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精釀啤酒高濃釀造研究

發布時間:2021-04-29人氣:201

  近年來, 隨著精釀啤酒消費需求的日益增長和產量的不斷擴大, 高濃釀造工藝正在被越來越多的精釀啤酒生產廠家所采用。與常濃釀造相比, 啤酒高濃釀造的優勢在于, 它可在不增加糖化發酵設備的基礎上大幅度提高啤酒產量, 節約設備投資和操作費用。然而, 該工藝也存在明顯的缺陷, 如原料利用率降低、啤酒泡持性較差、風味不協調以及高濃麥汁對啤酒酵母性能的不利影響等[ 1] 。本文綜述高濃釀造啤酒在泡持性、風味、酵母、供氧等方面的研究進展。

  泡持性

  高濃釀造啤酒往往比常濃釀造啤酒的泡持性要差。Cooper 等[ 2] 發現, 高濃釀造麥汁的疏水多肽水平比低濃釀造麥汁要低, 利用過濾槽生產的 20bP 麥汁比 10bP 麥汁的疏水多肽含量要低 8% ( 未稀釋基準) 。對10bP 和20bP 麥汁的整個釀造過程的疏水多肽水平進行分析, 發現在釀造過程中疏水多肽水平是降低的, 尤其是在煮沸和發酵過程中; 同時發現高濃釀造啤酒疏水多肽的損失更大, 其最終啤酒的疏水多肽水平比常濃釀造啤酒低 40% 左右。這說明, 高濃糖化浸出高分子量多肽( 包括泡沫活性多肽) 的效率不如低濃糖化高, 且在釀造過程中損失更大, 這是高濃釀造啤酒泡特性較差的重要原因。

  酵母對啤酒泡持性產生重要影響。麥汁在接種 酵母之前并無蛋白酶活性, 但發酵的麥汁和最終啤酒中存在蛋白酶, 這些蛋白酶必定來源于酵母。酵母在高濃釀造中分泌到麥汁中的蛋白酶較常濃釀造要高得多[ 3] 。在高濃釀造中蛋白酶的水平是穩定增加的, 這一點證明釋放蛋白酶是酵母細胞的一種正常生理活動, 并非酵母自溶所致。高濃發酵中酵母蛋白酶活性比常濃發酵中要高, 研究發現, 高濃發酵第3~ 11 天的酵母蛋白酶的水平至少為低濃發酵的二倍。降低施加于酵母細胞上的應力可減少蛋白酶的釋放。因此, 高濃釀造中滲透壓的增大和乙醇濃度的提高使酵母所承受的應力增大, 是酵母釋放蛋白酶水平高的原因。研究證實, 酵母分泌蛋白酶的量與其活力有關, 低活力酵母往往分泌較多的蛋白酶。Cooper 等[ 3] 發現, 低濃( 10bP) 麥汁在發酵的整個過程中, 疏水多肽水平是穩定下降的, 而高濃( 20bP) 麥汁在發酵的初期( 最初8天) 疏水多肽急劇下降, 之后變化很小。高濃釀造麥汁的疏水多肽含量較低, 且在釀造中遭受到的損失更大, 這可能是高濃釀造啤酒泡持性相對較差的原因。

  

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  風味

  高濃釀造啤酒的一個缺陷是風味難以與常濃釀造啤酒相比。原因在于高濃釀造啤酒在稀釋至與常濃釀造啤酒乙醇濃度相當時酒體較淡, 風味物質含量改變了。麥汁中的碳水化合物經酵母發酵代謝之后, 除生成主要產物乙醇和CO2 外, 還生成其它一系列化合物, 其中許多是風味活性物質。酯和高級醇是含量最多的兩類風味物質, 其生成水平的改變對啤酒風味產生重要影響[ 4, 5, 6] 。啤酒中含量最豐富的酯類和高級醇是乙酸乙酯、乙酸異戊酯、戊醇和異丁醇。酵母菌株、發酵溫度、壓力、酵母接種量、麥汁凝固物、氧、脂肪酸、氨基酸含量以及某些金屬離子等因素能夠影響發酵中酯和高級醇的生成。麥汁中碳水化合物組成不同, 經酵母代謝后生成的揮發物成分也有差異, 發酵麥芽糖比發酵己糖( 葡萄糖、果糖) 生成的酯和高級醇要低[ 6] 。Younis 等[ 7] 發現, 酵母發酵高濃輔料麥汁( 含 30% 麥芽糖漿) 較發酵高濃全麥芽麥汁生成的揮發物要少, 乙醇的生成未受到影響。由此可見, 僅僅通過改變麥汁中碳水化合物的配比似乎不能得到風味恰好匹配的啤酒。但得到重要有機揮發物匹配較好的啤酒還是可能的。研究表明, 高濃釀造啤酒的乙酸乙酯水平較高, 可通過增加麥汁中麥芽糖含量降低之。當然, 揮發物的生成不僅與糖的種類有關, 還與酵母菌種和發酵參數有關。比如, 添加某些金屬離子可刺激某些高級醇的生成, 提高發酵溫度可提高高級醇水平, 添加一定的氨基酸會增加相應高級醇的生成。

  酵母

  Cahill 等[ 8] 研究發現, 繁殖酵母用麥汁的濃度深刻影響酵母細胞的體積, 細胞體積隨麥汁濃度的增加而增大。當麥汁濃度由 7.5bP 增至17.5bP 時, 酵母細胞平均體積增大 30%。高濃麥汁發酵中酵母細胞體積的增大并不是由滲透壓的增加和發酵末期 乙醇濃度的增加而引起的( 增大滲透壓和增加乙醇濃度都會使酵母細胞體積減小) , 而是酵母在繁殖過程中對由麥汁原濃增加引起的環境條件變化的一種 生理響應。麥汁原濃增加會使細胞所受到的應力增 大, 這可能是酵母細胞體積增大的原因。增大發酵期間發酵罐內CO2 的壓力可引起酵母細胞體積的增大[ 9] , 增加對酵母的溫度應力能夠導致細胞體積的增大, 而乙醇應力會使細胞體積減小。

  啤酒高濃釀造中, 麥汁濃度影響酵母的存活率、活力及發酵性能。Cahill 等[ 8] 證實, 酵母細胞活性與其繁殖和發酵用麥汁的濃度緊密相關, 高濃麥汁對酵母性能產生不利影響。在 7.5、12.5 和 17.5bP 麥汁繁殖的上面酵母, 進行 17.5bP 麥汁高濃發酵后, 酵母存活率分別為93% 、90% 和 85%, 而對下面酵母存活率分別為 98% 、95% 和 89% 。該研究結果具有實際意義, 說明由第一代發酵回收的酵母質量最好,而且酵母質量受麥汁高濃度的不利影響, 用于繁殖酵母的最佳麥汁濃度在 7.5~ 12.5bP 之間。Casey 等[ 10] 研究指出, 在發酵最初 12h,酵母活力隨麥汁原濃的提高而降低, 但增加高濃麥汁的酵母接種量可顯著降低發酵最初數小時內細胞的死亡率。

  供氧

  在高濃麥汁發酵中, 酵母對氧的需求量比常濃發酵要高。因此在酵母繁殖階段, 當供氧受到限制時, 酵母受高濃條件的影響更加顯著。酵母一旦接入麥汁就會迅速利用麥汁中的氧合成不飽和脂肪酸 ( 在麥汁中處于亞適濃度) 和固醇, 這些物質為構成細胞質膜結構和維持其完整結構所必需, 并能影響酵母對酸洗、熱刺激、乙醇等不利環境的耐受力[ 11] 。氧的限制會使酵母質膜固醇含量降低并限制細胞的分裂, 結果會降低懸浮細胞數及總的生物量。向麥汁中補加油酸和麥角甾醇可削弱酵母對氧的需求[ 2] 。有人[ 12] 認為, 有氧下較厭氧下生成的酵母對 環境應力具有更大的抗性。Cunningham 等[ 11] 證實了這一點。由于麥汁中不飽和脂肪酸濃度處于亞適濃度, 且其合成需氧的參與,所以在酵母繁殖期必須為酵母供應充足的氧。細胞膜內充分的脂肪酸不飽和度使酵母忍耐潛在毒性乙醇濃度等不利環境因素成為可能。

  [參考文獻]

  [ 1] Ree EMR, Stewart GG. J Inst Brew[ J] , 1997, ( 103) : 287- 2911

  [ 2] Cooper DJ, Stewart GG , Bryce JH. J, Inst Brew[ J] . 1998, ( 104) : 83- 871

  [ 3] Cooper DJ, Stewart GG, Brye JH. J Inst Brew [ J ] 1 2000, ( 106) : 197-2011

  [ 4] Renger RS,Van Haterern SH, Lauyber KCAM ,J Inst Brew [ J] 1 1992, ( 98) : 509- 5131

  [ 5] Peddie HAB, J Inst Brew[ J] 1 1990, ( 96) : 327- 3311

  [ 6] Younis OS, Stewart GG, J Inst Brew[ J] 1 1998, ( 104) : 255- 2641

  [ 7] Younis OS, Stewart GG, J Am Soc Brew Chem[ J] 1 1999, ( 57) : 39- 451

  [ 8] Cahill G, Murray DM, Walsh PK, et al. J Am Soc Brew Chem[ J] 1 2000,( 58) : 14- 201

  [ 9] Knatchbull FB, Slaughter JC, J Inst Brew[ J] 1 1987, ( 93) : 420- 4241

  [ 10] Casey GP, Ingledew WM. J Am Soc Brew Chem[ J] 1 1983, ( 41) : 148- 1521

  [ 11] Cunningham S , Stewart G. J Inst Brew[ J] 12000, ( 106) : 38- 4021

  [ 12] Steels EL, Learmonth RP, Watson K, Microbiology[ J] 1 1994, ( 140) : 569- 5761

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