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啤酒酵母
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:*细胞膜
::紧贴细胞壁的内面,厚度约150nm,是一层半透性的膜,构成细胞壁的基础物质。细胞膜调节着细胞内的渗透压,调节着营养物质的吸收和代谢物的排出,形成酵母细胞的渗透框架。同时,细胞膜可分离出[http://baike.baidu.com/link?url=zPr0jJlEa8uqOhftTItwqp-fO39DcuwT_u4v-k0eMu0SL7K3jIaUMjGYDsWhDFPZ36kzQfNyM1G4wvRKfl2r6gciQJz3HnNCmx8U3EHReWZ6XpcvH4n98zf8tUQSE8L- 胞外酶],胞外酶由酵母细胞形成,但在酵母细胞外起作用。
::细胞膜中最重要的基础物质是磷脂,磷脂具有对其他作用而言非常重要的典型结构。每两个脂肪酸残基与甘油产生酯化反应,在甘油的第三个OH<sup>-</sup>根上,通过磷基结合了一个氨基酸(磷脂)
::脂肪是细胞膜的主要组成物质,其形成过程消耗很多能量,同时需要氧气存在,在此过程中脂肪酸的一部分转化为熔点较低、运动性更好的不饱和脂肪酸,缺乏氧气时细胞的形成会提前停止。
:*细胞质
::酵母细胞中充满着细胞质,细胞质主要由酶形式的蛋白质组成。细胞质中含有丰富的核糖体,核糖体是合成蛋白质的地方。此外,细胞质还含有线粒体,线粒体的主要功能是通过呼吸为酵母提供能量。占细胞体积50%以上,是细胞内部最重要的部分,是细胞的反应中心,大多数营养物质的分解代谢及细胞自身基础物质的合成过程都在这里完成,整个中间物质代谢:糖解、脂肪酸的分解、蛋白质的生物合成以及其他过程都在这里同时进行。::营养物质丰富的时候,如发酵开始时,酵母细胞的储存物质会增加,糖原这种储备碳水化合物的含量可超过酵母干物质的30%,储存在细胞质中,海藻糖这种双糖也会储备,此外还有酵母形成新的细胞物质所必需的磷和脂肪。::细胞中通常会充满酸性细胞液和液泡,这里储存着特定的蛋白质和多余的盐类,部分为结晶形式,当外部的渗透压由于较高的浸出物或酒精含量上升时,细胞可以通过结晶盐的可逆変化调整其内部压力。
:*细胞核
:::酵母菌刚接入新的培养液中,一般并不立即开始生长,需要经过一定的时间才开始生长,这是由于细胞内各种酶系要有一个适应的过程,这段时间就叫做迟缓期或者调整期。迟缓期的长短与接入菌种的老幼、培养液的成分、菌种的种类有关。如果菌种来自生长旺盛的培养液,麦芽汁温度适宜,适当充气供氧,麦汁营养充足,则迟缓期短,反之则长。在此期间,酵母细胞并不增加(即增值速度为零),但每个细胞体积增大,细胞质变得更加均匀,贮藏颗粒物质逐渐消失,代谢机能变得非常活跃,然后开始出芽繁殖,生长速度逐渐加快,时间可能需要数小时。
:::在生产中,为缩短生长周期,通常希望调整期时间短一些,可以通过增加接种数量、采用生理态处于对数生长期的酵母细胞做种子等措施来实现。
:::''这里可以添加一个“加速期”,此阶段紧接着迟缓期,细胞分离速度加快''
::*对数生长期
:::酵母经过迟缓期后,就以最快的速度进行繁殖,进入对数生长期。此时,酵母每增殖一次,所需时间最短,酵母在恒定时间内,每个细胞进行芽殖,由一个细胞变两个,两个细胞变四个,即以2^n的速度增长,指数n代表酵母细胞增殖世代(细胞生殖的一个周期)的数目。无论开始时细胞数目多少,其繁殖率总是2^n。新细胞增殖所需要的时间称为世代时间(G),繁殖的每个世代的时间随菌种和培养条件相差甚大。<sup>n</sup>的速度增长,指数n代表酵母细胞增殖世代(细胞生殖的一个周期)的数目。无论开始时细胞数目多少,其繁殖率总是2<sup>n</sup>。新细胞增殖所需要的时间称为世代时间(G),繁殖的每个世代的时间随菌种和培养条件相差甚大。:::如果酵母培养的总时间为t,以Xo表示接入培养基的酵母数,经过t时间培养后,测得其细胞总数为Xt。公式:Xt = Xo × 2^<sup>n</sup>
::::由此可求出n,即在t时间内增殖世代数:
:::::lgXt = lgXo + nlg2
:::::G = t / (3.32lg(Xt / Xo))
:::在对数生长期中,酵母细胞数目的增加与时间成正比关系。在对数生长阶段,世代时间是稳定的。酵母在最适条件下生长的世代时间为2小时。影响世代时间的主要因素除菌种本身外,营养物质的浓度是主要的,此外还有培养温度、ph、渗透压和代谢产物浓度等因素。处于对数生长期的酵母细胞,其个体形态和生理特性比较正常,代谢旺盛,生长速度恒定。
:::''这里可以添加一个“稳定期”,此阶段紧接着对数生长期,由于各种因素,比如底物减少,抑制生长的代谢物增加等,此阶段酵母细胞的增值速度逐渐减小''
::*稳定期
===酵母与发酵异常现象===
=酵母的检查与鉴定=
啤酒酵母的质量直接关系到啤酒发酵和啤酒的质量。如果啤酒酵母被杂菌污染或发生变异,就会产生不正常的发酵现象和影响啤酒的口味。酵母的自然变异是比较低的,但是在长期的酵母培养和发酵过程中变异的可能还是存在的。
==啤酒生产中酵母的检查==
啤酒生产过程中,经常对酵母进行镜检和做某些生理特性试验,镜检一般只起辅助作用,对酵母某些生理特性的检查更具有重要性。
===外观和形态检查===
====菌落形态====*液体培养的观察液体培养基中观察菌落形态:在液体培养基中,观察发酵浑浊的快慢、澄清情况、酵母沉淀情况并进行显微镜检查。优良健壮的酵母细胞具有均匀的形状和大小,平滑而薄的细胞壁,细胞质透明均一。年幼少壮的酵母细胞内充满细胞质,老熟的细胞出现液泡,内储存细胞液,呈灰色,折光性强。衰老的细胞中液泡多,内容物多颗粒,遮光性较强。衰老的酵母死亡率高,可通过[http在液体培养基中观察发酵液浑浊的快慢,澄清的程度及酵母沉淀的情况。酿造车间现场使用的酵母泥必须新鲜,呈黄白色,有果实的爽快香味,其上部洗涤水透明且无色。沉于底部的酵母泥紧密,取起后应松散而不黏连。如色泽深暗或发粘则说明质量较差。 *啤酒酵母个体形态观察:用显微镜观察酵母细胞的形状、大小、夹杂物以及是否有细菌等。啤酒酵母呈球形、椭圆形或卵圆形,细胞的平均直径为4~5μm,大小为(3~7)μm×(5~10)μm。液体培养的酵母细胞大于固体培养的细胞。成熟细胞大,年幼时细胞小。 ://wenku.baidu.com/link?url=nOedyxddF8H1Zt2uAfcISV49dlJd4EL6xE8cFOhZYPQnHWWFo6tdcifSMCJfuv34IZcfWQ8vXJGjCfzEYdksFkuQMihTJ5yxvEOOvyf1pxm 美兰染色实验],检查酵母死亡率。一般生产商使用的酵母,死亡率应控制在3优良健壮的酵母细胞具有均匀的形态和大小,平滑而薄的细胞膜,细胞质透明均一,年幼少壮的酵母细胞内部充满细胞质;老熟的细胞出现空泡,内贮细胞液,呈灰色,折光性强;衰老的酵母死亡率高,可通过美蓝染色,检查酵母死亡率。一般生产上使用的酵母死亡率应在3%以下,新培养的酵母死亡率应在1以下,新培养的酵母死亡率在1%以下。 :下面发酵啤酒酵母一般以单端出芽繁殖,很少形成短链。芽在脱离母细胞前总是比母细胞小,芽和母细胞的纵轴有30°夹角,这和许多野生酵母的芽和母细胞在一个纵轴上形成鱼鳔形有明显区别。在镜检中,如果发现显著变异,可怀疑是酵母退化或可能有杂菌污染,需要另做较细致的细菌或野生酵母鉴定。夹杂物为蛋白质和酒花树脂等,如与细菌等分辨不清时,可在酵母中加入10%碱溶液或50%醋酸,则蛋白质小颗粒溶解,标本中只看到酵母和细菌。 ====巨大菌落的观察====某些酵母的品种鉴别上,在一般的形态上不易区别。但是,它们所生成的巨大菌落则不一样,菌落越大形态越容易区别。一般,巨大菌落表面平滑多为分散型酵母,而表面褶皱都为芽簇型酵母。巨大菌落和发酵性能之间没有什么联系。有的菌种巨大菌落为白色,表面平滑呈扁平或半透明镜状隆起,有时中部略呈凹形。 ====杀菌及其污染程度的观察和检查====确定50个[[显微镜视野]]中存在的杂菌数并按等级确定污染程度:{| class="wikitable"|-| 杂菌数 || 污染等级|-| 1个 || 微量|-| 3个 || 很少|-| 6个 || 少|-| 8个 || 轻度污染|-| >8个 || 强度污染|} 对单一微生物允许污染标准如下:{| class="wikitable"|-| 野生酵母 || 很少感染(3个)|-| 细菌(杆菌、乳酸菌、四链球菌) || 少感染(6个)|-| 无损害的微生物(球菌和小酵母) || 中等感染|}
===生理特性试验=======凝聚性芽蔟的检查====啤酒酵母的凝聚性在生产上具有特殊的重要性,也是区别菌株的一项重要内容。啤酒酵母凝聚现象的机理已经研究多年,至今尚未有肯定的结论。酵母的凝聚性是受酵母凝聚基因控制的。凝聚性不同,酵母的沉淀速度就不一样,发酵度也有差异。酵母变异或污染野生酵母,会改变其凝聚性,给生产带来困难。凝聚性的检查方法采用本斯值测定法(Helm改良法)::取5g沉淀酵母泥,加入到30ml 0.051%的硫酸钙溶液中,洗涤后离心,再重复洗涤和离心。准确称取上述的离心酵母泥1.0g,置于15ml锥底带刻度及盖的离心管中,加入10ml含硫酸钙、ph为4.5的醋酸缓冲液中(0.51g水合硫酸钙 + 6.80g醋酸钙 + 4.05g冰醋酸,溶解后,定容1.0L),于20℃水浴保温20分钟,然后充分震荡之,使酵母重新悬浮起来,再于20℃保温10分钟,观察沉于离心管锥底部的沉淀毫升数,即为本斯值。将现场使用的酵母稀释并制成悬滴镜片,在显微镜下观察酵母的连结是由于凝聚力还是由芽蔟形成所致。如果识别有困难,可在酵母中加稀薄的氢氧化钾溶液或稀醋酸溶液,然后再进行显微镜检查。此时,凝集酵母细胞即个个分离而芽蔟细胞仍在。下面发酵现场使用的酵母如果有芽蔟存在,可以人为是由于异种酵母的混入所致。
====发酵度发酵法====酵母的发酵度反应酵母对各种糖类的发酵情况,正常的啤酒酵母能发酵葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖和麦芽三糖等。制造不同类型的啤酒,需要有不同的发酵度,从而需要选用不同的酵母菌株。有的酵母(包括啤酒酵母的一些菌株在内)不能或较少地发酵麦芽三糖,表现为低发酵度。也有的酵母甚至能发酵麦芽四糖或异麦芽糖等,表现为高发酵度。取灭菌的250ml三角瓶,加上棉塞,瓶内加入150ml麦汁,经过常压灭菌,冷却后加入酵母泥1g摇匀,放在25℃保温箱中进行发酵,每隔8h震动1次,经过3~4天发酵终了,过滤掉酵母,取发酵液100g,并把酒精蒸馏出去,放在定量瓶中添加蒸馏水使重量恢复到100g,混合摇匀,测量20℃时的密度,测出残留在发酵液中的浸出物浓度,利用下面的公式计算真正发酵度:
:外观发酵度比真正发酵度一般高约20外观发酵度(%,可粗略换算:''真正发酵度 )= 外观发酵度 × 0.819''(发酵前麦汁浓度 - 发酵后麦汁浓度) / 发酵前麦汁浓度
|-
|外观发酵度 %rowspan="2" |真正发酵度 %|| colspan="2" | 淡色啤酒 || colspan="2" | 浓色啤酒
|-
|低发酵度酵母外观发酵度 % |68 - 74|55 - 99真正发酵度 % || 外观发酵度 % || 真正发酵度 %
|-
|中发酵度酵母低发酵度 |75 | 60 - 70 || 48 - 8256 ||60 50 - 58 || 41 - 6647
|-
|高发酵度酵母中发酵度 |>82|>6673 - 78 || 59 - 63 || 60 - 66 || 48 - 53
|-
| 高发酵度 || > 80 || > 65 || > 70 || > 56
|}
====发酵速度二氧化碳减量法====发酵速度与酵母品种有关。酵母的麦芽糖渗透酶活力和麦芽三糖渗透酶活力是控制麦芽糖和麦芽三糖发酵的重要因素,与发酵速度的快慢关系很大。此外,发酵速度也与与环境条件有关,如麦汁成分、发酵温度、通风条件、发酵容器的大小和几何形状等。一般要求酵母在同一条件下,发酵速度越快越好。发较快的菌株不但能缩短酒龄,ph降低快,有利于酿造淡爽型啤酒,而且也有利于提高啤酒的稳定性。为了求得与现场条件相似的发酵速度,其测定方法如下:用已知重量的250ml发酵瓶装入12 ~ 18°P的麦汁150ml,在101.325Pa下灭菌15~20min,冷却后添加酵母泥1g,接上发酵栓(类似水封,里面加入杀菌液可以洗涤气体),擦干瓶外的水汽,称其重量。把发酵瓶放在20℃的保温箱中发酵,每天定时称重,发酵6~8天,最后每天减重不高于0.2g,即为发酵终止。:在EBC发酵管中,加入2L麦汁,接种酵母后,按现场发酵条件控制:上面发酵酵母控制在20优良的酵母发酵力强,二氧化碳气体溢出多,一般中等发酵的酵母在12°P麦汁中发酵失重> 3.6g,若逐日比较二氧化碳失重情况,由此可判别发酵速度。 ===酵母热死亡温度===微生物的热死亡温度是指液态培养的微生物,在某温度下即刻被杀死,此温度称为微生物的热死亡温度。啤酒酵母一般在45℃时即停止生命活动,热死亡温度为50~25℃,下面发酵酵母控制在10℃左右发酵。每天测定其外观浓度,观察对比其发酵速度。54℃。 为了避免试验酵母的缺点,习惯上先将试验酵母移到液体培养基中在25℃培养24h后试用,或从扩培中采取以供实验。酵母的热死亡温度除了与培养基种类有关外,与加热时间长短也有关。啤酒厂选择的温度为40~60℃,每个间隔温度为2℃,保温时间习惯以10min为度。 若酵母的热死亡温度改变,说明菌种发生变异,或受到野生酵母污染。野生酵母比培养酵母有更高的耐热性。 ===酵母的凝聚性试验===啤酒酵母的凝聚性是区别菌株的一项重要内容,在生产商具有特殊的重要性。各种酵母的凝聚性有较大的差别,当酵母发生变异或衰老时,凝聚性随之发生较大的变化。啤酒酵母的凝聚性不同,酵母的沉淀速度也有差异,发酵也不一样。凝聚性强的酵母,发酵液容易澄清,但发酵度偏低;凝聚性差的酵母,发酵液不易澄清,酵母回收困难,但是发酵度高。 啤酒酵母凝聚性测定的方法采用本斯(Burns)实验法:将1g酵母泥与10ml、pH4.5的醋酸缓冲液混合,20℃平衡20分钟,加至带刻度的锥形离心管内,连续20分钟,每隔1分钟记录沉淀酵母的容量。实验后,检查pH是否保持稳定。一般规定10分钟时的沉淀酵母量在1.0ml以上者为强凝集性,0.5ml以下者为弱凝集性。 ===发酵速度的测定===发酵速度与酵母品种有关,如酵母的麦芽糖酶活性是控制麦芽糖发酵的重要因素,与发酵速度关系很大;发酵速度与环境条件的关系也很密切,如麦汁成分、发酵温度、通风条件、发酵容器等。一般来说酵母在统一条件下发酵速度越快越好。 为了取得与现场发酵条件相似的发酵速度,测定方法是:在直径5cm、长120cm的玻璃筒内,装2L麦汁,接种后按现场发酵条件控制,每天测定其外观浓度,观察对比其发酵速度。 ===感官鉴定===不同的啤酒酵母,其发酵时的代谢产物不尽相同,因而发酵液的风味也不一样。只有优良的啤酒酵母才能产出优秀风味的啤酒,不仅风味好,还要有正常的芳香,而且要求风味始终保持一致,如果生产过程中产生怪味和异味,就必须检查所用酵母是否发生变异或污染。
===耐酒精浓度的试验=死灭温度====每一酵母菌株,在特定的条件下都有自己的死灭温度,因此死灭温度也可以作为鉴别酵母菌株的内容之一。一般说,培养酵母的死灭温度较低,在52~53℃。若死灭温度升高,往往是酵母变异或污染野生酵母所致。这样的培养酵母应弃之不用,另培养新酵母。酵母的死灭温度与加热时间有关,其测定方法如下::取3支盛5ml已灭菌的12%麦汁试管,分别接入培养24小时的发酵液0.1ml。将试管浸入同一温度的水浴中,其中1支试管插有温度计,当温度加热达到要求温度时,保持10分钟。然后放入冷水中冷却。再以同样的方法测定其他温度。温度试验范围为48~56℃,温度间隔2℃,或在缩小温度试验范围后,可将温度间隔改为1℃进行试验。加热后的每支试管注明试验温度,在25℃保温5~7天,不能发酵的加热温度即为死灭温度。酵母在麦汁中发酵,到某一程度即停止。其原因,一是由于可发酵性糖的耗尽,二是受酒精含量的抑制。这在实际应用上具有很大意义。虽然在通常的啤酒发酵中,酒精含量较低,对酵母的影响不大,但不同的酵母对酒糟浓度的耐受力各有不同,在发酵时,一般采用能耐受较高酒精度的酵母,以有利于发酵。
====对维生素的需要=染色实验===酵母在缺乏某些维生素的培养基中进行培养时,有的能正常生长;有的开始生长很慢,以后又恢复正常;有的生长很慢,酵母量减少;有的完全不能生长。大多数啤酒酵母需要有生物素和肌醇存在才能生长,但不同的酵母菌株对泛酸盐、硫胺素、烟酸、吡哆醇和对氨基甲苯酸的需求则不同,因此可以利用酵母对维生素的不同需求来区别菌株。通过[[美蓝染色]]试验计算其死亡率。新酵母(包括或扩培后的酵母)的死亡率应当< 1%,现场使用中的酵母死亡率应当< 3%。
====酒的风味=降糖速度===不同的酵母菌株,其发酵代谢产物不尽相同,因而酒的风味也不一样。理想的酵母要求能产生出风味优美的啤酒,不仅风味要好,而且要求风味保持一致,如果出现怪味和异味,那就要检查酵母是否变异或污染。酒的风味上的差别常常与某些挥发性成分的变化有关,如酯、高级醇、乙醛、双乙酰和挥发性硫化物等。这些成分虽然可以通过仪器去分析,但目前主要还是通过品尝去评定。因此,有效地组织品尝也是鉴别酵母菌种的一个重要内容。啤酒酵母的发酵能力可用降糖速度来表示。正常培养的酵母,第10天外观浓度应该不高于3.5°P,如果在4.0°P以上则为降糖慢的酵母。