工业化生产格瓦斯的研究.pdf

华物抹术 1 7(4) : 4 4一48 , 19 9 7 0一 o tecnno log y 工业化生产格瓦斯的研究 刘复军 张智 梁金钟 沈瑞 粤 王建华 刘桂清 速宇徐 王 (黑龙江省轻工业研究所 , 哈尔滨 , 1 5 00 1 0 ) 选用保加利亚乳杆菌 、 乳酸 乳球菌及产脱假丝酵母同于工业化格瓦斯生产 。 采用 麦芽与焦 香 麦芽为原 并 , 经保加利亚乳杆菌 、 乳酸乳球菌和产脆假丝酵母发酵生产格 瓦斯 , 该 产品香气浓郁 , 味道醇厚 。 关键词 : 格瓦斯 ; 保 加利亚乳杆菌 ; 乳酸乳球菌 ; 产脱假丝酵母 格瓦斯是一种传统 饮料 , 具有悠久的历 史 , 最早起源于俄国 。 近来国内外对格瓦斯的 生产相继采用一次发酵法 , 避免了暴瓶现象 , 一次发酵法仍存在许多问题 , 原料短缺 、 菌种 单一 、 产品质量不稳定 出现浑 浊等问题尚待 解决 。 为此 , 我们进行了研究 , 并取得很大进 展 , 筛选出适合格瓦斯生产的菌种 , 探索出一 条适合工业化大生产的新工艺 。 材料和方法 一 、 材料 1 . 麦芽 : 由啤酒厂提供 2 . 面包 : 市售面包 3 . 中温 Q一 淀粉酶 : 无 锡酶制剂厂 , 食用 级 200 0U/g 4 . 糖化酶 : 无锡酶制剂厂 , 食用级 , 5 万 U/g 5 . 硅藻土 : 啤酒厂提供 6 . 菌种 : 均为本室提供 二 、 方法 1 . 乳酸菌 : (1 )乳酸菌的分离和筛选 : 样品释 释 平板分离一挑出单菌落 纯化一挑菌接入 液 体培养基一培养2 4 h 选出产酸速度快 , 风 味好的菌株 。 (2)乳酸菌的培养 : 试管乳酸菌 5 0 Oml 三角瓶1 0升种子罐 2 . 酵母菌 : (l ) 酵母菌的分离和筛选 : 徉品稀释 平板分离一挑出单菌落至斜面液体培养基 (含乳酸菌)3 0 培养24 h 一选取酒精度微 量 , 口感好的菌株 。 (2 ) 酵母菌的培养 : 斜面试管5 0 0m l三 角瓶1 0 L 种子罐 。 3 . 原料制备 (1)焦香麦芽的制备 : 新鲜麦芽一除掉麦 根一18 0烘烤 2 h 粉碎焦香麦芽 (2 )麦汁的 制备 : 麦芽粉碎麦芽 : 焦 香麦芽一 4 : 1混合一l : 5 加水搅拌均匀 6 0糖化 煮沸 过滤 滤液稀释至SBX 备用 。 (3)面 包干 的制 备 : 面包一小 碎块 180烘烤 3 0mi n 粉碎 备用 。 4 . 工艺流程 收稿日期 : 1 9 9 6一1 2一02 徐速等 : 工 业化 生产格瓦斯的研 究 焦香麦芽哥而 包十)蔗严 啥 麦芽份碎糖化过 滤配料灭菌一乳酸 发酵一 尸、 个 淀粉酶 糖化酶 乳酸菌 降温 一酵竿酵一冷” 严 除菌 调配一 罐装 令 钾 酵母菌 灌装巴氏灭菌 成品A 巴氏灭菌成品B 结果与讨论 一 、 菌种部分 1 . 乳 酸菌菌种的选择 : 同配制 饮料 相 比 , 格瓦 斯不但营养 丰富且色 香味具佳 , 乳酸 菌在此起着至关重要的作用 。 为此我们将保 加利亚乳杆菌 、 干酪 乳杆菌 、 乳链球菌 、 嗜热 链球菌 、 短杆菌 、 布氏杆菌 、 乳酸乳球菌接入 SBX 麦汁中 , 3 5培养24h . 结果见表 1 。 格瓦斯是一种带有发酵脂香味 , 酸甜爽 口的清凉饮料 , 乳酸菌需要有一定的产酸能 力 , 由表 1 可知 , 保加利亚乳 杆菌产酸能力较 强 , 但脂香味不足 , 而乳球菌有一定的产酸能 力 , 且风味较好 , 两株菌混合培养 , 既可产酸 且风味又好 , 所以在以后 实验 中均采用保加 利亚乳杆菌和乳酸乳球菌混合培养 。 表 I 乳酸菌菌种的选择 菌菌种 种保加利亚乳杆菌菌干酩乳杆菌菌乳链球菌 菌 啥热链球咐 咐 短扦菌菌 布氏杆菌 菌 乳酸乳球菌 菌 酸酸度 度 O 。 45 5 5 / / / / / / 0 。 0 0 0 0 。 0 0 00 。 0 0 0O 。 30 0 0 风风味味 酸味浓 , 口感一般 般般般酸味淡 淡酸味淡淡酸味淡 淡 酸 味浓 , 口感好 好 镜镜检检菌体连成丝 , 菌数多 多多多 菌体成链状 , , , , 单个或双连 , , + + + + + 十十十十十十菌数很少+ + + + + + + 菌数多+ + + + 2 . 乳酸菌种子培养基的选择 : 乳酸菌种 子生长状况直接影响发酵产酵 。 为此 , 必须选 择适当的种子培养基 , 以利于乳酸菌生长 。 我 们选择三种培养基 , 培养结果见表 2 。 作为菌 种培养 , 需要 OD 值高 、 菌体繁殖旺盛的培养 基 , 因此我们选用配方2 。 表 2 乳酸菌种子培养基的选择 培培养基基 培养时间(24h ) ) )培养时间(48h) ) ) 酸酸酸度 OD 6 : 0 .份份 酸度 度 OD o Zo o o l l l l l0 . 89 9 90 . 3 3 3 31 . 20 0 0 0 . 33 3 3 2 2 2 2 20 . 64 4 40 . 40 0 0 0 . 85 5 5O 。 54 4 4 3 3 3 3 30 . 3 1 1 1 0 . 17 7 7 0 . 40 0 00 . 21 1 1 保加利亚乳酸杆菌的最适 pH 为 5 . 5 , 随着 种 子培养基中杆菌数量的增加和酸度的增 加 , 培养基的 pH 环境不利于杆菌的继 续生长 。 因此 , 向培养基中添加 C aCO3 调节 pH 是必 要的 。 表 3列出添加不同比例C aCO3 对杆菌 产酸的影响结果 . 实验表明 , CaCO : 添加起到 缓 冲作用 , 随着 CaCO : 量 的增加 , 菌体数量 增多 , 依实验结果 , 我们选择2% 为最适添 加 量 。 表3 乳酸菌种子培养基C aCO , 的用量 , 00值测定波长6 2Onm , 以SB X麦芽汁为空 白液 。 , 酸 度 : IOm l样品消耗INN aOH 的 m l数(以乳酸 计 , 系数为0 . 09 ) 附 : 1 . 麦芽汁 SBX 麦根 2%NaAc o . 2环NaC lo . 2% 吐温8 0 0 . 01% ; 2 . 麦芽汁 sBx 乳 搪 2%NaA eo 2写N aC10 2% . 3 . 麦芽汁 sBX 葡萄搪 2% 3 . 乳酸菌种子培养基 中C aCO: 的用量 : C C C a C0 3 3 3 培养24h h h培养 48h h h 添添加量 量 酸度 度 PH H H 镜检 检 酸度 度 PH H H 镜检 检 无无无 O 。 5 1 1 12 . 5 5 5+ + +059 9 92 。 5 5 5十十 1 1 1% % 0 . 3 1 1 1 4 . 5 5 5+ + +0 . 3 8 8 8 . 4 0 0 0 十 十十 一一一一一一一一一 一一一一一一一一一 2 2 2% % 0 . 28 8 845 5 5+ + +0 。 29 9 94 。 0 0 0 +十 小 小 3 3 3%0 . 28 8 8 4 。 5 5 5十十 0 . 31 1 1 4 . 0 0 0 十十 + + + 4 . 酵母菌种的选择 : 酵母菌赋予格瓦斯 独特的醇香口味和微量的酒精度 。 我们选择 3 株酵母菌试验 。 先将培养基接入保加利亚 生 物技术 7 卷 4 期 乳 杆菌和乳 酸 乳球 菌3 5培 养 24h , 当 酸 度 达 0 . 3 5 0 . 4 时 , 分别接入啤酒酵 母 , 面包酵 母 , 产 阮假丝酵 母 3 0培 养 48h , 结果见 表 4 。 结果表明 , 假丝酵母有低微的产酒精能 力 , 该菌在生长代谢过程中产生一定的CO : , 该株假丝酵母最大的特点就是能产生 浓郁的 水果脂香味 , 经多次重复实验品评认为 , 假丝 酵母是一株优 良菌种 。 表 4 酵母菌的选择 2 2 2 2 24h h h 48h h h 酸酸酸度度 PH H H 酸度度酒情度度 风味味 啤啤酒酵母母 0 。 3 2 2 23 。 0 0 0 0 0 1 . 0 0 0 无脂香味 味 面面包酵母母 0 . 35 5 53 。 0 0 0 0 0l 。 6 6 6 醛液味重 , , . . . . . . . . . . . . . 无脂香味味 假假丝酵母母 0 . 35 5 53 。 0 0 0 0 00 . 4 4 4 有水果香 味 味 1 . 麦 芽 80% 焦香麦芽 2 0% ; 2 . 麦芽 7 0%焦香麦芽 3 0 写 ; 3 . 麦芽6 0% 焦 香麦芽4 0 % ; 4 . 焦香麦芽1 0 0写; 5 . 麦芽9 0%糊麦芽1 0% ; 6 . 麦芽 6 0% 面包2 0% ; 7 . 麦芽 60% 面包 4 0 % ; 8 . 麦芽 10 0 % 酒花 : 麦芽二1 : 50 0 9 . 麦芽 100肠; 10 . 麦芽4 0% 焦香麦芽3 0%面包 3 0% 2 . 原料处理对产品澄清度的影响 将原料按如下表格所示处理 : 表 原料处理方法 二 、 原料部分 : 1 . 原料配方确定 本研究生 产 格瓦斯原则 上以麦芽 为主 料 . 以面包为辅料 。 我们确定 了以下十种原料 配方 , 发酵后 , 经 多人 品尝评比 , 结果见表 5 。 一致认为1 0号配方风味最佳 , 1 、 2 号配方认 之 。 从生 产成本 、 生产可操作性等方面综合考 虑 , 我们选定 1号 配方为发酵培养基 。 处处理序号号处 理方 法法 l l l l l 原料十水一604h一趁液液 2 2 2 2 2 原抖+水十糖化醛6 0 4 h一撼液 液 3 3 3 3 3 原料十水+淀粉酶一6 0 Zh h h 一一一煮沸一搪化酶5 5 3 h战液 液 经以上三 种方法处理后 , 发酵结 束后 , 6 5 处理IOm i n , 低温放置 24 h 后 , 比较三者 澄清度结果见下表 . 表 7 原料 处理对产品澄 清度的影响 表5格瓦斯原料配方的确定 序号 结果 处理1 浑浊 处理2 略浑浊 处理3 清 编编号 号 色泽 泽 色泽评比比 口 味味 口味评比 比 1 1 1 1 1 深麦汁色十 十 一殷殷糊香味 . 无面包味 , , 好好 有有有有有脂香味 , +十 十十 少少少翻1 1今, .L J坛. . . 一般般糊香味适宜 , , 好好 无无无无无无无无无无无无无面包味 , , , 沐沐沐友T T巴卞 卞卞 有脂香味 , 十+ + + + + 3 3 3 3 3 阮 麦汁色+ 十 十 较好好 糊香 味重 . . . 一般般 无无无无无面包味味味 4 4 4 4 4 深红玫瑰色色好好糊香味过重 重 差差 勺勺勺 红玫瑰色 色好好 ! 栩香味略重 一般 般 6 6 6 6 6 卜 麦汁色十十 十 较好好面包味谈 , 无香气 气较好好 7 7 7 7 7 红玫瑰色色好好面包味浓 , 无香气气较好 好 8 8 8 8 8 麦什色 色一般般酒花味过重重 较好好 9 9 9 9 9 麦汁色 色一般 般麦汁味浓 浓 较 好好 l l l0 0 0 红玫瑰色 色好好糊香味 , , 最好 好 面面面面面包味适宜 附 : 原料配方 : 据资料介绍 , 产 品浑 浊是由于 滤液中所 含淀粉 、 糊精 、 蛋白等高分子化合物所致 , 它 们遇冷热处理后产 生凝 聚 , 因而出现沉淀 。 同 时也吸附一些香气成分 , 影响产 品风味 , 滤液 经淀粉酶 、 糖化酶处理后 , 高分子化合物得到 分解 , 因而消除了在以后贮存过程中的浑 浊 现象 。 3 . 培养基不 同浓度的选择 将原料分别配成 SBX 、S BX 、 1 0BX 、 12B X 三种浓度 , 接入保加 利亚乳杆菌和乳酸乳球 菌3 5 培养24 h , 测定酸度 、p H 、 残搪并定性 镜检菌体数量 , 实验结果见有8 。 徐速等 : 工业化生产格瓦斯的研究 表 8 培养基浓度的选择 原原料浓度 度 1 2B X X X1 0B X X XSB X X XSBX X X 酸酸度 度 0 . 4 7 7 70 . 40 0 0 0 . 3 2 2 2O 。 5 5 5 5 州州州 3 . 03 . 5 5 53 。 O3 。 5 5 53 。 5 5 50 . 5以上 上 镜镜检检菌体盘盘菌体量量菌体量量菌体量少 少 大大大+ + , 菌菌大+ + , 菌菌大+ , , , 体体体连成丝丝体连成 丝丝单个菌体体体 初初搪% 7 . 7 5% 6 . 7 5%5 . 5 5% / / / 残残糖% 7 . 3 5%6 . 65%5 . 05% %/ / / 消消耗率% 5 . 2 2 21 . 5 5 5g0 0 0 / / / 2 . 不 同温度对酵母菌发酵的 影响 将保加利亚乳杆菌和乳酸乳球菌接入 SBX 麦汁培养基 3 5 培养 2 4 h , 再接入假丝 酵母菌 , 分别置 于 1 0 、 2 0 、 3 0 培养48 h , 然后再置于低温培养2 4 h , 品尝结果见表 9 。 表9不同温度对醉母菌发酵的影响 从表 8得 出 : 原料浓度增高 , 菌体数量增 多 、 酸度增大 。 从原 料成本综 合考虑 , 选择 SBX 作为发酵培养基最为合适 。 三 、 发酵工艺的确定 1 . 不同温度对乳酸菌生长 的影响 将原料培养基接入休加利亚乳 杆菌 , 分 别置于3 5 , 4 0 , 45培养 , 记录不同时 间 发酵液的酸度和 pH 值 。 以时间为X轴 , 酸度 和 pH 为 Y 轴 , 绘制保加 利亚 乳杆 菌酸度 、 pH 随时间变化曲线 。 如图 1 、 图 2 所示 。 本文 所用保加利亚乳杆菌在原料培养基上 的最适 温度为4 0 。 该菌随时间 的延长 , 菌体数量 增多 , 酸度增高 , pH 降低 。 培养 24 h 左右 , 产 酸达到指标 , 图 1 、 2 。 而乳酸乳球菌的最适温 度为3 5 , 为了使乳酸乳球 菌能较 好地生 长 繁殖 , 两株菌混合发酵时 , 我们采用3 5 培 养 。 时时间 间 24h h h24h h h 48h h h 2 4h h h 乳乳乳酸菌 菌酵母菌菌酵母菌菌混合低低 培培培 养养 培养 养培养养 温培养 养 温温度度酸度度 PH H H 酸度度 PH H H 酒精 精残搪 搪 风味味 度度度度 1 1 10 0 00 . 3 9 9 93 。 5 5 50 . 39 9 9 3 . 0 9 。 9 7 7 7 麦汁味重 、 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 . 5 5 5 5 5 5 5 杀口性不好 , , 无无无无无无无无无脂香味味 2 2 20 0 00 . 4 2 2 23 . 0 0 00 。 45 5 5 2 . 5 0 . 3%10 。 2 2 2 酸甜可口 、 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 。 0 0 0 0 0 0 0 酒度稍低 . . . 有有有有有有有有有脂香味 味 3 3 3 0 0 00 . 4 2 2 23 . 0 0 0 0 . 5 8 8 82 . 5 0 . 5%7 。 2 2 2 酸度略大 、 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 . 0 0 0 0 0 0 0 酒度适中 . . . 杀杀杀杀杀杀杀杀杀口性好 . . . 脂脂脂脂脂脂脂脂脂香味浓 . . . 略略略略略略略略略有醒 液味味 一一笋夕 一二)/ 二沙尹尸” , 润二. : .翻尸一 产 产 40 “C 45 35o C 丁 经 犷 衍 n n 门 .n U 。扮犷飞 图 1 681012 141618202 224 时间(h ) 保 加利亚酸度随时间变化曲线 pH 本 5 . ( 又二 三义一 二 / 毛 _ _ / / , 一 一L 乞 / 一斗 一 二 一二乏全: 一 35 CC 45C 由此可见 , 酵 母发酵 温度在 3 0比较适 宜 , 时间不应超过4 8 h 。 否则 , 酒度过高 , 酪液 味 太重 。 当酒精度达标后 , 即 可冷 却进 行后处 理 , 这样即保证了格瓦斯的低酒精度 , 杀口性 好等特点 , 又防止 产生不愉快的醒液 味道 。 3 . 同步发酵法与异步发酵法对 格 瓦斯 产品 风味的影响 同上步发酵 法是指将乳酸菌与酵母菌同 时接入原 料培养基进行 同步混合培养的方 法 , 培养温度3 0 , 培养时间4 8 h 。 异步 发酵 法是 指先将乳 酸菌接入培养 基3 5 培养 24h , 酸度达到指标后 , 再接入酵母菌 3 0 继 续发酵 , 直到各项指标达到要求 , 我们将 此两 种方法培养结果 列于表 10 。 表 1 0同步发酵法与异步发酵法 对格瓦斯产品风味的影响 下不到一百步废酥法 一 异 葵毖甜落” - 3 . 0 2 . 0 4OC 酸度 酒情度 0 . 2 0 0 . 30% 酸 味低 , 洒精度适中 , 有脂香味 0 . 5 6 0 . 5 2% 10卜 匕一一“一一一一一一一一 - 一一 风味 024 图2 681012141618202224 时间(h) 酸甜适当 、酒 度适中 、 口味醉厚浓郁 、 爽口 , 有脂香味 乳酸 乳球菌的 pH 值随时间变化曲线 异步发酵法的优点是容易控制酸度和酒 生物技 术 7 卷 4 期 精度 , 产品质量 指 标比较稳 定 。 同步发酵法的 优点是操作简便 , 不 需要 二次接种 。 如果工业 _ 主产 , 从产 品质量角度考虑 , 我们认为异 步 发醉 法优于 同步发 酵法 。 四 、 产 品的后处理 发 酵结束后 , 含有大量 活 菌 体 . 产 品 浑 浊 , 外观效果不 好 , 并 且不 易保存 , 容 易发生 爆瓶 现象 。 我们首先将发酵液冷却(减 少CO Z 的损失) , 然后用硅 藻上过滤 除菌 。 得到 的滤 乙清澈透明 , 色 泽亮丽 。 再经 过适 当调 配 , 补 充一 定量地CO : , 便得到 酸 甜爽 口 , 具有发酵 脂香味的格瓦斯饮料 , 再经巴氏灭 菌 , 便可长 期保存和 长途运输飞 小结 1 . 传统生 产方法中 , 原料 采 用 面包干 , 三产 成本高 , 且风 味欠 佳 。 本研究以麦芽 、 焦 香麦芽代替面包干 , 原 料来源 丰富 、 价格低 廉 、 产品风味 好 , 适于 大生 产 。 2 . 目前国 内 生 产 格 瓦斯虽采用 一次发 酵法 , 但均 为单一 菌 种发酵 , 产品风 味单调 。 本 研 究采用保加利亚乳杆菌 、 乳酸乳球菌 和 酵母菌三 株菌混合异步发酵法 , 产品香气浓 郁醇厚 , 且兼有保健疗效 。 3 . 从前市售格瓦斯经常出现 浑浊现象 . 影响产品的感官效果 , 不利于产 品的 销 售 。 本 研究 在 原 料 处理上 有 所 突 破 , 解决了产品浑 浊 问题 。 4 . 格瓦斯 的爆瓶问题曾一度恐慌 着 人 们 , 甚 至谈 “爆”色 变 , 退避三舍 。 本研究对产 品进行处理后 , 避免了爆瓶现象 。 5 . 本研究最大的特 点是采用一 株假丝 酵母 , 该菌具有较强 的产脂能力 , 产 品有浓郁 的水果香味 , 这在格瓦斯的研究生产中是一 个独创 。 该项目现已通过黑龙江省轻工业厅组织 的 专家鉴定 , 并已申报了 国家专利 , 该产 品正 处在批量试生产 阶段 , 不久将同广大消费者 见面 , 欢迎各界 朋友品尝指导 。 (上接第33页) Th e Study o fGIutathio n e (G SH) R e eove ry fr o m Yea st Zho uN an diL i Y inC he n Ji an R uan W en q u an L un S