（食品科学专业论文）酵母菌株与发酵度对低浓啤酒风味的影响.pdf

y 6 0 1 7 7 8 关于学位论文原创性和使用授权的声明 本人所呈交的学位论文，是在导师指导下，独立进行科学研 究所取得的成果。对在论文研究期间给予指导、帮助和做出重要 贡献：。个人或集体，均在文中明确说明。本声明的法律责任由本 人承担。 本人完全了解山东农业大学有关保留和使用学位论文的规 定，同意学校保留和按要求向国家有关部门或机构送交论文纸质 本和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东农业大学可 以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名： 导师签名： 日期：业如 山东农业大学硕士学位论文 摘要 啤酒是世界上最重要的低酒精度饮料酒。低浓啤酒逐渐成为啤酒市场 上的流行酒种。目前市场上的低浓啤酒存在着一系列问题，如口味过于淡 薄、粗糙，酸味突出等等。本研究从啤酒酵母、原麦汁浓度、发酵度三个 方面对低浓啤酒的工艺进行了研究。主要研究结果如下： 1 将4 株啤酒酵母( s a c c h a r o m y c e su v a l m ) b y - 1 ，b y - 2 ，b y - 3 和 b y - 4 分别接种入6 0 p ，7 0 p ，8 0 p 定型麦汁中，1 0 0 c 发酵。所有发酵液酸 度在发酵中均呈上升趋势，b y - 1 发酵液升酸幅度最小，其它酵母发酵液 升酸幅度较大。相同原麦汁浓度下，由4 株酵母发酵的啤酒酸度相近，6 、 7 、8 0 p 成品啤酒的酸度分别在1 0 2 1 1 5 ，o 8 6 o 9 8 ，1 2 1 1 3 6 之间。 主发酵期间p h 值下降幅度最大，其后变化趋缓。4 株酵母发酵结束后， 6 0 p 啤酒p h 值下降1 5 左右，7 0 p 、8 0 p 啤酒下降1 2 左右。发酵6 0 p 、7 0 p 、 8 0 p 麦汁时，b y - 1 降糖速度最慢，b y - 4 降糖速度最快，b y - 3 、b y - 4 居中。 发酵结束时4 株酵母间的酒精度和真浓相差不大。发酵8 0 p 麦汁时，4 株 酵母的延滞期均为l d ：发酵6 0 p 与7 0 p 麦汁时，延滞期延长为3 d 。感官 分析显示：在6 0 p 、7 0 p 、8 0 p 原麦汁浓度下，b y - 2 酵母发酵的成品酒风味 最佳。 2 用b y - 2 分别将6 、6 5 、7 o 、7 5 、8 0 0 p 麦汁发酵至发酵度7 0 以 上，成品啤酒的酸度和p h 值相差不大。感官评优结果为：8 0 0 p 7 5 0 p 7 0 0 p 6 5 0 p 6 0 0 p 。8 0 0 p 啤酒香气和口味最佳：7 5 、7 0 、6 5 和6 0 p 啤酒风味依次变得淡薄。 3 用水溶性纤维素、麦芽糊精和低聚异麦芽糖粉，配制糖发酵培养基。 通过糖发酵试验，选出发酵性低、对啤酒风味影n l 自4 , 的非发酵糖一麦芽糊 精。二氧化碳失重试验测出麦芽糊精可发酵糖的含量为1 0 6 5 。按比例 将麦芽糊精添加在定型麦汁中，调节麦汁可发酵糖的含量，控制啤酒发酵 度。 4 调整6 3 0 c 糖化时间，制备可发酵糖含量不同的定型麦汁，接入 b y - 2 ，1 0 0 c 发酵，测定成品酒的各项参数。以6 3 0 c 的糖化时间为横坐标， 成品酒的发酵度为纵坐标作图。糖化时间在0 6 0 m i n 内，糖化时间和发 酵母菌株与发酵度对低浓啤酒风味的影响 酵度的关系曲线为：y = 5 8 2 9 6 + 0 1 4 2 5 x ，r = 0 9 9 8 4 ”；糖化时间在o 8 0 m i n 内，糖化时间和发酵度的关系曲线为：y = 5 8 5 5 2 + 0 1 2 9 8 x ，r = o 9 9 4 2 ”。 5 选取6 、6 5 、7 、7 5 、8 0 p 五个麦汁浓度，接入b y - 2 ，1 0 0 c 发酵。 6 0 p 啤酒的发酵度分别控制在5 0 、5 6 、6 0 、7 0 ；6 5 、7 、7 5 、8 0 p 啤酒的发酵度分别控制在5 5 、6 0 、6 5 、7 0 。感官品评结果表明： 6 0 p 啤酒发酵度为5 0 时风味最佳；6 5 、7 0 、7 5 0 p 啤酒发酵度为6 0 时 风昧最佳；8 0 p 啤酒发酵度在6 5 时风味最佳。因此，酿造低浓啤酒时， 为了使其口感协调，应根据原麦汁浓度来确定成品酒的发酵度。 6 根据“5 ”中的结果，选择6 5 、7 0 、7 5 0 p 三个麦汁浓度，进行中 型啤酒酿造试验，控制啤酒发酵度为6 0 左右。6 5 0 p 啤酒干净、爽口， 口味纯正、稍淡；7 。p 啤酒较爽口，有异味，导致整体口感有些欠缺；7 5 0 p 啤酒口味纯正，爽口，酒体丰满柔和，在三个样品酒中风味最佳。 关键词：啤酒、原麦汁浓度、啤酒酵母、发酵度、风昧 山东农业大学硕士学位论文 a b s t r a e t b e e ri so n eo f t h em o s t i m p o r t a n t l o wa l c o h o l b e v e r a g e s i nt h ew o r l d a t p r e s e n t ，l o wg r a v i t yb e e rb e c o m e sm o r e a n dm o r ep r e v a l e n t h o w e v e rt h e r e a r em a n yd e f i c i e n c i e si nt h e s eb e e r s ，s u c ha st o ol i g h t ，c o a r s e ，a n ds o u rf e e l i n g e t c i nt h i s r e s e a r c h ，b r e w i n gy e a s t s ，o r i g i n a lg r a v i t y ( o g ) ，a n d r e a l a t t e n u a t i o n ( r a ) w e r es t u d i e dt ou n d e r s t a n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ny e a s t s ， o ga n dr aa n dq u a l i t i e so fl o wg r a v i t yb e e r t h em a i nr e s u l t sw e r ea s f o u o w s ： lt h e6 7 a n d8 0 pw o r t sw e r ef e r m e n t e d b y 4 b r e w i n gy e a s t s ( s a c c h a r o m y e e su v a r u m ) b y - 1 ，b y - 2 ，b y - 3 ，a n db y - 4a t1 0 0 c ，r e s p e c t i v e l y t h e a c i d i t y , p hv a l u e ，o g ，a n d a l c o h o l i ca n d d i a c e t y l c o n t e n t sw e r e d e t e r m i n e da t o n e d a y i n t e r v a l t h e ns e n s o r ye v a l u a t i o n sw e r ec a r r i e d d u r i n gf e r m e n t a t i o n ，t h ea c i d i t i e so fa l lw o r t sw e r ec o n t i n u o u s l yi n c r e a s e d n ea c i d i f i e so f3b e e r sf e r m e n t e db yb y - 1 w e r eh i g h e rt h a no t h e r s t h e r e s u l t ss h o wt h a tn os i g n i f i c a n ti n f l u e n c e sw e r ef o u n do na c i d i t yi nb e e r sw i t h s a m eo gw o r t sf e r m e n t e d b y t h e4b r e w i n g y e a s t s t h ea c i d i t i e so f6 ，7 ，a n d 8 。pb e e r sw e r e1 0 2 - 1 1 5 ，o 8 6 - 0 9 8 ，a n d1 2 1 - 1 3 6 r e s p e c t i v e l y t h ep h v a l u eo fa l ls a m p l e si nm a i nf e r m e n t a t i o nw e r ed e c r e a s e dm o r eq u i c k l yt h a n t h a to fi np o s tf e r m e n t a t i o n w h i c ha b o u t1 5i nf o u r6 0 t , b e e r sa n d1 2i nf o u r 7 0 pa n df o u r8 0 pb e e r s t h e g r a v i t yo f 6 7a n d8 0 pw o r t sf e r m e n t e db yb y - 1 d e c r e a s e dm o s t s l o w l y w h i l et h o s ef e r m e n t e db yb y - 4d e c r e a s e dm o s t q u i c k l y n o s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e sw e r ef o u n do na l c o h o l i ca n dr e a le x t r a c tc o n t e n t si n t h es a m eg r a y i t yb e e r sf e r m e n t e d b y4b r e w i n gy e a s t s t h el a gp h a s eo f8 0 p f e r m e n t i n gl i q u o r sw a s1d a yw h i l et h a to f6a n d7 。pl i q u o rw a s3d a y s s e n s o r ye v a l u a t i o n ss h o wt h a tt h e6 7a n d8 0 p - f i n i s h e db e e r sw i t hb y - 2h a d b e s tf l a v o rc h a r a c t e r i s t i c 2t h e 6 ，6 5 ，7 0 ，7 5a n d8 0 0 pb e e r sf e r m e n t e db yb y - 2a t10 。cr e a c h e d r e a la t t e n u a t i o n so fa b o u t7 0 n os i g n i f i c a n ti n f l u e n c e sw e r ef o u n do n a c i d i t ya n dp h v a l u ei ns a m eg r a v i t yb e e r s e x c e l l e n ts e n s o r yq u a l i t i e sw e r e 8 0 0 p ，7 5 0 p ，7 0 0 p ，6 5 0 p a n d6 0 0 pb e e r si ns e q u e n c e t h ef l a v o r so f8 0 0 p 3 酵母菌株与发酵度对低浓啤酒风味的影响 b e e r sw e r em o s te x c e l l e n t ，t h e7 5 ，7 0 ，6 5a n d6 0 pb e e r sw e r es o m e w h a t t a s t e l e s si no r d e r 3m es o l u b i l a b l ec e l l u l o s e m a l t o d e x t r i n a n di s o m a l t o o l i g o s a c c h a r i d e w e r ef e r m e n t e db yb y - 2a n db y 二4a t1o o c r e s p e c t i v e l y m a l t o d e x t r i nw a s e l e c t e da st h eb e s tu n f e r m e n t a b l e s u g a r f o ri t sl o w e s ta t t e n u a t i o na n d i n e f f i c a c y o nb e e rf l a v o r b a s e do nc a r b o nd i o x i d e p r o d u c t i o n ，t h e f e r m e n t a b l es u g a rc o n t e n to fm a l t o d e x t r i nw a sc a l c u l a t e d ( 1 0 ，6 5 ) a d d i n g s o m em a l t o d e x t r i nt ot h ew o r tc a nc o n t r o lt h et e a la t t e n u a t i o no fb e e r 4a d j u s t i n gt h es a c c h a r f i c a t i o nt i m ef r o m0t o8 0m i na t6 3 0 ct oc o n t r o l t h ec o n t e n to ff e r m e n t a b l es u g a ri nf i n i s hw o r t t h ei n d e x e so ff i n i s hb e e r s a m p l e sf e r m e n t e db yb y - 2a t10 0 cw e r ed e t e r m i n e d u s i n gs a c c h a r f i c a t i o n t i m ea t6 3 ”ca sa b s c i s s aa n dt h er e a la t t e n u a t i o no fb e e ra sy c o o r d i n a t e t h e n t h el i n e a rc h a r tw a sc o n s t r u c t e d w h i l et h es a c c h a r f l c a t i o nt i m ea t6 3 0 cw a s 0 - 6 0m i n u t e ，t h er e l a t i o nc u r v eb e t w e e ns a c c h a r f i c a t i o nt i m ea n dt h er e a l a t t e n u a t i o nw a sy = 5 8 2 9 6 + o 1 4 2 5 x ，r = 0 9 9 8 4 “h o w e v e r , t h ec u r v ew a s y = 5 8 5 5 2 + 0 1 2 9 8 x ，r = 0 9 9 4 2 ”w h e nt h es a c c h a r f l c a t i o nt i m ew a s0 8 0 r a i n u t e 5t h e6 ，6 5 ，7 ，7 5a n d8 0 pw o r t sw e r ef e r m e n t e db yb y - 2a t 10 0 c r e s p e c t i v e l y r aw a sc o n t r o l l e d o n 5 0 ，5 6 ，6 0 ，a n d7 0 i n6 0 p f e r m e n t i n gw o r t s ，5 5 ，6 0 ，6 5 ，a n d7 0 i n6 5 ，7 ，7 5 ，a n d8 0 pw o r t s s e n s o r yq u a l i t ye v a l u a t i o n ss h o wt h a tt h e6 0 pb e e rw i t h5 0 r a ，6 5 ，7 0 ，a n d 7 5 0 pb e e r sw i 血6 0 r a ，a n d8 0 pb e e r sw i t h6 5 r aw e r eb e s t t h e e x c e l l e n ts e n s o r y q u a l i f i e s o fl o wg r a v i t yb e e r sw e r er e a c h e db ys e l e c t i n g s u i t a b l er a b a s i n go n t h eo g 6t h e6 5 ，7 0 ，a n d 7 5 。pw o r t sw e r eb r e w e do na p i l o t s c a l e 。 r e s p e c t i v e l y 1 1 1 e6 0p e r c e n tr ao fa l ls a m p l e sw a sc o n t r o l l e d t h e6 5 。p b e e rw a sc l e a na n ds t e r l i n g ，w i t hl i t t l el i g h t e rf l a v o r t h e7 0 pb e e rh a df r e s h t a s t ew i t hd i s t i n c ta n du n f a v o r a b l ef l a v o r t h eb e s to n ew a s7 5 0 pb e e rw i t h p u r e ，r e f r e s h i n g ，s o f ta n db a l a n c e t a s t e k e y w o r d ：b e e rl o w g r a v i t yw o r tb r e w i n gy e a s t r e a la t t e n u a t i o nf l a v o r 4 山东农业大学硕士学位论文 1 引言 1 1 啤酒 啤酒是以大麦芽( 包括特种麦芽) 为主要原料，加酒花，经酵母发酵 酿制而成的、含二氧化碳的、起泡的、低酒精度( 2 5 7 5 ) 的各类熟 鲜啤酒。啤酒素有“液体面包”的美称，富含蛋白质、碳水化合物、维生 素、矿物质等丰富的营养成分。啤酒中必需氨基酸占总蛋白质量的1 2 2 2 ，维生素也较丰富，有b l 、b 2 、b 1 2 以及烟酸等，矿物质以钙和磷居 多。啤酒中的蛋白质和碳水化合物在制造过程经过加热和酶的作用已转化 为极易消化吸收的形式( 杨荣华，2 0 0 0 ) 。因此，1 9 7 2 年在世界第九次营 养食品会议上啤酒被推荐为营养食品。 啤酒的分类方法有多种。根据色度分为淡色啤酒( 3 1 4 e b c ) 、浓色 啤酒( 1 5 4 0 e b c ) 、黑色啤酒( 4 1 e b c ) ；根据原麦汁浓度的高低分为 高浓度啤酒( 1 3 。p ) 、中等浓度啤酒( 1 0 1 3 0 p ) 、低浓度啤酒( 1 0 0 p ) ； 根据除菌情况分为熟啤酒( 巴氏杀菌) 、生啤酒( 物理过滤除菌) 和鲜啤 酒( 酒中含有少量酵母菌) 。此外，还有许多特种啤酒，如干啤酒( 发酵 度7 2 ) ，低醇啤酒( 酒精度o 6 2 5 ，v v ) ，全麦芽啤酒，小麦啤酒 ( 小麦芽占总原料的4 0 以上) 等。 啤酒大约起源于8 千年前的中东，后跨越地中海，传入欧洲。公元前 4 0 0 0 年美索不达米亚平原已经开始用大麦、小麦、蜂蜜制作1 6 种啤酒。 公元前1 8 世纪，古巴比伦的汉穆拉比大法典中，已有关于啤酒的详细记 载。中世纪以前，啤酒为家庭酿制。到中世纪，啤酒的酿造由家庭生产转 向修道院生产，啤酒酿造技术得到了进一步改进。德国在1 9 世纪颁布法 令，严格要求啤酒的原料以保持啤酒的纯度。下面发酵法的实行和有规律 的酵母纯培养，使啤酒的质量得到很大提高，成为近代慕尼黑啤酒享有盛 誉的基础。1 8 4 5 年，巴林阐明发酵度理论：1 8 5 7 年，巴斯德确立生物发 酵学说；1 8 8 1 年，汉森发明了酵母纯培养法，这些酿造技术的阐明使啤 酒酿造科学得到飞速的发展，由神秘化、经验主义走向科学化。1 7 8 2 年 瓦特蒸汽机的应用与1 8 7 4 年林德冷冻机的发明，使啤酒的工业化大生产 成为现实。今天，啤酒已成为世界上产销量最大的饮料酒。除了伊斯兰国 酵母菌株与发酵度对低浓啤酒风味的影响 家由于宗教原因不生产和不饮酒外，啤酒生产几乎遍及世界各地。 作为低酒精度饮料，啤酒在西方国家一直处于主流位置，其质量、花 色品种、酿造工艺、技术与设备等方面明显优于我国。随着消费格局的变 化，发达国家( 除日本外) ，啤酒的人均消费量出现了持久的停滞；而在 东方的一些发展中国家，啤酒的需求量和产量却持续增长。增长最快的是 近1 0 年中经济增长迅速的国家，如中国、越南。2 0 0 2 年中国啤酒总产量 首次超过美国，成为世界第一大啤酒生产国。这是因为发达国家市场趋于 饱和，发展中国家从贫困走向富裕，酒类消费首推的是物美价廉的啤酒。 目前欧洲依然是世界上最大的啤酒市场，人均消费量也最多，但市场竞争 异常激烈。世界啤酒年产量前几位的国家分别是中国、美国、德国、巴西、 日本和俄罗斯。 1 2 我国啤酒发展概况 自2 0 世纪7 0 年代末，我国啤酒一直处于快速增长阶段。2 0 0 2 年全 国啤酒总产量2 3 8 6 8 3 万吨，首次超过美国，成为世界第一大啤酒生产国； 2 0 0 3 年总产2 5 4 0 4 8 万吨，同比增长6 5 。虽然总产量稳居第一，但是 人均啤酒消费量仍远远低于世界平均水平，因此我国的啤酒市场，仍然存 在巨大的发展空间。也正是由于利益的驱动，业内竞争日益加剧。纵观我 国啤酒市场，南方啤酒相比北方啤酒而言较淡爽，其他方面大致相似，因 此长期以来我国的啤酒品种有限，各厂家工艺相近，产品风味也相近。众 多厂家生产口味相似的啤酒，在同一消费层面上竞争，造成的后果是：一 方面，该层面市场需求过饱和而导致市场竞争过于激烈，相互低价倾销， 啤酒增产不增收，我国啤酒产量虽高，但吨酒利润低，许多啤酒厂家连年 亏损；另一方面，无其他层次消费者需求的啤酒，造成市场资源严重浪费。 啤酒是世界性饮料，不同地区啤酒的风味往往相差很大。经典啤酒或 品牌啤酒往往具有自己独特的风格，如德国爱尔特老式啤酒( a l t b i e r ) 、 比利时红啤酒( b e l g i a nr e da l e ) 、美国皮尔森型啤酒( p i l s n e r ) 、英国淡 色爱尔啤酒( p a l e a l e ) 等等( s t e p h e ns n y d e r ，2 0 0 2 ) ，以其各自独特的啤 酒风味参与它类啤酒的竞争，得以在残酷的市场竞争中长盛不衰。所以， 开发适合不同消费者口味和需求的啤酒是保证中国啤酒业进一步健康发 展的前提。 6 山东农业大学硕士学位论文 为了迎合消费时尚，增强产品在市场上的竞争力，自9 0 年代中期我 国啤酒开始向淡爽化、低浓化、多元化发展，大有逐步淘汰高度啤酒的趋 势，当前我国啤酒主流产品的原麦汁浓度大多在8 1 lo p 之间。干啤酒是 八十年代后期在世界上风行起来的一个新品种。1 9 8 7 年由日本朝日公司 首先在日本市场推出，具有清淡爽口，原麦汁浓度低，发酵度高，碳水化 合物含量低，色浅，苦味小，杀口力强等特点。另外，随着居民消费水平 和消费档次的不断提高，人们的保健意识逐渐增强，消费者在选择啤酒时 更多考虑到营养和健康因素( 杨荣华，2 0 0 0 ) 。啤酒生产者意识到这一点， 逐渐开发出一些新型的啤酒种类，如纯生啤酒，浓缩啤酒，速溶啤酒，无 醇啤酒( 田小群，1 9 9 6 ) ，低醇啤酒及一些保健啤酒，如苹果啤酒( 杜金 华，2 0 0 1 ) ，苦瓜啤酒，南瓜啤酒，竹啤等。这些保健啤酒既具有啤酒的 风味，又添加了各种营养成分( 康明官，1 9 9 9 ) ，可以补充人体所需的有 益物质，在啤酒市场上大受欢迎。 总之，由近几十年的发展来看， 酒占绝对优势的局面，正朝着低浓、 1 3 低浓啤酒 我国啤酒市场已改变了1 1 1 2 0 p 啤 多风味、多品种的方向发展。 1 3 1 低浓啤酒的发展 低浓啤酒是啤酒消费潮流转移的市场换代产品。其基本特征是：口味 干净爽口、酒花香味明显、酒精少、热量低、营养丰富，有利于健康，越 来越受到消费者、特别是年轻消费者和女性消费者的青睐，成为一种新的 消费时尚。而且低浓啤酒价格合理，容易得到消费者的认同( 姚汝华， 1 9 9 7 ) 。低浓啤酒已经成为今后啤酒市场发展的必然趋势( i t a l i a nm a r k e tf o r b e e r ，2 0 0 3 ) 。 1 3 2 低浓啤酒生产中存在的问题 随着低浓啤酒销量的骤增，许多工艺，品质问题也逐渐暴露出来。由 于原麦汁浓度低，发酵结束后成品啤酒的酒精浓度低、真实浓度低、有益 发酵副产物少，引起啤酒口味过于淡薄，口味粗糙，酸味过重等缺陷( 邵 法都，2 0 0 1 ) 。风味问题严重影响啤酒的质量、档次与水平( s o n e ，1 9 9 8 ) 。 酿制低浓啤酒的关键在于恰当的原料配比、合理的酿造工艺与优良的 麦汁组分，以确保成品啤酒酒体丰满，口味纯正，淡而不薄。 7 酵母菌株与发酵度对低浓啤酒风味的影响 1 4 低浓啤酒酿造工艺研究 1 4 1 啤酒酵母 啤酒是在定型麦汁中添加啤酒酵母，通过后者的生理代谢作用产生的 具有典型的酒花香气，口味纯正、协调，酒体丰满的发酵饮料。不同酵母 菌株的发酵性能有很大差异，菌株的特性直接决定了发酵规律及最终产品 的类型和质量( m u k a i ，1 9 9 8 ) 。同种原料，相同的酿造工艺，采用不同的 酵母菌株，发酵产生的副产物不同，其风味也有一定的差异。所以在生产 时必须选择适宜的啤酒酵母菌株。 c h i k a k o ( 2 0 0 1 ) 的研究中指出，酵母菌株不同，对氨基酸的吸收能 力、同化各种氨基酸的顺序、凝絮性( v e r s t r e p e n ，2 0 0 3 ) 、发酵速度和代 谢产物( 如高级醇，酯类，羰基化合物，酸，含硫化合物等) 等均有较大 差异，发酵产品的风味稳定性( 苏华，1 9 9 9 ) 也明显不同。s h i m i z u ( 2 0 0 1 ) 的研究证明，啤酒风味与酵母细胞的大小及其新陈代谢有关，大型细胞乙 酰转移酶活力较高而酯酶活力较低，所酿啤酒具有较高的p h 值和醋酸酯 含量，啤酒风味稳定性也较好。 麦汁中的糖分并不是同时发酵的。葡萄糖和果糖首先渗入细胞内，直 接进行发酵。麦芽糖与麦芽三糖必须分别借助麦芽糖渗透酶和麦芽三糖渗 透酶的运载透过细胞膜进入细胞内，经葡萄糖苷酶水解为葡萄糖后，才能 进行发酵作用。麦芽糖及麦芽三糖渗透酶的活性因酵母不同而异( r a c h e l ， 2 0 0 2 ) ，所以在相同的麦汁组分和发酵条件下，不同酵母菌株的发酵降糖 速度有明显差异( 张和笙，1 9 9 7 ) 。此外，对麦芽三糖的代谢也受酵母本 身凝絮性强弱的影响，如果酵母凝絮性较强，发酵麦芽三糖的能力则相对 较弱。 总之，酵母菌株对啤酒的风味和特征影响极大，若想使低浓啤酒风味 更佳，必须选择与之风味相匹配的酵母品种。 1 4 2 原麦汁浓度 原麦汁浓度会影响酵母细胞大小，存活率，活力及其发酵性能( 彭景 龙，2 0 0 2 ) 。c a h i l l 等( 2 0 0 0 ) 研究证实，酵母细胞活性与麦汁浓度密切 相关。麦汁浓度不同，碳水化合物组成不同，酵母代谢产物也有差异 ( y o u n i s ，1 9 9 8 ：p a t k v o a ，2 0 0 0 ) ，从而导致成品酒的各项理化指标和感 8 山东农业大学硕士学位论文 官品评结果不同。 麦汁组分是啤酒酵母生长发酵的基质。麦汁浓度低，整个发酵所需的 时间会缩短( a h o ，1 9 9 3 ) ，主要代谢产物乙醇和风味化合物的生成量也 减少。y o u n i s ( 1 9 9 9 ) 的研究证明：麦汁中碳水化合物成分的改变并不能 同时获得与之相匹配的挥发性成分的变化。在实际生产中，原麦汁浓度降 至6 - - 8 0 p 时，按照以往的酿造工艺，多次品尝结果表明啤酒口味淡薄， 水昧重。因此，需通过酿造工艺的改进增加啤酒的丰满感，或者添加修饰 剂改善啤酒的风味。 原麦汁浓度的变化直接导致相应的麦汁组成发生改变，继而影响到啤 酒的正常发酵与酵母回收。低浓度麦汁中a 一氨基氮含量的下降是影响啤 酒正常发酵的重要因素之一。a 氨基氮含量高低对啤酒酵母的生长繁殖、 发酵进程、发酵液p h 、外观糖度及代谢副产物如双乙酰，高级醇等的变 化有重要影响( 余晓红，2 0 0 3 ) 。n 氨基氮含量偏低，起发速度慢，酵母 增值倍数大，代谢副产物( 如异戊醇、高级醇等) 生成量多，成品啤酒风 味差。此外，a - 氨基氮含量低的麦汁容易缺乏缬氨酸，引起发酵液中双 乙酰的峰值高，酵母还原慢，成品啤酒中双乙酰含量高。这些风味的异常 变化均对啤酒的质量不利。所以，许多厂家在酿制低浓啤酒时，采取各种 措施提高麦汁中q 一氨基氮的含量，如添加啤酒酵母提取物( 陈廷登，2 0 0 0 ) 或复合酵母营养盐( 周爱国，2 0 0 0 ) ，改善麦汁的组成，为酵母生长提供 足够的营养元素，使酵母菌种自始至终都能保持优良的发酵性能。此外， 加入啤酒酵母提取物，也可以大大改善啤酒的风味，特别是醇厚性，而且 所酿啤酒低分子蛋白质及氨基酸等含量多，营养丰富，更有益于消费者的 身体健康。还有的厂家在糖化投料时添加焦香麦芽( 邱昌恩，2 0 0 2 ) ，增 强了低浓啤酒的醇厚性和麦芽香味，改善了啤酒的酒体、泡持性和非生物 稳定性。 原麦汁浓度的改变也会影响成品酒泡沫的质量和稳定性( b r e v ，2 0 0 2 ) 。 麦汁浓度不同，发酵渗透压力受影响，酵母释放蛋白酶a 的量发生变化， 进而引起对多肽的分解发生变化，而多肽与啤酒泡沫的形成和泡沫的稳定 性有关( s t e p h a n ，2 0 0 3 ) 。此外，浓度的改变引起成品啤酒中必需氨基酸 ( 主要是精氨酸、赖氨酸和组氨酸) 量发生变化，对啤酒的泡持性也有明 9 酵母菌株与发酵度对低浓啤酒风味的影响 显影响( f u r u k u b o ，1 9 9 3 ) a 总之，原麦汁浓度降低时，采用常规工艺酿造的啤酒存在着一系列工 艺与产品质量缺陷。针对这些问题，调整酿造工艺，才能获得风味更佳的 低浓啤酒。 1 4 3 发酵度 在一定的原麦汁浓度下，发酵度的高低决定了成品啤酒最终的真实浓 度和酒精含量。原麦汁浓度降低，可发酵糖总含量少，若发酵度过高，啤 酒真实浓度低，口味过于淡薄、酸味突出。所以在制定酿造工艺时，应该 针对啤酒风味较淡、酸味突出等特点，确定成品啤酒发酵度范围，使啤酒 的真实浓度不至于过低，品尝时有一定的醇厚感，以掩盖因原浓降低而引 起的风味缺陷。控制成品酒发酵度常采用以下几种方法。 1 4 3 1 选择合适的酵母菌株 如前所述，酵母菌株不同，麦芽三糖渗透酶的活性以及酵母本身凝絮 性不同，都会使发酵度有较大差异。h o m s e y ( 1 9 9 9 ) 的研究证明，菌株 突变，麦芽三糖渗透酶活性降低，会导致啤酒的发酵度降低。通过诱变的 方式改变菌株的乙醇耐受力( 贺家明，1 9 9 9 ) 和耐糖能力，也可以改变最 终产品的发酵度。陈海昌( 1 9 9 7 ) 等人用不同的啤酒酵母进行原生质体融 合，筛选出融合株，其发酵度也适合最终产品的要求。 1 4 3 2 制定合理的糖化工艺 通过控制原麦汁中可发酵糖的比例可以控制成品啤酒发酵度。麦汁中 的可发酵糖包括葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、麦芽三糖。调整原辅料比 ( n g u y e n ，1 9 9 4 ；y o u n i s ，1 9 9 9 ) 、糖化温度、糖化时间( b r a n d a m ，2 0 0 2 ) 、 p h 值等均可改变麦汁中可发酵性糖的含量与比例。在麦汁制备过程中， 低温糖化( 6 2 6 5 0 c ) ，可发酵糖生成较多，不发酵性糖生成较少，酿成 的啤酒发酵度高。m a t t h e w s ( 2 0 0 1 ) 研究低糖啤酒时，通过调整糖化工艺 可以使麦汁发酵度达到8 7 以上，啤酒残糖含量小于0 7 5 9 1 0 0 m l 。相反， 高温糖化( 6 5 7 0 0 c ) ，a 一淀粉酶作用较强，1 3 一淀粉酶的作用相对较弱， 糊精生成量相对增多，麦芽糖等可发酵性糖生成量相对减少，酿成的啤酒 发酵度低。另一方面，糊精是构成啤酒浸出物的主体，残留量多时啤酒粘 度增加( s a d o s k y ，2 0 0 2 ) ，醇厚性增强。但是必须注意糊精不能在啤酒中 1 0 山东农业大学硕士学位论文 残留太多，以免引起啤酒的非生物浑浊或引起口味的腻厚感( 姚汝华， 1 9 9 5 ) 。 糖化醪的稀浓影响酶的活性，继而影响到糖化麦汁的组成。稀醪糖化 酶的稳定性较差，麦汁总可发酵糖的含量相对较低，发酵成啤酒后发酵度 也低。浓醪中酶活性相对稳定，可发酵糖含量较高。所以控制恰当的料水 比，也可以在一定程度上控制麦汁的组成成分和发酵度( n g u y e n ，1 9 9 3 ) 。 为了避免低浓啤酒风味过淡，在选择原料时要求麦芽的皮薄，淀粉含 量高。皮薄可以减少啤酒有害物质( 单宁、麦皮苦味物质等) 的溶出，这 是十分重要的，因为对啤酒口味不利的麦皮物质在低浓啤酒中更加突出， 造成啤酒的风味不协调。 糖化过程中外加酶的种类，用量及其相互作用均对麦汁的组成成分有 明显的影响。麦汁制备时对这些条件进行合理控制与调整，降低麦汁组分 中可发酵糖的含量，也可以达到控制发酵度的目的。 总之，制各组成合理、可发酵性糖与非发酵性糖比例适当的麦汁是控 制啤酒发酵度的关键。 1 4 3 3 啤酒发酵工艺参数 除糖化工艺，原料配比，酵母菌株外，发酵条件也对啤酒的发酵度有 显著的影响( z h e n g ，1 9 9 4 ) ，如选择合适的发酵温度( n a r z i s s ，1 9 9 9 ) ， 升压条件均能有效地控制成品酒的发酵度。 1 4 4 低浓啤酒的p h 值、酸度 1 4 4 1 酸度( p h 值) 对啤酒风味的影响 酸度( p h 值) 是麦汁和成品酒的一项重要的理化指标。总酸适量的 啤酒口感柔和清爽；含量高口感粗糙、不协调，酸味重：含量太低，啤酒 爽口性较差。因此，酸对啤酒的风味起着极其重要的作用。我国啤酒标准 ( g b 4 9 2 7 2 0 0 1 ) 规定原麦汁浓度为1 0 1 1 40 0 p 时，啤酒的总酸含量不 高于26 m l 1 0 0 m l ( 1 m o i l n a o h ) ，原麦汁浓度小于1 0 0 0 p 时，啤酒的总 酸含量不高于2 2 m l 1 0 0 m l 。原麦汁浓度较高时，发酵结束后，成品酒真 实浓度较高，酸味有可能被掩盖。品尝时酸感并不十分突出。相反，原麦 汁浓度较低时，啤酒中浸出物含量较低，对酸的掩盖作用弱，品尝时可能 会出现酸露头的现象。除此之外，消费者对酸味的感觉受发酵度的影响， 酵母菌株与发酵度对低浓啤酒风味的影响 在新国标中，恰好没有对啤酒的发酵度做出规定。因此，在! 妾际应用中， 人们往往忽略了这一点。 啤酒酸度主要来源于三个方面，一是麦芽本身含有的酸性物质；二是 麦汁糖化时的增酸，包括为调节麦汁p h 值添加的各种酸如磷酸、乳酸等 ( 高尔焕，1 9 9 7 ) ：三是发酵过程中酵母代谢产生的各种有机酸。 麦芽制各过程中酸度的增加主要是由以下因素引起的：磷酸盐分解； 碳水化合物氧化的中问产物生成有机酸；氨基酸的碱性氨基在发芽时被利 用生成相应酮酸等。麦汁制备过程中，磷酸盐分解产生的酸类物质、蛋白 质分解产生的氨基酸使麦汁酸度升高。磷酸盐的分解主要是在3 5 3 7 0 c 酸休止时进行的；氨基酸主要是在4 5 5 0 0 c 蛋白质休止时产生的。 麦汁制备过程中调控p h 值，主要是考虑各种酶的最适作用条件，使 淀粉的分解比较完全，麦汁组分的比例比较协调，以便为酵母提供最佳的 发酵基质( 路德维希纳尔蔡斯，1 9 9 1 ) 。添加酸有时会导致麦汁总酸量过 高，这可能是由于对原料的理化指标检测不当或操作失误引起的。利用乳 酸菌生产酸麦芽，可以调节发芽和麦汁糖化时的p h 值( t h o m a s ，2 0 0 1 ； 丁燕，2 0 0 2 ) 。 定型麦汁的酸度会影响发酵液的p h 值，继而影响酵母细胞的繁殖力、 细胞活性、营养物质的吸收、产物的代谢与分泌( 杜金华，2 0 0 2 ) 。b a m f o r t h ( 1 9 9 5 ) 研究过p h 值与麦汁糖化的关系，及发酵过程中p h 值对啤酒风 味的影响。适于啤酒酵母生长繁殖的p h 值为5 2 。麦汁发酵过程中，各 种不当的微生物因素也会使啤酒酸味过大( h a w t h o r n e ，1 9 9 1 ；m e r o b r e ， 1 9 9 4 ) 。 1 4 4 2 麦汁和啤酒的缓冲性与p h 、酸度的关系 麦汁和啤酒是一个由多种缓冲物质组成的复杂缓冲体系，其主要的缓 冲物质是低分子量的肽类或多肽( 主要是含有谷氨酸、天冬氨酸残基的肽 类) ，有机酸和磷酸盐。这些缓冲物质使麦汁和啤酒具有定的缓冲容量。 麦汁发酵为啤酒时，虽然主要缓冲物质发生了变化，但是整个缓冲体系的 缓冲容量仍保持不变，所以在一定程度上，麦汁的缓冲性控制着成品啤酒 p h 值及其变化幅度。b a r n f o r t h ( 2 0 0 1 ) 的研究证明了这一点。1 9 9 0 年， t a y l o r 的研究也表明，麦汁缓冲容量和啤酒p h 值其有一定的相关性。 山东农业大学硕士学位论文 在酿造低浓啤酒时，如果采取合适的糖化工艺，提高麦汁或啤酒中的 总磷酸盐浓度，增大麦汁和啤酒的缓冲容量，有助于克服低浓啤酒酸味突 出的缺陷。 1 5 立题背景及研究目的意义 啤酒是世界上第一大饮料酒。我国为啤酒第一大生产国，人均消费量 2 0 l 左右，只有世界平均水平的一半。这充分说明我国的啤酒市场还有巨 大的开发空间。随着居民消费水平和消费层次的逐渐提高，消费需求趋向 于个性化、多样化，啤酒风味力求符合消费时尚，向低浓，多元化发展， 逐步改变1 0 1 2 0 p 淡色啤酒占绝对优势的局面。目前啤酒市场的销售情 况明显表明越来越多的消费者倾向于选购低浓度啤酒。特别是青年消费者 更倾向于追求色浅、入口爽快，余味干净的啤酒，而且低浓啤酒也适应了 消费者追求健康保健食品的趋势。当今我国啤酒的主流产品原麦汁浓度大 约在8 1 1o p 之间，而且，啤酒还有进一步向低浓度发展拘趋势。随着低 浓啤酒销量的骤增，许多工艺，质量问题也逐渐暴露出来目前面临的主 要问题是低度酒过于淡泊，酸味过重，香气不足等等，风味问题严重地影 响低度啤酒的质量、档次水平与消费。在此形势下，研究酵母菌株、发酵 度对低浓啤酒风味的影响将全面地提高低浓啤酒质量，拓宽消费领域。由 此推动整个啤酒产业的健康发展，从根本上解决低度啤酒拘风味缺陷，从 而使我国啤酒酿造业达到世界先进水平。 本项目将立足目前啤酒行业内存在问题的关键，研究酵母菌株、发酵 度与低浓啤酒风味的关系，优选出适合低浓麦汁发酵的酵母菌株，明确不 同原麦汁浓度对啤酒风味的影响，找出影响啤酒质量的理沦依据，研究出 合理的工艺路线、工艺参数，使新酿造的啤酒更能满足不同消费市场的需 求。由此推动啤酒产业的健康发展，解决我国低浓啤酒存在的问题，最终 达到提高该类产品在啤酒市场上的竞争力的目的。就这些方面的研究而 言，国内资料尚无具体报道，国外也只有少量的相关研究。 低浓啤酒风味的影响因素研究在国内外是一个崭新的课题。本研究的 完成，将为我国啤酒行业的新产品定型，工艺路线甚至理化指标的制定提 供理论依据，彻底改变目前该领域制定工艺的局限性，提高我国低浓啤酒 在国内外市场上的竞争力。 酵母菌株与发酵度对低浓啤酒风味的影响 1 6 主要研究内容与e l 标 1 6 1 研究内容 1 6 1 1 酵母菌株的优选 以4 株初选的下面啤酒酵母为出发菌株，研究其对啤酒发酵规律和风 味的影响，优选出一株适于低浓啤酒发酵的酵母菌株。 1 6 1 2 麦汁浓度对啤酒风味的影响 比较不同原麦汁浓度( 6 、6 5 、7 、75 、8 0 p ) 啤酒的风味差别。 1 6 1 3 确定适合不同原麦汁浓度酿造的最佳发酵度 控制不同发酵度，比较发酵度对啤酒风味的影响。 1 6 1 4 中试 生产出啤酒样品。 1 6 2 研究路线 大米粉碎+ 糊化麦芽粉碎 0 l _ 糖化( 改变糖化时间) 士 过滤 ， 酒花+ 煮沸 + 冷