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啤酒发酵论文发酵工艺论文.pdf

啤酒发酵论文发酵工艺论文

小兔向前冲
2011-09-25 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《啤酒发酵论文发酵工艺论文pdf》,可适用于人文社科领域

酿酒科技年第期(总第期)·LIQUOR-MAKINGSCIENCE&TECHNOLOGYNo.(Tol.)酿酒酵母麦芽汁糖代谢与啤酒发酵度研究收稿日期:--作者简介:王士安()男助理研究员博士主要从事酵母菌资源和生理代谢研究。通讯作者:李福利TelFax:,Email:liflqibebtaccn。王士安胡南张坤迪李福利(中科院青岛生物能源与过程研究所山东青岛青岛农业大学动物科技学院山东青岛)摘要:葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖和麦芽三糖是麦芽汁中的主要可发酵糖分。测试株果实来源酿酒酵母菌株和工业菌株对这些糖分的代谢能力分析其对啤酒发酵度的影响。试验结果表明所有供试菌株都能快速代谢葡萄糖、果糖和蔗糖都不能代谢麦芽三糖而菌株同化和发酵麦芽糖的能力存在明显差异差异系数分别为和菌株的麦芽糖同化和发酵能力与真正发酵度存在强相关性相关系数分别为和果实来源菌株的总体麦芽糖同化、发酵能力及真正发酵度显著低于工业菌株(P<)。选用工业菌种过程进行麦芽糖代谢鉴定是快速筛选高发酵度菌株的有效途径。关键词:酿酒酵母低糖啤酒发酵度麦芽糖麦芽三糖中图分类号:TSTSTS文献标识码:A文章编号:-()--低糖啤酒符合现代健康饮食趋势具有广阔的市场前景。低糖啤酒要求残留糖分低于(wv)发酵度高于。通过控制糖化工艺提高麦汁中可发酵糖的比例采用合理的发酵条件以及使用高发酵度菌株都可以提高啤酒发酵度。本研究关注菌株糖代谢对啤酒发酵度的影响。啤酒发酵原料麦芽汁所含的主要可发酵糖类包括麦芽糖、麦芽三糖、葡萄糖、果糖和蔗糖高效发酵要求这些糖被迅速并且彻底利用。酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)是应用最普遍的啤酒生产菌种其麦芽三糖代谢能力差啤酒发酵过程中该糖不能被有效利用是成品啤酒残糖含量过高、真实发酵度低的主要原因之一。除此之外碳源同化和发酵研究发现即使工业酿酒酵母菌株也可能不具备同化和发酵麦芽糖和蔗糖的能力。由于不同菌株存在此类代谢差异分析不同来源酿酒酵母菌株发酵麦芽汁糖分的能力有助于高发酵度菌株筛选。测试了株果实来源酿酒酵母菌株和工业菌株的麦芽汁糖分代谢能力分析其对啤酒发酵度的影响。材料与方法材料StudyontheCorrelationsbetweenWortGlycometabolismbySaccharomycescerevisiaeandBeerFermentationDegreeWANGShian,HUNan,ZHANGKundiandLIFuli(QingdaoResearchInstituteofBioenergyandBioprocessingTechnologyofCAS,Qingdao,ShandongCollegeofAnimalScienceandVeterinaryMedicine,QingdaoAgriculturalUniversity,Qingdao,Shandong,China)Abstract:Glucose,fructose,sucrose,maltose,andmaltotriosearethemainfermentablecarbohydrateinwortInthisstudy,wortglycometabolismbySaccharomycescerevisiaestrainsincludingfruitstrainsandindustrialstrainswasobservedandtheireffectsonbeerfermentationdegreewereinvestigatedTheresultswereasfollows:Fastmetabolismofglucose,fructoseandsucrosecouldbeachievedbyalltestedstrains,however,themetabolismofmaltotriosecouldbeachievedbynoneofthem,andtherewassignificantdifferenceinmaltoseassimilationandinmaltosefermentationfordifferentScerevisiaestrains,coefficientsofvariationwereasandrespectivelyTherewasstrongcorrelationsbetweenmaltoseassimilatingandmaltosefermentingcapabilityofScerevisiaestrainsandrealdegreeoffermentation(RDF)ofbeer,thecorrelationcoefficientswereandrespectivelyThemaltoseassimilatingandmaltosefermentingcapabilityoffruitScerevisiaestrainswasevidentlyweakerthanthatofindustrialScerevisiaestrains,besides,RDFwasalsolowerforfruitScerevisiaestrains(P<)ThestudysuggestedthatmaltosemetabolismidentificationwasaneffectiveapproachforrapidselectionofproperindustrialScerevisiaestrainswithhighbeerfermentationdegreeKeywords:Saccharomycescerevisiaelowcarbohydratebeerfermentationdegreemaltosemaltotriose菌株供试菌株株(见表)经核糖体基因SrDNADD区序列分析鉴定皆为酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)。培养基YPM培养基:用于菌株活化培养基组成为YeastextractPeptoneMaltose。碳源同化测试培养基:YNB(Yeastnitrogenbase,Difco)gL和不同碳源gL配成倍母液过滤除菌吸取μL母液加入装有mL无菌水的试管制成碳源同化管。碳源发酵测试培养基:将酵母提取物(Yeastextract)mL分装于试管放入Durham小管灭菌然后滴加μL过滤除菌的的碳源母液制成发酵管。啤酒发酵种子培养基:莓P麦芽汁色度pH还原糖(wv)糖∶非糖=∶。啤酒发酵培养基:莓P麦芽汁参数同啤酒发酵种子培养基接种前调pH至。方法碳源同化和发酵测试碳源同化测试:刮一接种环固体斜面活化的新鲜菌体分散于mL无菌水中滴μL于碳源同化管中℃静止培养观察记录结果周第周每天观察第周隔天观察在一张白纸上划一条宽度为mm的黑线摇动同化管使菌体充分悬浮将白纸贴近试管透过试管观察黑线如果黑线清晰可见表明无法同化该碳源结果记录为“-”如果黑线模糊或者完全看不见表明可以同化该碳源记录为“”。发酵测试:制备菌悬液、接种方法、培养方式及观察时间同碳源同化测试视气体充满Durham小管情况记录结果无气体进入表明不发酵该碳源记录为“-”有气体进入的管按照实际充满比例记录。每次测试做个平行管实验重复次。啤酒发酵条件接种YPM培养基于℃rmin振荡h然后取μL活化菌液接入装有mL麦芽汁的mL三角瓶℃rmin、振荡h用血球计数板计酵母细胞数离心做成细胞泥mL三角瓶装mL麦芽汁℃灭菌min从中取mL麦芽汁重悬细胞泥吸取适量悬液接种于原三角瓶中使最终细胞浓度为×cellsmL莓P发酵条件为先℃发酵d然后℃发酵d。啤酒指标测定酒精度:使用生物传感仪SBAC(济南)测定酒精度标准样品浓度gL。真正发酵度:依据发酵液除去CO和酒精后测得的残留浓度计算得到的发酵度为真正发酵度是描述啤酒发酵度的指标之一准确度高。本文以此指标反映啤酒发酵度首先应用密度瓶法测定试样的真正浓度然后应用国家标准GBT(p)中的公式计算真正发酵度。还原糖:应用DNS法测定啤酒还原糖用葡萄糖溶液做标准曲线。结果与分析碳源同化供试菌株对麦芽糖、麦芽三糖、葡萄糖、果糖和蔗糖的同化实验结果表明所有菌株在h内迅速利用葡萄糖、果糖和蔗糖结果都记录为“”所有菌株在d内同化麦芽三糖的结果都为“-”表明都不利用该糖供试菌株同化麦芽糖的能力存在明显差异(见表)差异系数CVA=XL和BL周内未同化麦芽糖其他菌株都能同化麦芽糖所需时间从h到d不等。碳源发酵供试菌株对麦芽糖、麦芽三糖、葡萄糖、果糖和蔗糖的发酵实验结果类似于同化实验。其结果为:所有菌株能王士安胡南张坤迪李福利·酿酒酵母麦芽汁糖代谢与啤酒发酵度研究酿酒科技年第期(总第期)·LIQUOR-MAKINGSCIENCE&TECHNOLOGYNo.(Tol.)快速发酵葡萄糖、果糖和蔗糖h内气体完全充满Durham小管所有菌株在d内都不能发酵麦芽三糖产气供试菌株发酵麦芽糖的能力存在明显差异(见表)差异系数CVF=菌株P在周内未发酵麦芽糖产气其他菌株产气充满Durham小管的时间从h到d不等。真正发酵度发酵样品的酒精度和真正发酵度差异明显(见表)。表表明个样品的酒精度小于gmL且真正发酵度小于样品的最大酒精度为gmL最大真正发酵度为而同等发酵条件下某商业纯生啤酒菌株LTB发酵样品的真正发酵度只有。DNS法测得原料麦芽汁的还原糖含量为而发酵后的样品SH和XL的还原糖含量分别等于和超过这个值达到和其他样品的还原糖含量都小于。真正发酵度与菌株碳源代谢所有供试菌株都能同化和发酵葡萄糖、果糖和蔗糖不能同化和发酵麦芽三糖表明这种糖的代谢对所有供试菌株真正发酵度的影响是相似的。而供试菌株对麦芽糖的同化和发酵能力不同分析其与啤酒发酵度的关系发现菌株对麦芽糖的同化和发酵能力与啤酒发酵度有很强的相关性相关系数分别为rA=和rF=即同化和发酵麦芽糖耗时短的菌株其啤酒发酵度高(见图)。菌株来源与碳源代谢供试菌株包含株果实来源菌株和株工业菌株果实来源菌株于年分离自不同果园工业菌株主要与酒精饮品生产相关(见表)。果实来源菌株中有个发酵样品的酒精度和发酵度很低而工业菌株只有个样品(AS)显示了低酒精度和发酵度(见表)。统计分析显示果实来源菌株的总体麦芽糖同化、发酵能力及啤酒发酵度显著低于工业菌株(P<)。果实来源菌株的麦芽汁糖代谢能力与地理分布和生态来源并无密切关联无论不同地理来源还是不同生态来源的菌株都可以存在相似的麦芽汁糖代谢能力而且即使地理来源和基物来源都相同的菌株也可以存在明显的麦芽糖代谢差异如SH和SH,P和PBL和BLC(表、表)。讨论对麦芽汁中主要可发酵糖进行同化和发酵测试分析影响啤酒发酵度的菌株碳源代谢因素探索获得高发酵度菌株的途径。研究结果表明葡萄糖、果糖和蔗糖的发酵不是影响啤酒发酵度的因素而占麦芽汁可发酵糖分比例最高的麦芽糖和麦芽三糖是重要的影响因素。有研究报道麦芽三糖代谢对啤酒发酵度的影响。本研究发现不同酿酒酵母菌株的麦芽糖代谢能力存在明显图菌株麦芽糖代谢与啤酒发酵度的相关性CWBamforth,AcriticalcontrolpointanalysisforflavorstabilityofbeerJTechQMasterBrewAssocAm,,():SPClarksonPJ,LargePK,andCWBamforth,OxygenradicalstheirinfluenceonprocessperformanceandproductqualityCIn:ProcthCongrEurBrewConv,Oxford:IRLPress,UK,:BamforthCW,MullerREandWalkerMD,Oxygenandoxygenradicalsinmaltingandbrewing:areviewJJAmSocBrewChem,():MUchidaandMOno,DeterminationofhydrogenperoxideinbeeranditsroleinbeeroxidationJJAmSocBrewChem,,():ZufallCandThTyrell,TheinfluenceofheavymetalionsonbeerflavorstabilityJJInstBrew,,():KanedaH,KobayashiN,FurushoS,etal,ReducingactivityandflavorstabilityofbeeJTechQMasterBrewAssocAm,():差异并且对啤酒发酵度影响显著这表明菌株的麦芽糖代谢能力可以作为发酵度的表征之一要选择啤酒发酵度高的生产菌株可先测试菌株的麦芽糖代谢能力可以减小工作量。对果实来源菌株和工业菌株的比较分析显示两类菌株的麦芽糖代谢能力显著不同(p<)大多数果实来源菌株不适合啤酒生产而工业菌株的啤酒发酵性能较好。这可能归因于菌株的不同适应进化过程。本研究供试工业菌株大多与酒精产生相关而且包含了株啤酒生产酵母而果实来源菌株分离自果园。工业酿酒酵母菌株往往经历了育种工作者的定向选育和较长的工业环境适应而大多数果实来源菌株所处的微环境不同于工业环境缺乏适应过程。供试果实来源菌株中也存在少数啤酒发酵性能较好的菌株(见表)但比例低说明选择非工业菌株用于啤酒生产需要对一定数量的菌株进行筛选。本研究中所有供试菌株都不能同化和发酵麦芽三糖而麦芽三糖在麦芽汁中的含量仅次于麦芽糖通常占可发酵糖的~提高其代谢能力有利于提高啤酒发酵度。已报道的研究表明酿酒酵母细胞内的麦芽糖水解酶能有效水解麦芽三糖而负责其转运的透性酶亲和力低跨膜转运是其发酵的限速步骤。通过基因工程方法增强AGT透性酶的表达可以提高酿酒酵母的麦芽三糖发酵能力。另外有研究对巴斯德酿酒酵母(Saccharomycespastorianus)进行紫外诱变筛选获得了发酵度提高的突变体用类似方法提高酿酒酵母麦芽三糖发酵能力值得尝试。致谢:感谢中国科学院微生物研究所白逢彦研究员赠予研究菌株感谢山东科技大学郑艳琳老师在数据统计分析方面的帮助。参考文献:刘志伟控制发酵度、稳定啤酒风格J酿酒科技,():王志坚影响啤酒发酵度因素及提高发酵度的途径J山东食品发酵,():StambukBU,AlvesSL,HollatzC,etalImprovementofmaltotriosefermentationbySaccharomycescerevisiaeJLettersinAppliedMicrobiology,,:BaiFY,JiaJHElectrophoretickaryotypecomparisonoftheSaccharomycescerevisiaestrainswithdifferentcarboncompoundutilizationpatternsJMycosystema,,:YarrowDMethodsfortheisolation,maintenanceandidentificationofyeastsInTheYeasts,aTaxonomicStudy,thedn,EditedbyCPKurtzmanJWFellMAmsterdam:Elsevier,ZastrowCR,HollatzC,deAraujoPS,etalMaltotriosefermentationbySaccharomycescerevisiaeJJIndMicrobiolBiotechnol,,:AlvesJrSL,HerbertsRA,HollatzC,etalMaltoseandmaltotrioseactivetransportandfermentationbySaccharomycescerevisiaerevealsadeterminantrolefortheAGTpermeaseJApplEnvironMicrobiol,,:DonaliesUEB,NguyenHTT,StahlU,etalImprovementofSaccharomycesyeaststrainsusedinbrewing,winemakingandbakingJAdvancesinBiochemicalEngineeringBiotechnology,,:DayRE,RogersPJ,DawesIW,etalMolecularanalysisofmaltotriosetransportandutilizationbySaccharomycescerevisiaeJApplEnvironMicrobiol,,:VidgrenV,HuuskonenA,VirtanenH,etalImprovedfermentationperformanceofalageryeastafterrepairofitsAGTmaltoseandmaltotriosetransportergenesJApplEnvironMicrobiol,,:BlieckL,ToyeG,DumortierF,etalIsolationandcharacterizationofbrewer'syeastvariantswithimprovedfermentationperformanceunderhighgravityconditionsJApplEnvironMicrobiol,,:(上接第页)王士安胡南张坤迪李福利·酿酒酵母麦芽汁糖代谢与啤酒发酵度研究

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