啤酒酵母自溶的原因及解决措施

作者：山东省微山县职业中专 宫传立    来源：酒•饮料技术装备杂志

欢迎访问e展厅 展厅 6 酿酒机械/酿酒设备展厅 啤酒酿造设备, 家庭酿酒设备, 葡萄酒生产设备, 酒精设备, ... 发酵过程实际是酵母代谢过程，要获得高品质啤酒，必须首先具有生命力旺盛、自身强壮、性能良好、风味有益的酵母菌种。而酵母性能受发酵工艺条件及外观环境等因素的影响而发生变化，不可避免会出现酵母衰老、死亡与自溶，如何减少酵母自溶，延长酵母使用寿命，是保证啤酒质量稳定的根本基础。 一、酵母自溶原因 酵母细胞的胞液中含有较多的胞内蛋白分解酶，在正常工艺条件下，酵母强壮，酵母胞内蛋白分解酶不会外泄。而当工艺环境恶化，酵母衰老或死亡后，胞内蛋白分解酶便会发生外泄，并作用于酵母细胞壁的蛋白结构，使酵母细胞发生破裂，酵母自溶随之产生，俗称“酵母内耗”。酵母自溶后细胞质溶液中一些物质如多糖、氨基酸、蛋白质、多肽类、核苷酸、少许盐类等大量进入啤酒，使啤酒中总氮、ɑ－氨基氮、pH值、电导率等指标发生变化，则对啤酒的风味、胶体稳定性等产生影响。 啤酒发酵过程酵母自溶是不可避免的，只是自溶程度和自溶速度不同而已。我们的目的不是杜绝酵母自溶，而是控制酵母自溶程度，延缓酵母衰老死亡的进程。 二、影响酵母自溶的因素 1. 酵母菌种 因酵母本身性能不良，表现为衰老、变异、酵母活性低。在工艺条件变化时极易死亡而自溶。 2. 麦汁组成 麦汁营养成分组成不合理，导致酵母营养不良，特别时缺乏ɑ－氨基氮、可发酵糖、维生素、生长素等。麦汁中含锌量过高也会加速酵母自溶。 3. 酵母添加量 酵母添加量过高，导致麦汁中一些营养成分短时间内被耗完，致使酵母在以后进程中处于贫养状态而“内耗”。添加量过高，新生酵母生成少，也会造成酵母衰老、自溶。 4. 酵母使用代数 酵母使用代数高，特别是酵母不经过洗涤而连续使用，将衰老、死亡酵母带入下一批发酵液，造成酵母生理机能衰退而自溶。 5. 发酵工艺条件 发酵工艺条件如温度、压力、pH值控制不当，促使酵母变异。如麦汁满罐初始温度高，发酵过程高温持续时间长，温度、压力波动幅度大，锥部保温差，温度高、pH值偏高等。 6. 酵母回收时间 酵母回收时间、方法、压力、酵母贮存条件等对酵母质量有重要影响，酵母回收不及时，回收方法不当，回收时压差过大，压力使放过快，将造成酵母细胞破裂，后酵贮酒时间长，锥部温度高，均可导致酵母性能下降。酵母泥长时间得不到分离而滞留在发酵液中也会使酵母细胞自溶。由此可知，酵母收集太晚、贮存时间长易自溶，可以通过酵母泥pH值变化来判定。如果酵母泥显示的pH值明显高于成熟啤酒的pH值，则说明酵母已发生自溶。当酵母泥pH值比啤酒pH值高0.5以上则判定酵母已经自溶。 7. 微生物污染 一旦污染有害菌，其代谢产物及pH值的改变将严重影响酵母活性，导致酵母自溶。酵母自溶后细胞汁溶液中的多糖、氨基酸、蛋白质、核酸、核苷酸、少许盐类等物质会进入啤酒。自溶酶还可以降解自身细胞蛋白质，产生一系列的含氮化合物，从而改变啤酒中固形物比例，导致啤酒胶体稳定性、风味稳定性的下降。 三、酵母自溶对啤酒风味的影响 1. 产生啤酒“酵母味”。酵母自溶后大量细胞内物质进入啤酒，使啤酒产生“酵母味”。其代表物位葵酸乙脂，含量超过1.5×10-6（1.5PPm）时就能使人感到很不舒服。 2. 啤酒苦味，涩味加重。酵母自溶后释放出的氨基酸，有许多时呈味物质，进入啤酒将导致啤酒苦味加重，俗称“酵母苦”，涩味也会加重，降低了啤酒的爽口感。 3. 产生双乙酰味。酵母自溶后细胞内尚未分解的双乙酰及其前体物质ɑ－乙酰乳酸则会进入啤酒，乙酰脱羧酶生成双乙酰，必将造成啤酒中双乙酰含量升高，甚至超标，导致产品不合格，失去再饮性。 4. 影响啤酒的稳定性 酵母自溶后自溶酶分解自身蛋白生产系列大、中、小分子含氮物质，在过滤时难以被除去而影响啤酒混度，致使啤酒失光沉淀。pH值的改变同样会使啤酒胶体失去平衡，稳定性下降。 5. 影响啤酒的的泡沫 酵母自溶液中的核酸类物质增加啤酒中总酸量，另一方面蛋白质分解酶释放进入啤酒后，水解啤酒中起泡蛋白，从而破坏了啤酒泡沫的起泡性和持久性。 6. 影响啤酒的酸度 酵母自溶液中的核酸类物质增加啤酒中总酸量。另一方面蛋白质类物质在酸碱滴定过程中与NaOH反应而变性，导致NaOH滴定时消耗量增加，计算结果使总酸量增加。酵母自溶后氨基酸及蛋白质释放会改变啤酒pH值。虽然氨基酸、蛋白质因等电点较高而使啤酒pH值升高，但啤酒本身具有缓冲能力，所以啤酒pH值变化并不大且不成线性关系。 7. 对啤酒过滤性能的影响 啤酒自溶形成的大分子会在啤酒过滤中堵塞介质孔径。自溶酵母会增加啤酒粘度，造成过滤困难和耗土量增加，从而提高过滤成本。酵母自溶是影响啤酒过滤速度的重要原因之一。 四、防止酵母自溶的措施 1. 选择优良的菌株 酵母菌种是影响啤酒酵母自溶的决定性因素，不同的酵母菌种生成的风味物质的种类和数量有很大的差别，在同等发酵条件下，有的酵母菌会产生比其它菌种高数倍的风味物质。酵母接种量的大小对风味物质的生成量也有一定的影响，当加大酵母接种量时，酵母的繁殖量将减少，风味物质的生成量也相应减少；当接种量不足时，酵母的繁殖量将增大，产生较多的风味物质。因此，合理地选择酵母菌种是从根本上控制酵母的最有效的方法。菌种是企业生产优质啤酒的前提，它决定了产品的风味特征。只有全面、客观、真实地分析菌种的特性，最大程度地依据菌种特点、适应酵母菌种的生理特性，加强生产全过程酵母的使用和管理，为稳定产品质量提供可靠的保证，才能酿造出新鲜度高的啤酒。生命力弱的酵母在高温下难以存活，必然导致死亡率提高，促使酵母自溶。因此选择的酵母应满足：（1）无任何啤酒有害菌；（2）死亡率≤5%；（3）起发速度快，酵母增值峰值高；（4）发酵完全，降糖速度快，发酵度高；（5）发酵性能好，双乙酰还原快；（6）外观干净，凝聚性好，酵母泥成浓泥状；（7）保证啤酒香味、口味、无异味。酵母具有均匀形态，大小一致，平滑而胞的细胞壁，细胞汁透明均一，菌落直径≥5nm，乳白色，表面光滑，有少量皱纹，能被接种针挑起。 2. 酵母添加及使用代数的控制 酵母添加量受麦汁成分、麦汁浓度、温度、充氧量等因素的影响，酵母添加量少，起发慢，不但易污染杂菌，同时会引起一系列的质量缺陷，如增值缓慢，酵母易早衰，最终导致不正常的风味及香味，但酵母添加量过高，会造成酵母新增细胞数少，且后期易缺乏营养，同样造成酵母早衰与变异。麦汁满罐酵母数应以镜检为准。生产中满罐酵母细胞浓度以12～15×106个/ml为宜。资料显示，酵母使用5代以后其性能开始下降，并随代数升高（5代以后）而加剧，随酵母使用代数增加，酵母本身的一些特性就会退化，如降糖速度变慢，还原双乙酰能力下降。一些衰老的酵母就会出现死亡和自溶，就露天发酵罐而言，如果酵母不经洗涤而连续使用，势必将衰老、死亡的酵母带入下批发酵液，加速酵母自溶，影响啤酒口味。为了保证酵母正常活性，使用代数以4～5代为宜。如果回收洗涤复壮，使用代数可适当延长。对回收酵母的质量要求：回收使用的酵母泥，必须色泽洁白、无异味、无酸味，外观粘稠，酵母细胞形态大小均匀、饱满、液泡小，细胞壁薄，内容物不明显，无异形细胞。发酵液的杂菌和有害菌的检测结果，是评价该罐酵母受污染程度的标志，要本着“无菌使用酵母”的原则，微生物不合格的罐不能作为传代酵母使用。要坚持“先检查、后使用”的原则，回收酵母在添加使用前要进行检测，酵母的死亡率要低于5%、PH值不能高于5，PH值若高，说明酵母有自溶现象，这样的酵母泥不应再回收使用。酵母回收代数应控制在5代以内，保证酵母的强壮及良好的活性，保持啤酒良好的风味，同时也降低了传代酵母被杂菌污染的机率。 酵母回收的时机要把握好。经实践证实，当发酵液外观糖度降至3.5oP时，开始封罐保压（0.08mpa～0.10mpa），升压2～3天后开始回收酵母是最好的时机，这时的酵母多为活性高、发酵旺盛、强壮。这种回收的优点是：因酵母细胞不经过停滞期，直接进入快速生长期，所以起发快，发酵旺盛，降糖、还原双乙酰速度快，更能保证啤酒新鲜度的稳定。 正确选择使用回收酵母。发酵过程中，酵母的沉降是有梯度的，下层多为衰老、死亡的细胞，并掺杂有大量冷凝固物等，中层则是在发酵旺盛期繁殖的、最具有活力的、强壮的、发酵力高的酵母，上层是较为轻质的酵母，并混有酒花树脂等杂质，质量较中层差。因此，在选用酵母时，要采取“掐头去尾，取中间”的方法。 3. 制备营养丰富，组分合理的麦汁 麦汁是酵母繁殖、发酵的基本营养液，也是氮源、碳源的主要提供源。所以，麦汁质量高低直接关系到酵母性能和发酵，也是影响酵母衰老、死亡、自溶的主要因素，麦汁中和酵母有关的成分主要由游离氨基酸、可发酵性碳水化合物、Zn2+浓度和麦汁脂类物决定。酵母扩培阶段需大量增值，需要丰富的营养供给，包括氨基酸、无机盐、生长素等。最重要的是氨基酸，麦汁营养缺乏将导致酵母发育不良，增值的酵母细胞会形态变小，甚至形成异常，影响发挥其正常生理性能，扩培过程麦汁缺乏营养时可追加酵母营养盐或酵母提取液予以补救。从大生产中提取的麦汁用于扩培时，应尽量避免长时间高温杀菌，以免破坏麦汁营养成分。酵母接种充氧的目的是为类脂类化合物的合成提供条件，进行有氧代谢。实践证明，有氧条件下的酵母即使在饥饿状态下仍能维持生命，反之则极易死亡自溶。麦汁充氧方式为冷却边充氧，原则上批批充氧，最后一批是否充氧则根据情况而定，以不溢出麦汁为限，麦汁含氧量为8mg/L～10mg/L。同时应注意，同浓度麦汁溶氧量与麦汁温度、麦汁运动及麦汁空气压力接触面积有关。麦汁溶解氧与麦汁浓度、温度成正比，充氧不可过量，以免增值过程造成营养缺乏。但也不能过低，否则，起发慢，发酵时间长，降温时酵母敏感，降糖停止，后酵差，啤酒最终质量难保证。 4. 严格发酵工艺条件 温度是影响酵母性能的主要因素。发酵过程温度的剧烈变化会引起酵母突变，温度又通过乙醇毒性加速酵母死亡与自溶。酵母最适生长温度为28℃～30℃。而酵母扩培过程是逐步由高温(25℃～30℃)降至接种温度（6℃～8℃），所以扩培过程、发酵过程要精心操作，调温调压要缓慢，给酵母一个自我调节、自我适应的过程。 5. 加强酵母管理 酵母质量管理是啤酒质量管理的重要内容。其重点是：酵母回收时间、酵母贮存时间、温度、贮存方法等。回收酵母贮存原则是：（1）短期保存；（2）单一品种保存，回收后又沉降的酵母不宜用于生产；（3）低温保存。酵母回收应在等压条件进行，防止酵母细胞因压力变化而破裂，回收酵母温度不宜高。高温下酵母凝聚性差，回收量少，回收温度以0℃～5℃为宜。酵母贮存温度为0℃～3℃，贮存时间不超过3天。 6. 加强卫生管理，保证纯种发酵 啤酒生产的各个环节中，杂菌一旦浸入，将导致酒液混浊、酸败等现象，而啤酒发酵应在相对“纯净”的环境下进行，任何杂菌的侵入都将影响到发酵的正常进行，特别是污染了野生酵母的发酵液，会使啤酒中高级醇的含量明显上升。因此，应加强对啤酒中有害微生物检测，典型的有害菌为：四联球菌、醋酸菌、果胶杆菌类和巨球菌类等，醋酸菌给啤酒带来入口酸味四联球菌类给啤酒带来不愉快的双乙酰味，果胶杆菌、巨球菌类给啤酒带来下水道臭味。要严格控制生产环节的清洗杀菌，保证按清洗杀菌工艺进行，各微生物控制点检测合格后再进行生产。要确保严格按杀菌工艺执行，给啤酒酿造提供良好的环境。每锅麦汁都要杀菌，发酵罐清洗杀菌后，要用无菌空气备压至0.01Mpa～0.02Mpa，使发酵罐保证有一定的正压力，防止空气进入而带入杂菌。进麦汁前，再用配制好的消毒剂杀菌一次。冷麦汁杂菌要求为0个/ml，厌氧菌0个/100ml；发酵液杂菌要小于5个/ml，厌氧菌小于3个/100ml。 实现纯种扩培，纯种发酵，从酵母扩培开始直至发酵结束防止杂菌污染，应加强卫生检测与管理，以防止杂菌与酵母在营养上竞争及杂菌代谢物对酵母毒副作用而导致酵母得自溶。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/4/2010)