第五节啤酒发酵过课件

《第五节啤酒发酵过课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五节啤酒发酵过课件（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第五节 啤酒发酵过程中酵母的代谢作用,冷却的麦汁添加酵母后，便是发酵的开始。酵母开始在有氧的条件下，以麦汁中的氨基酸为主要氮源和以可发酵糖类为主要碳源，营呼吸作用，并从中获取能量而生长。此后，便在缺氧的条件下进行酒精发酵。整个啤酒发酵过程是复杂的，下面简述一些主要代谢产物的变化过程及其性质和作用。 一、糖类的同化和发酵 啤酒酵母属兼性微生物，在有氧和缺氧的条件下都能生存。其获得生命所需能量可通过以下两个方面：,1、在有氧条件下，酵母进行有氧呼吸，糖被分解成水和CO2，并释放能量。在呼吸作用下，每,氧化1克分子葡萄糖的燃烧热为647千卡，大部分转移到ATP高能键中，作为酵母获取能量的来源。 2、

2、在无氧条件下，酵母进行无氧发酵，糖被发酵产生乙醇和CO2,并释放能量。在发酵过程中，每1克分子葡萄糖放出约50千卡能量，其中约23千卡转移至ATP高能键中，其余部分以热能形式而散失。 酵母繁殖阶段，主要属前一种情况，而啤酒发酵过程主要属后一种情况。,（一）发酵机制 在啤酒发酵过程中，绝大部分可发酵性糖类,被分解为最终产物乙醇和CO2。其发酵循序如下： （1）葡萄糖（2）果糖（3）蔗糖（4）麦芽糖 （5）麦芽三糖 葡萄糖和果糖首先渗入酵母细胞内，直接进行发酵；蔗糖必须经酵母表面的蔗糖酶转化为葡萄糖和果糖后，才能进入酵母细胞进行发酵；对下面啤酒酵母来说，酵母细胞不易合成麦芽糖和麦芽三糖的渗透酶，麦

3、芽糖和麦芽三糖就不能进入细胞内，必须待葡萄糖和果糖的浓度降低至一定程度后，酵母细胞开始由诱导作用而产生麦芽糖和麦芽三糖的渗透酶，使此二类糖得以进入细胞内，再经,-葡萄糖苷酶分解为单糖后，始能发酵。而上面啤酒酵母的麦芽糖渗透酶是固有的，因此，在有葡,萄糖存在的条件下，仍能保持其发酵麦芽糖和麦芽三糖的能力。因此上面啤酒酵母的发酵速度相对是比较快的。 葡萄糖的发酵过程是在酵母多种酶的作用下，经EMP途径，先生成丙酮酸，在有氧条件下生成水和CO2；在缺氧条件下生成酒精和CO2。 上面酵母和下面酵母对糖类的发酵在于它们对棉子糖发酵的不同模式上。 棉子糖 转化酶 果糖+蜜二糖 蜜二糖蜜二糖酶 葡萄糖+半乳

4、糖,下面酵母具有转化酶和蜜二糖酶，能将棉子糖分解为果糖、葡萄糖和半乳糖而全部发酵之；,上面酵母只具有转化酶，不含蜜二糖酶，只能发酵棉子糖中1/3的果糖部分。 （二）麦汁可发酵糖类及其发酵产物 麦汁的可发酵糖类一般如上所述，在发酵过程中，可发酵糖类约96%发酵为乙醇和二氧化碳，2.5%生成其它副产物，1.5%合成新酵母细胞。 发酵副产物的主要成分如下：甘油、琥珀酸、高级醇（主要是异戊醇）、羰基化合物（主要是乙醛、双乙酰，含量虽微，但对啤酒风味影响很大）、其它有机酸（主要是醋酸）、酯类（主要是乙酸乙酯）。,二、氮的同化 麦汁中含有氨基酸、肽类、蛋白质、嘌呤、,嘧啶以及其它多种含氮物质。这些含氮物质

5、可供酵母繁殖时同化之用，并且对啤酒的理化性能和风味质量起主导作用。 健康的酵母，其胞外蛋白酶活力是很低的。因此在啤酒发酵时，麦汁中蛋白质分解作用极弱。酵母繁殖所需氮源主要依靠麦汁中的氨基酸，麦汁中应有足量的氨基酸才能保证酵母的生长繁殖和发酵作用的顺序进行。 1、啤酒酵母对不同氨基酸的同化作用 啤酒酵母对各种氨基酸的同化情况是不同的。如天冬氨酸、谷氨酸和门冬酰胺，可以有效的,作为唯一氮源被同化，而甘氨酸、赖氨酸、半胱氨酸则不能作为唯一氮源被啤酒酵母所利用。,培养基中，两种氨基酸同时存在，较一种单独氨基酸的同化率可提高10%，如有三种氨基酸，同化率可进一步提高8%。因此，含有多种氨基酸的麦芽汁，其

6、氮的同化率是比较高的。 2、啤酒酵母对不同氨基酸的同化速率 根据啤酒酵母对氨基酸的同化速率，氨基酸可分为四大类： A组（同化较快）：天冬酰胺、丝氨酸、苏氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、缬氨酸。 B组（中等同化速率）：蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、组氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸。,C组（同化速率较低）：酪氨酸、色氨酸、氨、丙氨酸。,D组（极微或不同化）：脯氨酸 （1）以上顺序并不因个别氨基酸的浓度改变而受影响。 （2）酵母对氨基酸的同化速率，与酵母浓度和个别氨基酸的浓度成正比，氨基酸浓度愈低，酵母吸收此氨基酸的速率也愈低，因此，如果麦汁中含氨基酸不足，必然促使在酵母细胞内从其它途径合成更多的氨基酸，如由丙

7、酮酸合成氨基酸。 （3）酵母对氨基氮的吸收，主要取决于麦汁中可同化氮的总量，其次是个别氨基酸的浓度。,3、啤酒酵母对氨基酸的同化模式与啤酒质量 （1）氨基酸被酵母吸收后，并非整体直接用于,蛋白质合成，而是由酵母将氨基酸变为相应的酮酸同类物。当蛋白质的合成需要某种氨基酸时，通过转氨作用，由相应的酮酸得到需要的氨基酸 。 （2）氨基酸根据它们的酮酸同类物在酵母代谢中的重要性可分为三类： 第一类：天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷酰胺、苏氨酸、丝氨酸、蛋氨酸、脯氨酸。 第二类：异亮氨酸、结氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、丙氨酸、酪氨酸。 第三类：赖氨酸、组氨酸、精氨酸、亮氨酸,第一类氨基酸在麦汁中的浓度不重要，

8、它们的酮酸同类物在发酵开始时系来自氨基酸本身，而,后，来自糖的合成。因此第一类氨基酸其浓度高低不会影响酵母的代谢作用。 第二类氨基酸在麦汁中的浓度是重要的。因为在发酵后期由糖类合成此类相应氨基酸的酮酸同类物受到限制，此类氨基酸的酮酸同类物主要来自麦汁中所含的此类氨基酸，麦汁中改变这一类氨基酸的浓度，将大大影响成品啤酒的质量。 第三类氨基酸在麦汁中的含量比例是更为重要。因为此类氨基酸的酮酸同类物几乎全部来自麦汁氨基酸本身，很少来自糖的合成。缺乏此类氨基酸将引起酵母代谢作用的极大改变，从而影响啤酒质量。,因此，要求得到质量均一的啤酒，除去控制氨基酸的总含量外，对二、三类氨基酸的含量比例,也要控制。

9、 4、啤酒发酵过程中含氮物质的变化 啤酒发酵过程中，麦汁中的含氮物质下降约1/3，主要是部分氨基酸和低分子肽被酵母同化。另外，由于pH值和温度的降低，引起一些凝固性蛋白质和蛋白质-多酚物质复合物的沉淀，在酵母细胞表面也吸附了少量蛋白质颗粒。 酵母除了同化氨基酸外，也分泌出一些含氮物质，其量约为其同化氮的1/3。因此啤酒中的氮大约75%来自麦汁，25%来自酵母分泌物。,三、其它代谢产物 （一）高级醇类 高级醇类是啤酒发酵代谢,副产物的主要成分，对啤酒风味具有重大影响。高级醇类的形成和酵母菌种、麦汁成分及发酵条件有密切的关系。 1、高级醇类形成的代谢途径 啤酒中绝大多数的高级醇是在主发酵期间形成的

10、，形成高级醇的代谢途径有两个方面：降解代谢途径（埃尔利希 代谢机制）和合成代谢途径。 降解代谢途径：高级醇由氨基酸形成，其代谢途径包括：（1）氨基酸被转氨为-酮酸；（2） 酮酸脱羧成醛（失去一个碳原子）；（3）醛还原成醇。,合成代谢途径：利用碳水化合物为碳源，生物合成氨基酸的最后阶段，形成了-酮酸中间体,由此脱羧和还原，就可以形成相应的高级醇。其代谢过程见图示。 由图可见，由糖类生物合成高级醇，其变化末期与从氨基酸形成高级醇的途径一样，均由相应的-酮酸，脱羧成醛，再还原为醇。 多种氨基酸的存在能抑制由碳水化合物合成高级醇类，当氨基氮的含氮量超过600毫克/升时，抑制作用很显著。 2、影响高级醇

11、形成的因素 （1）酵母菌种 （2）麦汁浓度和麦汁成分,高级醇的形成随麦汁浓度增高而增加。 麦汁中氨基酸的含量高，形成高级醇的量也,高，但氨基酸含量过高，也会影响高级醇的生成；麦汁中可利用氮含量低，形成高级醇的量也低，但可利用氮含量过低，也会由合成代谢途径产生较多的高级醇，加过多的糖液稀释麦汁后添加辅助原料过多，都会增加高级醇的生成。 （3）发酵条件 增加通风量导致生成较多的高级醇。 发酵温度和pH值高，有利于高级醇的生成。 搅拌有利于高级醇的形成。 加压发酵，高级醇的生成量减少。 接种量高有利于降低高级醇的形成。,用通风、搅拌、升温、糖的流加等方法促进酵母增殖速率时，其侧链的高级醇生成量也有所

12、增加,3、啤酒发酵中产生的主要高级醇类 异戊醇含量最高，约占50%左右，其次为活性戊醇（2-甲基丁醇），异丁醇和正丙醇等。 对啤酒风味影响较大的是异戊醇和苯乙醇。它们是构成啤酒酒香味的主要成分。 （二）醛与酮 啤酒中的醛类以乙醛为主，它是啤酒酵母发酵的中间代谢产物，是由丙酮酸不可逆的脱羧基而形成的。乙醛在主发酵前期大量形成，而后很快下降。 提高麦汁pH值，增加麦汁通风量和增加酵母,接种量均有利于乙醛的形成；发酵温度高，乙醛生成量低，发酵后期其含量下降也快。,乙醛影响啤酒口味的成熟，当超过界限值时，有粗糙苦味感觉，与双乙酰和硫化氢并存时，构成了嫩啤酒固有的生青味，乙醇在发酵后期，应采取措施，大量

13、排除乙醛含量。 啤酒中所含的其他醛类也是相应感觉醇类的正常前驱物质，也是随着啤酒成熟而含量逐步降低。 啤酒中的主要酮类是丙酮，含量甚微，是异丙醇的前驱物质，对啤酒风味无影响。 （三）脂肪酸和其它有机酸 啤酒中脂肪酸主要成分是醋酸，是啤酒的正常发酵成分。它有乙醛氧化而来。脂肪酸的存在,会影响啤酒的泡沫性能，一般来说快速发酵方法（提高发酵温度、增加接种量、搅拌、加大通风量）,有利于降低游离脂肪酸的含量。 其它有机酸主要包括乳酸、琥珀酸、柠檬酸、苹果酸及有关的酮酸等。它们对啤酒风味尤一定的影响，而酮酸则是酵母多种代谢途径的汇合点，如丙酮酸是糖的代谢EMP代谢途径的主要产物，也是多种酵母代谢产物的前驱

14、物质。 （四）双乙酰 在啤酒中对风味起主要作用的是双乙酰，它在啤酒中的风味界限值为0.15ppm,含量过高就会出现馊饭味。 1、双乙酰的形成 生物合成途径来自两方面：（1）直接由乙酰辅酶A和活性乙醛缩合而成：,活性乙醛+乙酰辅酶A 双乙酰+辅酶A （2）由-乙酰乳酸的非酶分解形成双乙酰：,丙酮酸+活性乙醛 -乙酰乳酸 非酶分解 双乙酰 还原酶 2.3丁二醇 2、啤酒中双乙酰的含量 啤酒发酵时，双乙酰的含量取决于双乙酰生成量与排除量之间的平衡。 （1） -乙酰乳酸 是酵母合成缬氨酸的中间产物，氮麦汁中缺乏结氨酸或它被消耗时，将引起多量-乙酰乳酸 的形成。 （2）-乙酰乳酸经氧化脱羧反应，转化为双

15、乙酰，此反应是在酵母细胞外非酶吹化作用下进行的，是一种较慢的化学变化过程。,（3）从双乙酰还原为2，3丁二醇是酵母还原酶的作用，其反应速度近10倍于非酶反应。,因此要降低啤酒中双乙酰的含量，应加快主发酵期间从-乙酰乳酸 到双乙酰的反应速度。否则，当后发酵酵母浓度降低时，便会有多量的双乙酰积累，此时要进一步降低双乙酰的含量，就必须延长储酒时间。 3、降低双乙酰的措施 双乙酰是构成啤酒生青味的主要成分之一，应设法降低其含量： （1）提高麦汁中缬氨酸的含量 通过反馈抑制作用，抑制从丙酮酸合成缬氨酸的支路代谢作用。,一般，12%的麦汁， -氨基氮的含量控制在180毫克/升以上。或每1%浸出物中含有20

16、毫克/升-氨基氮。,（2）加速-乙酰乳酸 的分解速度 提高发酵温度。-乙酰乳酸 的非酶反应和双乙酰的酶还原作用都与稳定有关，温度愈高，反应愈快。 通风搅拌。 降低接种麦汁的pH值。在低pH值下，双乙酰及其前驱物质减少了。 利用酵母还原双乙酰。 利用二氧化碳洗涤，排除双乙酰。,第六节 啤酒发酵工艺,一般来说，下面啤酒的发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段，生产时间较长，其特点是： 1、主发酵温度比较低，发酵进程比较缓慢，煮发酵完毕后，大部分酵母沉降下来。 2、后发酵期较长，酒液澄清良好，旧的泡沫细致，风味柔和，保存期较长。 一、主发酵（又称前发酵，或发酵） 此阶段为酵母活性期，麦汁中大部分可发酵糖类在此期内发酵，酵母的一些主意代谢产物也在此期间完成。,主发酵过程中的现象与要求：