嫌疑, 可以在清洗之前取樣。檢查工廠殺菌效果, 是任何優(yōu)良微生物管理系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。取樣必須在無菌條件下, 立即平板培養(yǎng), 在固體培養(yǎng)基上應(yīng)該完全空白。管道、容器等清潔后立刻取樣,從某些易于感染的地方揩抹取樣, 更有參考價值。四、結(jié)論污染微生物的控制工作是啤酒企業(yè)日常管理工作中的重點, 只有堅持不懈地對啤酒生產(chǎn)全過程進(jìn)行有害微生物的檢測和防治工作, 啤酒的質(zhì)量才能有最可靠的保障。要做好啤酒生產(chǎn)過程中有害微生物的控制工作, 一是要了解啤酒污染的微生物的種類、特性, 特別是哪些培養(yǎng)條件要求苛刻、極易造成啤酒污染的有