啤酒發(fā)酵過(guò)程的其

1、啤酒發(fā)酵過(guò)程的其他代謝產(chǎn)物啤酒發(fā)酵過(guò)程的其他代謝產(chǎn)物 雙乙酰、乙醛、硫化物 這些物質(zhì)賦予啤酒不純正、不成熟、不協(xié)調(diào)的口味和氣味。濃度高時(shí)對(duì)啤酒質(zhì)量具有不利影響 它們可在主酵和后酵進(jìn)程中通過(guò)生化途徑從啤酒中分離去，這也是啤酒后酵的目的1. 生青味物質(zhì)生青味物質(zhì)2. 芳香物質(zhì)芳香物質(zhì) 高級(jí)醇、酯等 這些物質(zhì)主要決定啤酒的香味。在一定濃度范圍內(nèi)，它們的存在是優(yōu)質(zhì)啤酒的前提條件。 與生青味物質(zhì)相反，芳香物質(zhì)不能通過(guò)工藝技術(shù)途徑從啤酒中去除。發(fā)酵期間兩種主要副產(chǎn)物的濃度變發(fā)酵期間兩種主要副產(chǎn)物的濃度變化化024681012345678910 11 12 13 14時(shí)間天濃度mg/L生青味物質(zhì)芳香類物質(zhì)一

2、、雙乙酰一、雙乙酰連二酮 雙乙酰 2,3戊二酮 口味閾值0.10.15mg/L，口味閾值大約為2mg/L 兩者同屬羰基化合物，化學(xué)性質(zhì)相似，對(duì)啤酒的影響也相似。總稱為連二酮 雙乙酰的性質(zhì)雙乙酰的性質(zhì)雙乙酰是啤酒中最主要的生青味物質(zhì)，味道有些甜，如奶酪香味，也稱為餿飯味，經(jīng)常同一般的口味不純聯(lián)系在一起。雙乙酰的口味閾值在0. .1-0. .15mgL之間。在啤酒后熟過(guò)程中，連二酮的分解與啤酒后熟過(guò)程同時(shí)進(jìn)行。目前，雙乙酰仍被視為啤酒是否成熟的一項(xiàng)重要指標(biāo)。雙乙酰雙乙酰雙乙酰是乙酰乳酸在酵母細(xì)胞外非酶氧化的產(chǎn)物，是酵母在生長(zhǎng)繁殖時(shí)，在酵母細(xì)胞體內(nèi)用可發(fā)酵性糖經(jīng)乙酰乳酸合成它所需要的纈氨酸、亮氨酸途

3、徑中的副產(chǎn)物，中間產(chǎn)物乙酰乳酸部分排出酵母細(xì)胞體外，經(jīng)氧化脫羧作用生成雙乙酰。雙乙酰的消除又必須依賴于酵母細(xì)胞體內(nèi)的酶來(lái)實(shí)現(xiàn)。雙雙乙乙酰酰與與戊戊二二酮酮的的形形成成機(jī)機(jī)理理 乙醇乙醇 乙醇乙醇 丙酮酸丙酮酸 乙酸乙酸乙酸乙酸乙酰乳酸乙酰乳酸乙酰羥基酸乙酰羥基酸纈氨酸纈氨酸 亮氨酸亮氨酸 異亮氨酸異亮氨酸乙酰乳酸乙酰乳酸乙酰羥基酸乙酰羥基酸雙乙酰雙乙酰戊二酮戊二酮 酶法轉(zhuǎn)化酶法轉(zhuǎn)化被動(dòng)擴(kuò)散被動(dòng)擴(kuò)散非酶分解原生質(zhì)膜多糖多糖 單糖單糖雙乙酰三個(gè)形成的階段雙乙酰三個(gè)形成的階段（一）前驅(qū)體的形成前驅(qū)體的形成 酶法轉(zhuǎn)化酶法轉(zhuǎn)化 （二）連二酮的還原連二酮的還原 非酶分解非酶分解 （三）前驅(qū)體的轉(zhuǎn)化（三）前

4、驅(qū)體的轉(zhuǎn)化 被動(dòng)擴(kuò)散被動(dòng)擴(kuò)散 乙酰乳酸的形成取決于下列因素：（1）酵母菌株 酵母的種類對(duì)于雙乙酰的降解起決定性的作用。 （2）酵母的接種 通常情況下，較高的接種量和發(fā)酵溫度有利于雙乙酰的降解。（3）麥汁組成 麥汁組成會(huì)直接影響酵母的生長(zhǎng)和雙乙酰的降解。充足的-氨基氮有利于酵母的繁殖。 前驅(qū)體的轉(zhuǎn)化前驅(qū)體的轉(zhuǎn)化（4）麥汁充氧 充氧對(duì)雙乙酰的形成沒(méi)有直接影響，但可以促進(jìn)酵母的生長(zhǎng)。 （5）促進(jìn)前驅(qū)體轉(zhuǎn)化的因素A降低pH值：pH值為4.24.4時(shí)，轉(zhuǎn)化迅速；隨著pH的提高，轉(zhuǎn)化減弱。B提高溫度：溫度越高，轉(zhuǎn)化越迅速。C氧氣吸入：啤酒攝入氧氣可導(dǎo)致前驅(qū)體迅速向連二酮轉(zhuǎn)化。前驅(qū)體向連二酮的轉(zhuǎn)化程度限制了

5、啤酒的成熟速度。啤酒中雙乙酰含量高的原因啤酒中雙乙酰含量高的原因一般由工藝原因造成的，原因有二：v 1. 是乙酰乳酸分解不完全，可造成雙乙酰含量較高。遲緩的主發(fā)酵或后發(fā)酵容易使成品啤酒產(chǎn)生較多的雙乙酰。深色和具有麥芽焦香的啤酒雙乙酰含量較普通啤酒多一些。 2. 是當(dāng)感染了啤酒有害菌如足球菌，也會(huì)出現(xiàn)這種結(jié)果。下列因素有利于雙乙酰分解下列因素有利于雙乙酰分解(一一)（1）防止酵母沉降或貯酒期間添加高泡酒，處于發(fā)酵期的酵母細(xì)胞分解連二酮的能力很強(qiáng)，是雙乙酰形成能力的10倍；（2）麥汁含有足夠量的氨基酸（如減少輔料用量、低溫下料、適當(dāng)延長(zhǎng)蛋白質(zhì)休止時(shí)間、用溶解良好的麥芽等），纈氨酸的含量也就充足，通

6、過(guò)反饋?zhàn)饔?，抑制酵母菌由丙酮酸生物合成纈氨酸的代謝作用，相應(yīng)地就抑制了乙酰乳酸和雙乙酰的生成； （3）麥汁中Zn離子含量充足及充氧量適中，使酵母活力旺盛，還原雙乙酰的能力強(qiáng)；v（4）適當(dāng)提高啤酒后酵溫度，雙乙酰分解受溫度影響強(qiáng)烈，隨著溫度的升高，雙乙酰分解能力增強(qiáng)；v（5）發(fā)酵前期采取加壓發(fā)酵工藝，在后期利用CO2進(jìn)行洗滌。因?yàn)殡p乙酰和戊二酮具有揮發(fā)性，發(fā)酵期間會(huì)通過(guò)CO2排出，而乙酰乳酸不具揮發(fā)性，不易被清除掉，采取轉(zhuǎn)化的方法。下列因素有利于雙乙酰分解（二）下列因素有利于雙乙酰分解（二）在實(shí)際生產(chǎn)中注意在實(shí)際生產(chǎn)中注意（一）（一）（1）雙乙酰（連二酮）的含量是啤酒成熟的標(biāo)志。隨著主酵期和后熟

7、期的縮短，檢查雙乙酰含量的重要性也在不斷增加。（2）乙酰乳酸必須迅速轉(zhuǎn)化為連二酮。為此需快速發(fā)酵至接近最終發(fā)酵度，低pH值，酵母添加后要避免吸氧，主酵和后熟要在較高溫度下進(jìn)行（下面發(fā)酵工藝中，直至18）。（3）后熟需要有活力和有生命力的酵母細(xì)胞。通過(guò)有效措施防止酵母沉降。具備一定濃度有活力的酵母細(xì)胞十分重要。在實(shí)際生產(chǎn)中注意以下幾點(diǎn)（二）在實(shí)際生產(chǎn)中注意以下幾點(diǎn)（二）（4）成熟啤酒的雙乙?？偭浚ㄟB二酮和前驅(qū)體）的標(biāo)準(zhǔn)值為0.1mg/L以下。（5）發(fā)酵晚期吸入氧氣是非常危險(xiǎn)，會(huì)導(dǎo)致乙酰乳酸的生成，這時(shí)生成的雙乙酰已不可能被酵母完全降解。 另外氧氣的存在會(huì)使原有的乙酰乳酸進(jìn)一步氧化成雙乙酰。在實(shí)際

8、生產(chǎn)中注意以下幾點(diǎn)（三）在實(shí)際生產(chǎn)中注意以下幾點(diǎn)（三）（6）可采取加-乙酰乳酸脫羧酶的方法，使-乙酰乳酸直接脫羧基轉(zhuǎn)化為乙偶姻，沒(méi)有了雙乙酰的轉(zhuǎn)化過(guò)程。此方法可行且有效，缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本增加，另外對(duì)酵母的發(fā)酵性能也有影響。乙酰乳酸 乙偶姻（3羥基丁酮） 2，3丁二醇乙酰乳酸脫羧酶二、高級(jí)醇二、高級(jí)醇所謂高級(jí)醇類，就是3個(gè)碳原子以上的醇類的總稱，酒精和白酒工業(yè)上俗稱雜醇油。v高級(jí)醇是啤酒發(fā)酵過(guò)程中的主要副產(chǎn)物之一，是構(gòu)成啤酒風(fēng)味的重要物質(zhì)。v適宜的高級(jí)醇組成及含量，不但能促進(jìn)啤酒具有豐滿的香味和口味，且能增加啤酒口感的協(xié)調(diào)性和醇厚性。 主要高級(jí)醇含量與特征（主要高級(jí)醇含量與特征（mg/L）主要高級(jí)

9、醇主要高級(jí)醇啤酒發(fā)酵中生成的高級(jí)醇，以異戊醇異戊醇（3-甲基丁醇）的含量最高，約占高級(jí)醇總量的50%以上。其次為活性戊醇（2-甲基丁醇）、異丁醇和正丙醇。此外，還有色醇、酪醇、苯乙醇和糠醇等。異戊醇（3甲基丁醇）的含量最高，約占高級(jí)醇總量的50% 高級(jí)醇的作用高級(jí)醇的作用對(duì)啤酒風(fēng)味影響較大的是異戊醇和-苯乙醇，它們與乙酸乙酯、乙酸異戊酯、乙酸苯乙酯是構(gòu)成啤酒香味的主要成分高級(jí)醇是引起啤酒“上頭上頭” （即頭痛）的主要成分之一。當(dāng)啤酒中高級(jí)醇含量超過(guò)120mg/L，特別是異戊醇含量超過(guò)50mg/L，異丁醇含量超過(guò)10mg/L時(shí)，飲后就會(huì)出現(xiàn)“上頭”現(xiàn)象 主要原因是由于高級(jí)醇在人體內(nèi)的代謝速度要比

10、乙醇慢，對(duì)人體的刺激時(shí)間長(zhǎng) 形成高級(jí)醇的兩個(gè)代謝途徑形成高級(jí)醇的兩個(gè)代謝途徑 （一）（一）降解代謝途徑（降解代謝途徑（Ehrlich反應(yīng)）反應(yīng)） 約80%以上的氨基酸原封不動(dòng)地被酵母同化， 20%氨基酸經(jīng)Ehrlich反應(yīng) 形成高級(jí)醇的兩個(gè)代謝途徑形成高級(jí)醇的兩個(gè)代謝途徑（二）生物合成（二）生物合成 糖類生物合成氨基酸的最后階段，形成了酮酸，經(jīng)脫羧成醛，醛還原為醇影響啤酒中高級(jí)醇形成的因素（一）影響啤酒中高級(jí)醇形成的因素（一）（1）酵母菌種：高發(fā)酵度菌株形成的高級(jí)醇要多，必須選擇合適的菌種；（2）麥汁成份：麥汁含有足量氨基酸和易發(fā)酵的碳水化合物，因?yàn)榻?jīng)過(guò)合成系統(tǒng)只產(chǎn)生很少量的高級(jí)醇（麥汁中氨基

11、酸含量以控制在18020mg/L較合適），若輔料比太大，加蔗糖多，常導(dǎo)致麥汁中氨基氮缺少，必然導(dǎo)致高級(jí)醇增加；影響啤酒中高級(jí)醇形成的因素（二）影響啤酒中高級(jí)醇形成的因素（二）（3）酵母添加量 1. .51. .8107個(gè)/ml為適宜，接種量高，新增殖的酵母細(xì)胞相對(duì)較少，有利于降低高級(jí)醇的形成，若酵母細(xì)胞繁殖多，易形成較多的高級(jí)醇，在實(shí)際生產(chǎn)中，酵母的增殖倍數(shù)一般控制在4倍以內(nèi)；（4）發(fā)酵溫度 麥汁中溶解氧過(guò)高和高溫發(fā)酵都會(huì)促進(jìn)酵母繁殖，也就相應(yīng)增加了高級(jí)醇的生成量，故可采用低溫主發(fā)酵，高溫還原雙乙酰的措施。加壓發(fā)酵，也有利于降低高級(jí)醇的形成；影響啤酒中高級(jí)醇形成的因素（三）影響啤酒中高級(jí)醇形成

12、的因素（三）（5）發(fā)酵方式 采用聯(lián)合罐發(fā)酵（前酵使用錐形罐發(fā)酵，后酵在傳統(tǒng)發(fā)酵罐中進(jìn)行），高級(jí)醇總量相對(duì)于普通發(fā)酵方法而言會(huì)增加2025。不管采取怎樣的方法，所有加速主發(fā)酵的措施都將增加高級(jí)醇的含量。三、酯三、酯酯類是啤酒香味物質(zhì)的主要成分，其含量雖少，但對(duì)啤酒的風(fēng)味影響很大v適量的酯，使啤酒香味豐滿協(xié)調(diào)；過(guò)量的酯，會(huì)賦予啤酒不舒適的苦味和香味（果味）v酯在主酵期間通過(guò)脂肪酸的酯化形成，少量酯也可通過(guò)高級(jí)醇的酯化生成。酯主要在酵母旺盛繁殖期生成，在啤酒后酵只有微量增加，其含量隨著麥汁濃度和乙醇濃度的增加而提高 啤酒中的主要酯類乙酸乙酯乙酸異戊酯乙酸異丁酯乙酸苯乙酯己酸乙酯辛酸乙酯 酯類在啤酒的

13、閾值及含量酯類在啤酒的閾值及含量mg/L 四、啤酒中的硫化物四、啤酒中的硫化物酵母的生長(zhǎng)和繁殖離不開(kāi)硫元素，如生物合成細(xì)胞蛋白質(zhì)、輔酶A、谷胱甘肽和硫胺素等 。v硫是酵母生長(zhǎng)和酵母代謝過(guò)程中不可缺少的微量成分，某些硫的代謝產(chǎn)物含量過(guò)高時(shí)，常給啤酒風(fēng)味帶來(lái)缺陷，因此，需引起人們的重視。v含硫氨基酸半胱氨酸、甲硫氨酸（蛋AA）啤酒中主要硫化物啤酒中主要硫化物硫化物的主要危害性硫化物的主要危害性(一一)硫醇（RHS）：啤酒通過(guò)光的作用，酒花中異葎草酮的底部側(cè)鏈很容易裂解，并迅速同啤酒中含硫氨基酸的巰基反應(yīng)生成了3甲基2丁烯1硫醇，即所說(shuō)的“日光臭”v解決措施解決措施 啤酒應(yīng)盡量避免光照 包裝箱或棕色

14、瓶可以起到避光作用 添加二氫、四氫、六氫異構(gòu)化酒花浸膏，使異葎草酮的底部側(cè)鏈還原，使之不易裂解硫化物的危害性硫化物的危害性(二二) 二甲基硫（DMS）極易揮發(fā)，是啤酒香味成分中的主要物質(zhì)?，F(xiàn)已證明，二甲基硫在很低濃度時(shí)對(duì)啤酒口味有利，高含量時(shí)產(chǎn)生不舒適的氣味，描述為“蔬菜味”“烤玉米味”、“玉米味”、“甜麥芽味”v解決措施解決措施 大麥要選擇蛋白質(zhì)適中的品種 發(fā)芽采用低浸麥度和低溫發(fā)芽的工藝 提高煮沸強(qiáng)度，使麥汁中的DMS充分蒸發(fā) 調(diào)水pH為5.25.5，抑制DMS-P的水解反應(yīng) 其它工藝措施，如菌種、低溫發(fā)酵、CO2洗滌二甲基硫二甲基硫(DMS)形成示意圖形成示意圖 硫化物的危害性硫化物的危

15、害性(三三)硫化氫（硫化氫（H2S ） 大部分系來(lái)自酵母對(duì)半胱氨酸、硫酸鹽和亞硫酸鹽的同化作用及酵母合成蛋氨酸受抑制時(shí)的中間產(chǎn)物。酵母自溶形成的主要臭味成分之一是硫化氫 v解決措施解決措施 選育產(chǎn)H2S少的菌株 降低酵母生長(zhǎng)率，相應(yīng)降低H2S的產(chǎn)率 采用CO2洗滌，降低H2S含量 防止酵母出現(xiàn)出現(xiàn)自溶五、有機(jī)酸五、有機(jī)酸啤酒中含有多種酸，約在100種以上。多數(shù)有機(jī)酸都具有酸味，它是啤酒的重要口味成分之一。酸類不構(gòu)成啤酒香味，它是呈味物質(zhì)。酸味和其他成分協(xié)調(diào)配合，即組成啤酒的酒體。有的有機(jī)酸還另具特殊風(fēng)味，如檸檬酸和乙酸有香味，而蘋果酸和琥珀酸則酸中帶苦。啤酒中有適量的酸會(huì)賦予啤酒爽口的口感；缺乏酸類，使啤酒呆滯、不爽口；過(guò)量的酸，使啤酒口感粗糙，不柔和、不協(xié)調(diào)，意味著污染產(chǎn)酸菌。多數(shù)有機(jī)酸來(lái)自于酵母的新陳代謝EMP途徑 表表47 12P啤酒發(fā)酵產(chǎn)生酸的閾值和含量啤酒發(fā)酵產(chǎn)生酸的閾值和含量 發(fā)酵產(chǎn)酸 乳 酸檸檬酸 丙酮酸蘋果酸 琥珀酸乙酸 C3C12酸閾 值 4.7 8.7 極 限 值 40 18 25 7.0 40 10 310 正常含量 412 25 15 3.5 14 625 總酸0.0440 0.13 0.234 0.04 0.05 0.