不同酵母菌種發(fā)酵性能比較

不同酵母菌種發(fā)酵性能比較

在啤酒中，醇、酯、橡膠和硫酸鈉的味道會受到影響。這些物質(zhì)與水和二氧化碳一起形成啤酒，并形成啤酒的獨特味道。酯類是影響啤酒風(fēng)味的重要成分之一,是啤酒芳香的主體。酯類在一定的濃度范圍內(nèi)能改善啤酒的風(fēng)味,但若超出一定范圍啤酒往往會產(chǎn)生異味。風(fēng)味穩(wěn)定性是啤酒質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,提高啤酒風(fēng)味穩(wěn)定性的途徑有選用優(yōu)質(zhì)原料、選擇強壯酵母等。酵母是影響乙醛、乙酸乙酯、雙乙酰等生成的重要因素,在很大程度上也決定了啤酒的風(fēng)味,所以說啤酒酵母是發(fā)酵之本。國外研究通過基因重組技術(shù)改良啤酒酵母菌種,使得發(fā)酵時間顯著縮短,風(fēng)味得到較大改善。研究表明,溶解CO2的濃度也在一定程度上影響風(fēng)味的穩(wěn)定性,可以通過調(diào)整發(fā)酵過程中溶解CO2的水平來調(diào)節(jié)啤酒風(fēng)味。酵母菌種是啤酒釀造過程中的關(guān)鍵因素,其的選用決定著啤酒的特點、風(fēng)味及質(zhì)量。發(fā)酵性能優(yōu)良的酵母菌種在整個發(fā)酵過程中需具有凝聚性適中、雙乙酰峰值低、還原速度快、發(fā)酵速度快、發(fā)酵度高、沉淀堅實、最終代謝產(chǎn)物賦予啤酒以良好的風(fēng)味等特點。本研究對3種菌種進(jìn)行了性能測定實驗,從而鑒定出性能更為優(yōu)良的一種菌種用于生產(chǎn),以適應(yīng)啤酒行業(yè)的快速發(fā)展[10,11,12,13,14,15]。1材料和方法1.1病毒啤酒酵母(Saccharomycescerevisiae)JA、JB、JC由某公司提供。1.2培養(yǎng)基采用實驗室自制麥芽汁培養(yǎng)基,經(jīng)滅菌處理,調(diào)糖度為8°Bx,pH值為5.3。1.3接種溫度和發(fā)酵溫度先對3株酵母菌進(jìn)行活化,之后從斜面出發(fā),按1∶10的比例逐級擴大培養(yǎng)至5L。接種溫度為16℃,并維持16℃恒溫發(fā)酵7d,降溫至4℃恒溫發(fā)酵5d。在此過程中觀察細(xì)胞形態(tài),測定酵母懸浮細(xì)胞數(shù)、死滅溫度、凝聚性、死亡率、雙乙酰含量、酒精度、發(fā)酵速度、外觀糖度、高級醇與酯含量等。1.4酵母凝聚性測定細(xì)胞形態(tài)觀察及大小測定:在顯微鏡上觀察及測定;懸浮酵母數(shù):血球計數(shù)板法;酵母凝聚性測定:細(xì)胞數(shù)比較法;雙乙酰測定:分光光度法;酒精度:比重瓶法;外觀糖度:手持糖度儀;總酸:電位滴定法;色度:EBC比色法;pH值:酸度計法;高級醇與酯:氣相色譜。2結(jié)果與分析2.1菌種ja細(xì)胞形態(tài)在麥芽汁培養(yǎng)基中25℃培養(yǎng)3d后進(jìn)行觀察。3個菌種的細(xì)胞形態(tài)見圖1。3種酵母細(xì)胞均呈出芽繁殖,為多邊出芽,菌落形態(tài)均呈乳白色,表面濕潤、黏稠,易被挑起。菌種JA細(xì)胞呈橢圓形,大小均勻,細(xì)胞顆粒飽滿,細(xì)胞形狀適中,大小為7.2μm×6.3μm,長短軸比為1.14∶1。菌種JB細(xì)胞呈卵圓形居多,大小整齊一致,細(xì)胞邊緣光滑,細(xì)胞顆粒飽滿,細(xì)胞形狀較大,大小為8.6μm×7.4μm,長短軸比為1.16∶1。菌種JC細(xì)胞呈橢圓形,少數(shù)呈長卵形,細(xì)胞顆粒飽滿,但細(xì)胞較小,大小為6.6μm×5.2μm,長短軸比為1.27∶1。2.2培養(yǎng)過程中酵母數(shù)的變化分別在3個250mL三角瓶中各裝入糖度為8°Bx的麥芽汁100mL,在三角瓶中分別接入5mL濃度均為1.8×107個/mL的JA、JB、JC菌懸液,每天測定其酵母細(xì)胞懸浮數(shù)。由表1可以看出,擴培階段的酵母數(shù)由少變多,再逐漸減少。由于剛開始麥芽汁中的營養(yǎng)充足,酵母得到充分的增殖。隨著發(fā)酵的進(jìn)行,麥汁的營養(yǎng)成分逐漸消耗完,酵母繁殖生長逐漸停止,并逐步凝聚沉淀,酵母本身也開始出現(xiàn)衰敗,無法吸收營養(yǎng),逐漸死亡,導(dǎo)致酵母數(shù)逐漸減少,死菌數(shù)增多。JB菌種在發(fā)酵過程中達(dá)到了9.8×107個/mL的最高懸浮濃度,JC菌種為6.1×107個/mL,JA菌種為8.3×107個/mL,高峰期在同一天出現(xiàn),隨后細(xì)胞數(shù)開始降低。發(fā)酵至第6d時JB菌種的細(xì)胞懸浮數(shù)1.8×107個/mL;JC酵母數(shù)為2.9×107個/mL,JA酵母數(shù)為2.7×107個/mL,說明了JB菌種的凝聚性比JA和JC好。2.384水浴分別取濃度為1.8×107個/mL菌懸液0.5mL接入4支5mL麥汁試管中,于49℃、50℃、51℃、52℃、53℃、54℃水浴中各加熱10min。從加熱后的試管中分別取0.1mL菌液于麥芽汁培養(yǎng)基中,25℃條件下培養(yǎng)48h,無氣泡產(chǎn)生的最低溫度即為酵母的熱致死溫度,測定結(jié)果見表2。從表2可以看出,菌種JA的熱死滅溫度為51℃,菌種JB的熱死滅溫度為52℃,菌種JC的熱死滅溫度為50℃,說明菌種JB的耐熱性最強。2.4凝聚性測定結(jié)果將酵母在25℃培養(yǎng)3d后搖勻,然后靜置30min,取上清液,計懸浮酵母數(shù)S1,再搖勻,測酵母數(shù)T1,為提高精確度,如上述操作重復(fù)5次,分別取平均值得到S2、T2,則凝聚酵母數(shù)F=T2-S2,凝聚力F1=F/T2,比值愈大,凝聚力愈強。凝聚性測定結(jié)果見圖2。從圖2可以看出,菌種JB的凝聚性相對較強,也相對適中,菌種JA次之,菌種JC凝聚性相對較弱。這說明菌種JB在發(fā)酵結(jié)束時沉降速度快,發(fā)酵液澄清也快;菌種JA和JC在發(fā)酵結(jié)束時酵母懸浮,較難沉淀,發(fā)酵液不易澄清。2.5總細(xì)胞p值和染色細(xì)胞n0在表面玻璃上,次甲基藍(lán)溶液與酵母樣等量混合,并使其濃度為每視野有40個~60個酵母。在載玻片上滴一小滴混合好的懸浮液,蓋上蓋玻片。染色1min~5min,用600倍顯微鏡檢查,所有著色細(xì)胞可被認(rèn)為死細(xì)胞。出芽者不另計,除非其芽的大小超過酵母細(xì)胞的一半。觀察1000個細(xì)胞,數(shù)清每個視野的總細(xì)胞數(shù)和染色細(xì)胞數(shù)。實驗重復(fù)3次。計算:死亡率(%)=染色細(xì)胞總和/1000×100。從表3可以看出,JC菌種死亡率最高,為1.03%,JA菌種死亡率次之,為0.83%,JB菌種死亡率最低,為0.60%。說明菌種JB本身性能好,活力高。2.6成品啤酒雙乙酰添加量的確定雙乙酰是啤酒發(fā)酵過程的重要副產(chǎn)物,同時也是制約啤酒香氣與口味的關(guān)鍵因素,影響著啤酒的口感,如果雙乙酰指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo),會有“飯餿味”,難以飲用。由發(fā)酵過程中3株菌種雙乙酰含量的變化情況(圖3)可以看出,菌種JA在主發(fā)酵第1d出現(xiàn)峰值,達(dá)0.264mg/L,菌種JB在主發(fā)酵第3d出現(xiàn)了峰值,達(dá)0.228mg/L,菌種JC在主發(fā)酵第3d也出現(xiàn)了峰值,達(dá)0.259mg/L,JB和JC菌種比JA菌種晚2d出現(xiàn)峰值,而且含量低一些,經(jīng)過還原后,成品啤酒雙乙酰含量分別為JA0.072mg/L、JB0.036mg/L、JC0.071mg/L,菌種JB符合淡爽型啤酒的要求。實驗證明,菌種JB的雙乙酰還原能力較菌種JA和JC優(yōu)良。2.7發(fā)酵速度的測定發(fā)酵速度與酵母種類有關(guān),一般要求酵母在同一條件下發(fā)酵速度越快越好。對3株啤酒酵母以1.8×107個/mL進(jìn)行接種,在25℃條件下培養(yǎng),測定發(fā)酵速度,結(jié)果見圖4。從圖4可以看出,JB菌種的降糖速度最快,在第5d由接種糖度8°Bx降至3.5°Bx,JA菌種降糖速度慢些,在第8d糖度從8°Bx降至3.5°Bx,而JC菌種降糖速度最慢,在第10d糖度降至3.5°Bx。經(jīng)計算,3株菌種JA、JB、JC發(fā)酵速度分別為0.75°Bx、1.5°Bx、0.5°Bx。實驗證明,菌種JB的發(fā)酵速度比菌種JA和JC快。2.8菌種ja或cc發(fā)酵酒液基本成分高級醇和酯是啤酒的主要香味和口味物質(zhì),能使啤酒具有豐滿的香味和口味,并增加啤酒的協(xié)調(diào)性。但含量太高會破壞酒體及風(fēng)味的協(xié)調(diào),給啤酒帶來異香或異雜味。從表4、表5可以看出,菌種JB發(fā)酵酒液中高級醇和酯的含量接近于優(yōu)秀啤酒水平;菌種JA發(fā)酵酒液中乙酸乙酯含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出極限值,不產(chǎn)乙酸異丁酯和己酸乙酯,同時乙酸異戊酯和辛酸乙酯產(chǎn)量偏低;菌種JC發(fā)酵酒液中乙酸乙酯含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出極限值,且不產(chǎn)己酸乙酯,同時乙酸異丁酯、乙酸異戊酯和辛酸乙酯產(chǎn)量偏低。經(jīng)口味品評,菌種JB發(fā)酵酒液風(fēng)味好,口味純正、柔和,酒體協(xié)調(diào)爽口且殺口力強。2.9發(fā)酵終點的理化指標(biāo)3培養(yǎng)條件優(yōu)化實驗對3種啤酒酵母菌進(jìn)行了發(fā)酵性能研究,發(fā)現(xiàn)菌種JB雙乙酰峰值低,出現(xiàn)時間適中,在第3d達(dá)到最高峰值0.228mg/L,而且后期還原速度快,含量低,成品啤酒雙乙酰含量為0.036mg/L。通過小型發(fā)酵試驗發(fā)現(xiàn),在16℃培養(yǎng)條件下菌種JB降糖速度快,每天以1.9°Bx左右的速度降糖,接種后2d左