中小型啤酒企业的实验室酵母培养

中小型啤酒企业的实验室酵母培养 华夏酒报 中国酒业新闻网 作者 王秘 编辑 张怡 时间 2008 8 25 7 52 30 订阅 邮箱快讯 实验室啤酒酵母培养是整个酵母培养过程的关键组成部分 直接关系到整个酵母培 养工作的成败 在酵母培养过程中 应注意以下几个方面 1 关于麦芽汁培养基的要求 1 1 麦芽汁培养基的制备 实验室所用的麦芽汁 若无特殊用途 最好直接取用糖化车间不加酒花的过滤槽原 麦汁 第一麦汁 取回后 首先调整麦汁至规定浓度 然后经煮沸 去除麦汁中的可凝固 性蛋白质 过滤后分装 经蒸汽灭菌锅加压灭菌后备用 1 2 对麦芽汁培养基浓度的要求 实验室酵母扩大培养所使用的酵母菌种 一般以麦芽汁固体斜面方式长期保存在 0 4 的冰箱内 处于体眠状态 低温虽然对减弱酵母细胞内的各种代谢活动有利 但 由于保存时间较长 一般为 2 至 4 个月时间 固体培养基的养分被大量消耗 酵母细胞基 本处于 饥饿 状态 在这种情况下 低温会对酵母正常的细胞结构产生破坏作用 甚至 造成酵母细胞的死亡 因此 在啤酒酵母菌种正式启用前 必须进行酵母菌种的复壮 使酵母细胞内部的 各种酶系得以调整 从而逐渐恢复酵母体内各组织的原有功能 使酵母细胞新陈代谢旺盛 生命力增强 根据研究资料表明 酵母质量受麦汁浓度的影响 因为细胞活性与麦汁浓度紧密相 关 所以高浓度麦汁会对酵母质量产生有害的影响 一般用于酵母繁殖的最佳麦汁浓度在 7 5 BX 12 5 BX 之间 原因如下 1 2 1 高浓度酒精对酵母细胞增殖的抑制作用 麦芽汁浓度越高 华 夏 酒报 全年订价 156 元酒精的生产量也就越多 酒精的 产生在整个酵母培养过程中是无法避免的 当培养液中酒精含量不高时 对酵母细胞的繁 殖有微弱的激活作用 但当酒精浓度增加到 1 4 2 时 就会抑制酵母细胞的繁殖 这 主要是因为酒精会对酵母细胞核产生抑制作用 随着温度的升高 酒精对酵母细胞的这种 抑制作用会明显加强 当酒精浓度达到 5 时 酵母细胞的繁殖会完全停止 这对正在进 行的酵母培养工作是非常有害的 1 2 2 高浓度麦汁对酵母细胞正常代谢的干扰作用 笔者在酵母培养实际工作中发现 正常情况下 酵母细胞生殖方式为芽殖 很少有 裂殖的情况发生 但酵母在浓度为 14 BX 的麦芽汁培养过程中 发现有个别酵母细胞通 过裂殖的方式来繁殖后代 分析后认为 当麦汁浓度过高时 会使酵母细胞内部的新陈代 谢发生紊乱 使正常的生殖受到干扰 原因是 酵母细胞在溶质浓度不高的液体培养基中 生长时 溶液中的渗透压与细胞中的渗透压相等 细胞正常生长 而当溶液浓度高时 由 于外界溶液的浓度高于细胞内的浓度 细胞会脱水收缩 进而影响酵母的正常代谢 从而 导致酵母细胞正常的生长方式受到干扰 1 3 对麦芽汁培养基氨基氮含量的对麦芽汁培养基氨基氮含量的 要求要求 供实验室酵母培养使用的麦供实验室酵母培养使用的麦 汁 要求氮源一定要丰富 因为酵汁 要求氮源一定要丰富 因为酵 母的增殖需要有合成细胞的含氮物母的增殖需要有合成细胞的含氮物 质存在 麦汁中含有氮基酸 肽类 质存在 麦汁中含有氮基酸 肽类 嘌呤 嘧啶以及其他多种含氮物质 嘌呤 嘧啶以及其他多种含氮物质 这些含氮物质对酵母的繁殖同化有这些含氮物质对酵母的繁殖同化有 很重要的作用 酵母繁殖所需的氮很重要的作用 酵母繁殖所需的氮 源主要是麦汁中的氨基酸和低肽 源主要是麦汁中的氨基酸和低肽 它们不仅对合成酵母的蛋白质很重它们不仅对合成酵母的蛋白质很重 要 对形成酵母细胞内的各种酶也要 对形成酵母细胞内的各种酶也 很重要 所以 供酵母培养使用的很重要 所以 供酵母培养使用的 麦汁中的氨基氮含量一定要达到麦汁中的氨基氮含量一定要达到 180mg L 220mg L 若达不到时 若达不到时 应通过调整麦芽与大米或其他谷物应通过调整麦芽与大米或其他谷物 原料的使用比例来解决 原料的使用比例来解决 2 关于酵母转接时间的要求关于酵母转接时间的要求 关于酵母转接时间的确定 存在着两个指导思想 一个是追求酵母高发芽率 即酵母 在对数生长期的中期或后期 进行下一步扩大培养 另一个是追求酵母生长最大数 即酵 母生长基本处于稳定期时 在酵母细胞数量积累到一定程度后 进行下一步扩大培养 笔者认为 无论采用哪一种方法 都应该符合企业自身酵母培养环境的现状 如果自 身培养环境无菌条件控制得比较好 那么采用第一个方案是一个很好的选择 因为这样做 不仅能显著缩短酵母的迟滞期 使酵母快速启发 而且能有效减缓细胞发生衰老 但不利 因素是 如果片面追求酵母的出芽率 势必造成接种时间的前移 导致接种后培养基中的 酵母数量在一定时间内处于较低的水平 这就增加了染菌的几率 笔者从自身的工作经验 考虑 建议中小型啤酒企业采用第二个方案的酵母转接时间比较妥当 3 关于酵母接种比例的要求关于酵母接种比例的要求 在实验室酵母培养阶段 不宜使酵母接种浓度过大 因为接种浓度越高 越容易导致 酵母细胞在短时间内积累足够多的数量 造成酵母新增殖的细胞少 衰老的细胞多 因此 在实验室酵母培养期间 应该通过合理地调控酵母接种比例 使麦汁中酵母细胞初始浓度 控制在 1 0 107个 mL 左右为宜 一般情况下 实验室酵母细胞的复壮培养 活化培养 可以使用 1 15 20 的接 种比例 在以后的实验室扩大培养过程中 可随着培养温度的降低 逐步降至 1 10 左右 4 关于酵母培养过程中通风 供氧的要求关于酵母培养过程中通风 供氧的要求 酵母的扩大培养过程是一个细胞增殖的过程 同时也是一个需氧的过程 因此 氧在 酵母培养的过程中是一个非常重要的影响因素 酵母一旦接入麦汁 就会迅速利用麦汁中的氧合成不饱和脂肪酸和固醇 这些是构成 酵母细胞质膜结构和维持其完整性所必需的物质 它们可以提高酵母细胞在热刺激 乙醇 等不利环境中的耐受力 供氧不足会导致酵母固醇含量降低 从而减少细胞分裂的次数 最终使培养液中酵母总的收获量减少 由于麦汁中不饱和脂肪酸浓度处于较低水平 而且 其合成需要依赖氧的参与 所以 为了保障酵母有充足的不饱和脂肪酸供应 必须向麦汁 中供应充足的氧 实验室酵母培养期间 一般通过定时对培养容器进行摇晃 振荡的方式 补充酵母在 培养过程中所需的氧 采取这种通氧方式 一方面可以加快麦汁的运动 从而带动悬浮在 培养液中的酵母细胞剧烈运动 另一方面 通过液体的振荡 洗涤作用 有助于酵母细胞 摆脱吸咐在细胞表面的附着物 从而加大细胞与麦汁的有效接触面积 加强其对麦汁中营 养物质及氧的吸收 这对酵母细胞的生长繁殖是有利的 同时还可以避免酵母过早地发生 凝聚 沉降现象 但这种充氧方式容易造成酵母具有多个生长期 此外 酵母在细胞增殖过程中为了满 足自身的营养需要 必须从培养基中获得足够多的能量 但是麦芽汁培养基提供的能量是 有限的 当营养出现匮乏的时候 酵母细胞容易衰老 甚至死亡 这种情况的发生对整个 酵母的培养工作是非常有害的 为避免这种情况的发生 需要采取措施 调节酵母培养过程中氧的供应量 来调控酵 母的增殖倍数 即减少酵母的最终收获量 通常情况下 冬季由于气温低 每 2 至 3 小时 摇晃 振荡培养容器 1 至 2 分钟 夏季由于气温高 每 3 至 4 小时摇晃 振荡培养容器 2 至 3 分钟 5 关于酵母培养温度的要求关于酵母培养温度的要求 实验室酵母培养期间 对培养温度的控制要遵循 先高后低 逐步适应 的原则 通常 酵母最适生长温度为 25 26 随着扩大培养步骤的进行 逐步降低到车间酵母培养所 需的温度 实验室酵母培养的最低温度 一般比车间酵母培养的起始温度高 2 3 即可 以上所讲的 培养温度的控制 通常指的是对酵母培养所处的 培养环境温度 的控制 一般认为 培养基所需的 培养温度 就是恒温箱所提供的 设定温度 即 培养环境温度 对于这种温度控制方法 笔者认为 在实际工作中是不科学的 这种认识的不科学 在于没有清楚地认识到 培养温度 实际指的是 培养液 发酵液 本身的温度 如果培养液处于静止状态 那么根据热传导的原则 培养液的温度最终应该与环境温 度是一致的 但酵母培养过程是一个动态的过程 这种理想化的设想在实际工作中往往是 做不到的 这是因为恒温箱所提供的只是培养基所处的环境温度 也就是冷却或升温培养 基的介质空气温度 它并不能准确反映当时麦芽汁培养基本身的实际温度 这如同用来提 供给发酵罐降温的冷媒温度是 4 但发酵罐内发酵液的温度有可能是 12 的情况一样 此外 在实验室培养期间 对培养液的通风供氧 虽然只是通过间歇的定时摇晃 振 荡培养容器的途径来实现 但是将培养容器由恒温箱中取出 在室温状态下完成这一操作 的过程中 培养液的温度势必会受到室温的影响 如果室温高 则培养液吸热 温度升高 如果室温低时 则培养液放热 温度降低 充氧操作结束后 恒温箱提供的 恒定介质空气温度 不能针对此时培养液的实际温度 迅速提高或降低培养液到规定温度 这种结果的产生必然会造成酵母生长停滞或加快 同 时也加重了酵母细胞的生理负担 外观表现为 在不同阶段酵母扩大培养结束后 观测细 胞形态时 细胞形状往往大小不一 这样的温度控制方式已经不能保证酵母的生长时刻处于恒温状态 必然会给酵母的正 常生长带来 麻烦 而定时的通氧操作是不能省略的 因为酵母细胞的生长过程需要氧的 参