發(fā)酵過程實際是酵母代謝過程,要獲得高品質(zhì)啤酒,必須首先具有生命力旺盛、自身強壯、性能良好、風味有益的酵母菌種。而酵母性能受發(fā)酵工藝條件及外觀環(huán)境等因素的影響而發(fā)生變化,不可避免會出現(xiàn)酵母衰老、死亡與自溶,如何減少酵母自溶,延長酵母使用壽命,是保證啤酒質(zhì)量穩(wěn)定的根本基礎(chǔ)。
一、酵母自溶原因
酵母細胞的胞液中含有較多的胞內(nèi)蛋白分解酶,在正常工藝條件下,酵母強壯,酵母胞內(nèi)蛋白分解酶不會外泄。而當工藝環(huán)境惡化,酵母衰老或死亡后,胞內(nèi)蛋白分解酶便會發(fā)生外泄,并作用于酵母細胞壁的蛋白結(jié)構(gòu),使酵母細胞發(fā)生破裂,酵母自溶隨之產(chǎn)生,俗稱“酵母內(nèi)耗”。酵母自溶后細胞質(zhì)溶液中一些物質(zhì)如多糖、氨基酸、蛋白質(zhì)、多肽類、核苷酸、少許鹽類等大量進入啤酒,使啤酒中總氮、ɑ-氨基氮、ph值、電導(dǎo)率等指標發(fā)生變化,則對啤酒的風味、膠體穩(wěn)定性等產(chǎn)生影響。
啤酒發(fā)酵過程酵母自溶是不可避免的,只是自溶程度和自溶速度不同而已。我們的目的不是杜絕酵母自溶,而是控制酵母自溶程度,延緩酵母衰老死亡的進程。
二、影響酵母自溶的因素
1. 酵母菌種
因酵母本身性能不良,表現(xiàn)為衰老、變異、酵母活性低。在工藝條件變化時極易死亡而自溶。
2. 麥汁組成
麥汁營養(yǎng)成分組成不合理,導(dǎo)致酵母營養(yǎng)不良,特別時缺乏ɑ-氨基氮、可發(fā)酵糖、維生素、生長素等。麥汁中含鋅量過高也會加速酵母自溶。
3. 酵母添加量
酵母添加量過高,導(dǎo)致麥汁中一些營養(yǎng)成分短時間內(nèi)被耗完,致使酵母在以后進程中處于貧養(yǎng)狀態(tài)而“內(nèi)耗”。添加量過高,新生酵母生成少,也會造成酵母衰老、自溶。
4. 酵母使用代數(shù)
酵母使用代數(shù)高,特別是酵母不經(jīng)過洗滌而連續(xù)使用,將衰老、死亡酵母帶入下一批發(fā)酵液,造成酵母生理機能衰退而自溶。
5. 發(fā)酵工藝條件
發(fā)酵工藝條件如溫度、壓力、ph值控制不當,促使酵母變異。如麥汁滿罐初始溫度高,發(fā)酵過程高溫持續(xù)時間長,溫度、壓力波動幅度大,錐部保溫差,溫度高、ph值偏高等。
6. 酵母回收時間
酵母回收時間、方法、壓力、酵母貯存條件等對酵母質(zhì)量有重要影響,酵母回收不及時,回收方法不當,回收時壓差過大,壓力使放過快,將造成酵母細胞破裂,后酵貯酒時間長,錐部溫度高,均可導(dǎo)致酵母性能下降。酵母泥長時間得不到分離而滯留在發(fā)酵液中也會使酵母細胞自溶。中國國際啤酒網(wǎng) 由此可知,酵母收集太晚、貯存時間長易自溶,可以通過酵母泥ph值變化來判定。如果酵母泥顯示的ph值明顯高于成熟啤酒的ph值,則說明酵母已發(fā)生自溶。當酵母泥ph值比啤酒ph值高0.5以上則判定酵母已經(jīng)自溶。
7. 微生物污染
一旦污染有害菌,其代謝產(chǎn)物及ph值的改變將嚴重影響酵母活性,導(dǎo)致酵母自溶。酵母自溶后細胞汁溶液中的多糖、氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸、核苷酸、少許鹽類等物質(zhì)會進入啤酒。自溶酶還可以降解自身細胞蛋白質(zhì),產(chǎn)生一系列的含氮化合物,從而改變啤酒中固形物比例,導(dǎo)致啤酒膠體穩(wěn)定性、風味穩(wěn)定性的下降。
三、酵母自溶對啤酒風味的影響
1. 產(chǎn)生啤酒“酵母味”。酵母自溶后大量細胞內(nèi)物質(zhì)進入啤酒,使啤酒產(chǎn)生“酵母味”。其代表物位葵酸乙脂,含量超過1.5×10-6(1.5ppm)時就能使人感到很不舒服。
2. 啤酒苦味,澀味加重。酵母自溶后釋放出的氨基酸,有許多時呈味物質(zhì),進入啤酒將導(dǎo)致啤酒苦味加重,俗稱“酵母苦”,澀味也會加重,降低了啤酒的爽口感。
3. 產(chǎn)生雙乙酰味。酵母自溶后細胞內(nèi)尚未分解的雙乙酰及其前體物質(zhì)ɑ-乙酰乳酸則會進入啤酒,乙酰脫羧酶生成雙乙酰,必將造成啤酒中雙乙酰含量升高,甚至超標,導(dǎo)致產(chǎn)品不合格,失去再飲性。
4. 影響啤酒的穩(wěn)定性
酵母自溶后自溶酶分解自身蛋白生產(chǎn)系列大、中、小分子含氮物質(zhì),在過濾時難以被除去而影響啤酒混度,致使啤酒失光沉淀。ph值的改變同樣會使啤酒膠體失去平衡,穩(wěn)定性下降。
5. 影響啤酒的的泡沫
酵母自溶液中的核酸類物質(zhì)增加啤酒中總酸量,另一方面蛋白質(zhì)分解酶釋放進入啤酒后,水解啤酒中起泡蛋白,從而破壞了啤酒泡沫的起泡性和持久性。
6. 影響啤酒的酸度
酵母自溶液中的核酸類物質(zhì)增加啤酒中總酸量。另一方面蛋白質(zhì)類物質(zhì)在酸堿滴定過程中與naoh反應(yīng)而變性,導(dǎo)致naoh滴定時消耗量增加,計算結(jié)果使總酸量增加。酵母自溶后氨基酸及蛋白質(zhì)釋放會改變啤酒ph值。雖然氨基酸、蛋白質(zhì)因等電點較高而使啤酒ph值升高,但啤酒本身具有緩沖能力,所以啤酒ph值變化并不大且不成線性關(guān)系。
7. 對啤酒過濾性能的影響
啤酒自溶形成的大分子會在啤酒過濾中堵塞介質(zhì)孔徑。自溶酵母會增加啤酒粘度,造成過濾困難和耗土量增加,從而提高過濾成本。酵母自溶是影響啤酒過濾速度的重要原因之一。
四、防止酵母自溶的措施
1. 選擇優(yōu)良的菌株
酵母菌種是影響啤酒酵母自溶的決定性因素,不同的酵母菌種生成的風味物質(zhì)的種類和數(shù)量有很大的差別,在同等發(fā)酵條件下,有的酵母菌會產(chǎn)生比其它菌種高數(shù)倍的風味物質(zhì)。酵母接種量的大小對風味物質(zhì)的生成量也有一定的影響,當加大酵母接種量時,酵母的繁殖量將減少,風味物質(zhì)的生成量也相應(yīng)減少;當接種量不足時,酵母的繁殖量將增大,產(chǎn)生較多的風味物質(zhì)。因此,合理地選擇酵母菌種是從根本上控制酵母的最有效的方法。菌種是企業(yè)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)啤酒的前提,它決定了產(chǎn)品的風味特征。只有全面、客觀、真實地分析菌種的特性,最大程度地依據(jù)菌種特點、適應(yīng)酵母菌種的生理特性,加強生產(chǎn)全過程酵母的使用和管理,為穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量提供可靠的保證,才能釀造出新鮮度高的啤酒。生命力弱的酵母在高溫下難以存活,必然導(dǎo)致死亡率提高,促使酵母自溶。因此選擇的酵母應(yīng)滿足:(1)無任何啤酒有害菌;(2)死亡率≤5%;(3)起發(fā)速度快,酵母增值峰值高;(4)發(fā)酵完全,降糖速度快,發(fā)酵度高;(5)發(fā)酵性能好,雙乙酰還原快;(6)外觀干凈,凝聚性好,酵母泥成濃泥狀;(7)保證啤酒香味、口味、無異味。酵母具有均勻形態(tài),大小一致,平滑而胞的細胞壁,細胞汁透明均一,菌落直徑≥5nm,乳白色,表面光滑,有少量皺紋,能被接種針挑起。
2. 酵母添加及使用代數(shù)的控制
酵母添加量受麥汁成分、麥汁濃度、溫度、充氧量等因素的影響,酵母添加量少,起發(fā)慢,不但易污染雜菌,同時會引起一系列的質(zhì)量缺陷,如增值緩慢,酵母易早衰,最終導(dǎo)致不正常的風味及香味,但酵母添加量過高,會造成酵母新增細胞數(shù)少,且后期易缺乏營養(yǎng),同樣造成酵母早衰與變異。中國國際啤酒網(wǎng) 麥汁滿罐酵母數(shù)應(yīng)以鏡檢為準。生產(chǎn)中滿罐酵母細胞濃度以12~15×106個/ml為宜。資料顯示,酵母使用5代以后其性能開始下降,并隨代數(shù)升高(5代以后)而加劇,隨酵母使用代數(shù)增加,酵母本身的一些特性就會退化,如降糖速度變慢,還原雙乙酰能力下降。一些衰老的酵母就會出現(xiàn)死亡和自溶,就露天發(fā)酵罐而言,如果酵母不經(jīng)洗滌而連續(xù)使用,勢必將衰老、死亡的酵母帶入下批發(fā)酵液,加速酵母自溶,影響啤酒口味。為了保證酵母正?;钚?,使用代數(shù)以4~5代為宜。from:haicent.com如果回收洗滌復(fù)壯,使用代數(shù)可適當延長。對回收酵母的質(zhì)量要求:回收使用的酵母泥,必須色澤潔白、無異味、無酸味,外觀粘稠,酵母細胞形態(tài)大小均勻、飽滿、液泡小,細胞壁薄,內(nèi)容物不明顯,無異形細胞。發(fā)酵液的雜菌和有害菌的檢測結(jié)果,是評價該罐酵母受污染程度的標志,要本著“無菌使用酵母”的原則,微生物不合格的罐不能作為傳代酵母使用。要堅持“先檢查、后使用”的原則,回收酵母在添加使用前要進行檢測,酵母的死亡率要低于5%、ph值不能高于5,ph值若高,說明酵母有自溶現(xiàn)象,這樣的酵母泥不應(yīng)再回收使用。酵母回收代數(shù)應(yīng)控制在5代以內(nèi),保證酵母的強壯及良好的活性,保持啤酒良好的風味,同時也降低了傳代酵母被雜菌污染的機率。
酵母回收的時機要把握好。經(jīng)實踐證實,當發(fā)酵液外觀糖度降至3.5op時,開始封罐保壓(0.08mpa~0.10mpa),升壓2~3天后開始回收酵母是最好的時機,這時的酵母多為活性高、發(fā)酵旺盛、強壯。這種回收的優(yōu)點是:因酵母細胞不經(jīng)過停滯期,直接進入快速生長期,所以起發(fā)快,發(fā)酵旺盛,降糖、還原雙乙酰速度快,更能保證啤酒新鮮度的穩(wěn)定。
正確選擇使用回收酵母。發(fā)酵過程中,酵母的沉降是有梯度的,下層多為衰老、死亡的細胞,并摻雜有大量冷凝固物等,中層則是在發(fā)酵旺盛期繁殖的、最具有活力的、強壯的、發(fā)酵力高的酵母,上層是較為輕質(zhì)的酵母,并混有酒花樹脂等雜質(zhì),質(zhì)量較中層差。因此,在選用酵母時,要采取“掐頭去尾,取中間”的方法。
3. 制備營養(yǎng)豐富,組分合理的麥汁
麥汁是酵母繁殖、發(fā)酵的基本營養(yǎng)液,也是氮源、碳源的主要提供源。所以,麥汁質(zhì)量高低直接關(guān)系到酵母性能和發(fā)酵,也是影響酵母衰老、死亡、自溶的主要因素,麥汁中和酵母有關(guān)的成分主要由游離氨基酸、可發(fā)酵性碳水化合物、zn2+濃度和麥汁脂類物決定。酵母擴培階段需大量增值,需要豐富的營養(yǎng)供給,包括氨基酸、無機鹽、生長素等。最重要的是氨基酸,麥汁營養(yǎng)缺乏將導(dǎo)致酵母發(fā)育不良,增值的酵母細胞會形態(tài)變小,甚至形成異常,影響發(fā)揮其正常生理性能,擴培過程麥汁缺乏營養(yǎng)時可追加酵母營養(yǎng)鹽或酵母提取液予以補救。從大生產(chǎn)中提取的麥汁用于擴培時,應(yīng)盡量避免長時間高溫殺菌,以免破壞麥汁營養(yǎng)成分。酵母接種充氧的目的是為類脂類化合物的合成提供條件,進行有氧代謝。實踐證明,有氧條件下的酵母即使在饑餓狀態(tài)下仍能維持生命,反之則極易死亡自溶。麥汁充氧方式為冷卻邊充氧,原則上批批充氧,最后一批是否充氧則根據(jù)情況而定,以不溢出麥汁為限,麥汁含氧量為8mg/l~10mg/l。同時應(yīng)注意,同濃度麥汁溶氧量與麥汁溫度、麥汁運動及麥汁空氣壓力接觸面積有關(guān)。麥汁溶解氧與麥汁濃度、溫度成正比,充氧不可過量,以免增值過程造成營養(yǎng)缺乏。但也不能過低,否則,起發(fā)慢,發(fā)酵時間長,降溫時酵母敏感,降糖停止,后酵差,啤酒最終質(zhì)量難保證。
4. 嚴格發(fā)酵工藝條件
溫度是影響酵母性能的主要因素。發(fā)酵過程溫度的劇烈變化會引起酵母突變,溫度又通過乙醇毒性加速酵母死亡與自溶。酵母最適生長溫度為28℃~30℃。而酵母擴培過程是逐步由高溫(25℃~30℃)降至接種溫度(6℃~8℃),所以擴培過程、發(fā)酵過程要精心操作,調(diào)溫調(diào)壓要緩慢,給酵母一個自我調(diào)節(jié)、自我適應(yīng)的過程。
5. 加強酵母管理
酵母質(zhì)量管理是啤酒質(zhì)量管理的重要內(nèi)容。其重點是:酵母回收時間、酵母貯存時間、溫度、貯存方法等?;厥战湍纲A存原則是:(1)短期保存;(2)單一品種保存,回收后又沉降的酵母不宜用于生產(chǎn);(3)低溫保存。酵母回收應(yīng)在等壓條件進行,防止酵母細胞因壓力變化而破裂,回收酵母溫度不宜高。高溫下酵母凝聚性差,回收量少,回收溫度以0℃~5℃為宜。酵母貯存溫度為0℃~3℃,貯存時間不超過3天。
6. 加強衛(wèi)生管理,保證純種發(fā)酵
啤酒生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中,雜菌一旦浸入,將導(dǎo)致酒液混濁、酸敗等現(xiàn)象,而啤酒發(fā)酵應(yīng)在相對“純凈”的環(huán)境下進行,任何雜菌的侵入都將影響到發(fā)酵的正常進行,特別是污染了野生酵母的發(fā)酵液,會使啤酒中高級醇的含量明顯上升。因此,應(yīng)加強對啤酒中有害微生物檢測,典型的有害菌為:四聯(lián)球菌、醋酸菌、果膠桿菌類和巨球菌類等,醋酸菌給啤酒帶來入口酸味四聯(lián)球菌類給啤酒帶來不愉快的雙乙酰味,果膠桿菌、巨球菌類給啤酒帶來下水道臭味。要嚴格控制生產(chǎn)環(huán)節(jié)的清洗殺菌,保證按清洗殺菌工藝進行,各微生物控制點檢測合格后再進行生產(chǎn)。要確保嚴格按殺菌工藝執(zhí)行,給啤酒釀造提供良好的環(huán)境。每鍋麥汁都要殺菌,發(fā)酵罐清洗殺菌后,要用無菌空氣備壓至0.01mpa~0.02mpa,使發(fā)酵罐保證有一定的正壓力,防止空氣進入而帶入雜菌。進麥汁前,再用配制好的消毒劑殺菌一次。冷麥汁雜菌要求為0個/ml,厭氧菌0個/100ml;發(fā)酵液雜菌要小于5個/ml,厭氧菌小于3個/100ml。
實現(xiàn)純種擴培,純種發(fā)酵,從酵母擴培開始直至發(fā)酵結(jié)束防止雜菌污染,應(yīng)加強衛(wèi)生檢測與管理,以防止雜菌與酵母在營養(yǎng)上競爭及雜菌代謝物對酵母毒副作用而導(dǎo)致酵母得自溶。