啤酒发酵-啤酒发酵（啤酒生产工艺课件）

啤酒发酵机理啤酒发酵副产物的形成啤酒发酵代谢产物：主要产物为乙醇和二氧化碳，此外还产生少量的代谢副产物，如连二酮类、高级醇类、酯类、有机酸类、醛类和含硫化合物等。．连二酮类的形成与消除连二酮：具有馊饭味，是造成啤酒不成熟的主要原因。

双乙酰（CHCOCOCH）与，-戊二酮（CHCOCOCHCH）

啤酒发酵机理

(1)双乙酰的合成途径

啤酒发酵机理

(2)影响双乙酰生成的因素①酵母菌种：不同的酵母菌种产生双乙酰的能力不同，对双乙酰的还原能力也不同。强壮酵母数量多、代谢旺盛，双乙酰的还原速度快。繁殖期的幼酵母、贮存时间过长的酵母、使用代数过多的酵母、营养不良的酵母等还原双乙酰的能力弱，死亡的酵母没有还原双乙酰能力。②麦汁中氨基酸的种类和含量：麦汁中缬氨酸含量高可减少α-乙酰乳酸的生成，减少双乙酰的形成。③巴氏杀菌前啤酒中α-乙酰乳酸含量高，遇到氧和高温将形成较多的双乙酰。④生产过程染菌会导致双乙酰含量增高。如果生产污染杂菌，双乙酰含量明显增加，啤酒质量下降或造成啤酒酸败。⑤酵母细胞自溶后体内的α-乙酰乳酸进入啤酒，经氧化转化为双乙酰。啤酒发酵机理

(3)双乙酰的控制与消除方法①菌种选择双乙酰产生量低的菌种；适当提高酵母接种量，双乙酰还原期酵母数不低于7×106个/100ml；使用酵母代数不要超过5代。②麦汁成分

麦汁中α-氨基氮含量对下酒时双乙酰含量有明显影响，麦汁α-氨基氮含量要求在180～200mg/L（12ºP啤酒），过高过低对于啤酒生产都不利，适当的α-氨基氮既保证有必须的缬氨酸含量，又对啤酒风味没有不利影响。控制溶解氧含量应在6～9mg/L，有利于控制酵母的增殖。麦汁含锌量一般为0.15～0.20mg/L，锌含量增加也有利于减少啤酒双乙酰含量。麦汁中α-氨基氮含量（mg/L）100120160180250主酵下酒时双乙酰含量（mg/L）0.630.4650.330.240.20啤酒发酵机理

③酿造用水残余碱度应小于1.78mmol。残余碱度高将影响麦汁中的α-氨基氮含量。④提高双乙酰还原温度啤酒低温发酵可以减少发酵副产物的形成，保证啤酒口味纯正。提高双乙酰还原温度既可以加快α-乙酰乳酸向双乙酰的转化，同时又有利于双乙酰被酵母还原。⑤控制酵母增殖量

α-乙酰乳酸是在酵母繁殖期间形成的，减少酵母的繁殖量才能减少α-乙酰乳酸的形成量，从而减少啤酒中双乙酰的生成量。故适当增加酵母接种量，有利于减少双乙酰的产生。⑥外加α-乙酰乳酸脱羧酶该酶用于啤酒发酵过程，可将双乙酰的前驱体α-乙酰乳酸直接催化分解成3-羟基-2-丁酮（俗称乙偶姻）。

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2．高级醇的形成高级醇（俗称杂醇油）是啤酒发酵过程中的主要产物之一，也是啤酒的主要香味和口味物质之一。(1)啤酒中高级醇的来源啤酒中大约80%的高级醇是在主发酵期间，酵母进行繁殖的过程中形成的，也就是酵母在合成细胞蛋白质时形成。(2)啤酒中高级醇阈值及其对啤酒风味影响高级醇含量超过100mg／L会使啤酒口味和喜爱程度明显变差，啤酒中的高级醇含量标准值为：下面发酵啤酒：60～90mg／L上面发酵啤酒：＞100mg／L

啤酒发酵机理(3)影响高级醇形成的因素①菌种的影响不同的啤酒酵母菌种，高级醇的生成量差异很大。一般粉末状酵母高级醇的生成量在60～90mg/L，而絮状酵母高级醇的生成量在50～120mg/L。②酵母接种量的影响酵母添加量小，酵母增殖后的酵母多，有利于高级醇的生成。若提高酵母添加量，降低酵母细胞倍数有利于降低高级醇的含量，但只有酵母添加量提高到一定倍数时（如4倍），高级醇的生成量才会显著降低。③酵母增殖的影响高级醇是酵母增殖、合成细胞蛋白质时的副产物，酵母增殖倍数越大，形成的高级醇就越多。

啤酒发酵机理④麦汁组分与浓度的影响麦汁中的α-氨基氮（α-N）是酵母同化的主要氮源。适量的α-N可促进酵母繁殖，生成适量的高级醇，α-N含量过低时，酵母就通过糖代谢途径合成自身必需的氨基酸，合成细胞蛋白质。当缺乏合成能力时，就会由丙酮酸形成高级醇。当α-N含量过高时，氨基酸脱羧会形成高级醇。⑤麦汁充氧量的影响麦汁含氧量与酵母的增殖有密切的关系，如麦汁充氧不足，酵母增殖缓慢，醪液起发慢，易污染杂菌，从而影响正常的发酵。但充氧过量，酵母增殖迅猛，麦汁中可利用的氮会在短时间内被消耗，易造成酵母营养盐缺乏，高级醇的生成量就会增加，因此麦汁中的充氧量一般控制在8～10mg/L为宜。

啤酒发酵机理⑥发酵条件的影响a．发酵方式的影响加压发酵可以抑制高级醇的生成。搅拌发酵可以促进高级醇的生成。b．发酵温度的影响温度越高，高级醇的生成量也越高。生产中应尽量控制发酵温度在12℃（主酵期）以下，以减少高级醇的生成。c．发酵度的影响酵母在进行糖代谢时，会同时产生一些高级醇。发酵度高，表明发酵越旺盛，繁殖越快，对含氧物质的要求越多，代谢的糖类物质越多，产生的高级醇含量高。

啤酒发酵机理

麦汁中可发酵性糖：主要是麦芽糖，还有少量的葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽三糖等。单糖可直接被酵母吸收而转化为乙醇寡糖则需要分解为单糖后才能被发酵由麦芽糖生物合成乙醇的生物总反应式如下：理论上：每g葡萄糖发酵生成g乙醇和gCO。实际上：只有%的糖发酵为乙醇和CO，%生成其它代谢副产物，%用于合成菌体。(一)发酵主产物—乙醇的合成途径一、啤酒发酵机理

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麦芽糖EMP途径乙醇发酵

无氧条件有氧条件TCA循环啤酒发酵机理（二）发酵过程的物质变化1．糖类的发酵麦芽汁中糖类成分占90%左右。可发酵性糖：葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、麦芽三糖和棉子糖等，为啤酒酵母的主要碳素营养物质。发酵顺序为：葡萄糖>果糖>蔗糖>麦芽糖>麦芽三糖。

非发酵性糖：麦芽四糖以上的寡糖、戊糖、异麦芽糖等不能被酵母利用。2．含氮物质的转化酵母的生长和繁殖需要吸收麦汁中的氨基酸、短肽、氨、嘌呤、嘧啶等可同化性含氮物质。麦汁中含氮物质占浸出物的4%～6%，含氮量800～1000mg/L左右，α-氨基氮含量在150～210mg/L左右。

啤酒发酵机理啤酒酵母接入冷麦汁后，在有氧存在的情况下通过吸收麦汁中的低分子含氮物质如氨基酸、二肽、三肽等用于合成酵母细胞蛋白质、核酸等，进行细胞的繁殖。酵母对氨基酸的吸收，发酵初期只有A组8种氨基酸（天冬酰氨、丝氨酸、苏氨酸、赖氨酸、精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、谷酰氨）很快被吸收，其它氨基酸缓慢吸收或不被吸收。当上述8种氨基酸浓度下降50%以上时，其它氨基酸才能被输送到细胞内。当合成细胞时需要8种氨基酸以外的氨基酸时，细胞外的氨基酸不能被输送到细胞内，这时酵母就通过生物合成所需的氨基酸。啤酒发酵机理

3．其它变化在发酵过程中，麦芽汁的含氧量越高，酵母的繁殖越旺盛，酵母表面以及泡盖中吸附的苦味物质就越多。大约有30%～40%的苦味物质在发酵过程中损失。啤酒的色度随着发酵液PH值的下降，溶于麦汁中的色素物质被凝固析出，单宁与蛋白质的复合物以及酒花树脂等吸附于泡盖、冷凝固物或酵母细胞表面，使啤酒的色度也有所下降。

啤酒发酵机理啤酒发酵技术

影响发酵的主要因素除酵母菌种的种类、数量和生理状态外，影响酵母发酵的环境因素有麦汁成分、发酵温度、罐压、溶解氧含量、pH值等。(一)麦汁成分：α-氨基氮：麦汁中α-氨基氮达到一定含量（mg/L以上）就会减少酵母通过糖类合成的氨基酸量，从而降低双乙酰的前驱物质α-乙酰乳酸的生成量，同时有利于酵母的繁殖。当α-氨基氮含量不足时，酵母细胞数峰值提前～h。α-氨基氮含量还与发酵过程中双乙酰峰值有关。还原糖：当还原糖含量小于g/ml，发酵将明显减慢，酵母沉降早，残糖高，双乙酰还原速度慢。微量金属元素：尤其是锌（～mg/L），作为酵母中乙醇脱氢酶的辅助因子。如果缺少就会造成发酵迟缓，酵母增殖差和产生不理想的发酵副产物。

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(三)罐压在一定的罐压下酵母增殖量较少，代谢副产物形成量少，主要原因是由于二氧化碳浓度的增高抑制了酵母的增殖。因此，在提高发酵温度缩短发酵时间的同时，应相应提高罐压（加压发酵），以避免由于升温带来的代谢副产物增多的问题。罐压越高，啤酒中溶解的CO2越多，发酵液温度越低，酒中CO2含量越高。(四)pH值酵母发酵的最适pH为5～6，过高过低都会影响啤酒发酵速度和代谢产物的种类、数量，从而影响啤酒的发酵和产品质量。(五)代谢产物酵母自身代谢产物乙醇的积累将逐步抑制酵母的发酵作用，一般当乙醇体积分数达到8.5%以上时就会抑制发酵，此外重金属离子Cu2+等对酵母也有毒害作用

传统啤酒发酵主发酵过程的现象和要求酵母繁殖期

麦芽汁添加酵母-h以后，液面上出现二氧化碳小气泡，逐渐形成白色、乳脂状的泡沫，酵母繁殖h以后立即进入主发酵池，与增殖槽底部沉淀的杂质分离。

起泡期

入主发酵池-h后，在麦汁表面逐渐出现更多的泡沫，由四周渐渐向中间扩散，泡沫洁白细腻，厚而紧密，如花菜状，发酵液中有二氧化碳小气泡上涌，并将一些析出物带至液面。

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传统啤酒发酵3.高泡期

发酵后2-3天，泡沫增高，形成隆起，高达25-30cm，并逐渐变为棕黄色，此时为发酵旺盛期，需要人工降温。

4.落泡期

发酵5天以后，发酵力逐渐减弱，二氧化碳气泡减少，泡沫回缩，酒内析出物增加，泡沫变为棕褐色。5.泡盖形成期

发酵7-8天后，泡沫回缩，形成泡盖，应即时撇去泡盖，以防沉入发酵液内。啤酒发酵技术

传统啤酒发酵

主发酵技术条件

传统啤酒发酵传统的下面发酵，分主发酵和后发酵两个阶段。主发酵一般在密闭或敞口的主发酵池（槽）中进行，后发酵在密闭的卧式发酵罐内进行。啤酒发酵技术

传统啤酒发酵两种主发酵方式方式：敞口发酵和密闭发酵，以敞口发酵更为普遍◆两者方式比：密闭发酵具有优式，原因有:发酵液与空气接触较少，杂菌污染的机率相对较低；形成的泡盖少，酒花树脂损失率小，酒花利用率相对较高；双乙酰前体物质α－乙酰乳酸的峰值也较敞口发酵者低，形成双乙酰的量较少。◆以下介绍的主发酵工艺，均以传统的敞口发酵为例。啤酒发酵技术

传统啤酒发酵

主发酵一般工艺