第2节 食品制造中的酵母及其应用
|
|
|
|
| |
酵母菌与人们的生活有着十分密切的关系，几千年来劳动人民利用酵母菌制作出许多营养丰富、味美的食品和饮料。目前，酵母菌在食品工业中占有极其重要的地位。利用酵母菌生产的食品种类很多，下面仅介绍几种主要产品。
2.1 面包
面包是产小麦国家的主食，几乎世界各国都有生产。它是以面粉为主要原料，以酵母菌、糖、油脂和鸡蛋为辅料生产的发酵食品，其营养丰富，组织蓬松，易于消化吸收，食用方便，深受消费者喜爱。
2.1.1 酵母
1) 酵母菌种 1
酵母是生产面包必不可少的生物松软剂。面包酵母是一种单细胞生物，属真菌类，学名为啤酒酵母。面包酵母有圆形、椭圆形等多种形态。以椭圆形的用于生产较好。酵母为兼性厌氧性微生物，在有氧及无氧条件下都可以进行发酵。酵母生长与发酵的最适温度为26~30℃，最适pH为5.0~5.8。酵母耐高温的能力不及耐低温的能力，60℃以上会很快死亡，而-60℃下仍具有活力。
生产上应用的酵母主要有鲜酵母、活性干酵母及即发干酵母。鲜酵母是酵母菌种在培养基中经扩大培养和繁殖、分离、压榨而制成。鲜酵母发酵力较低，发酵速度慢，不易贮存运输，0~5℃可保存二个月，其使用受到一定限制。活性干酵母是鲜酵母经低温干燥而制成的颗粒酵母，发酵活力及发酵速度都比较快，且易于贮存运输，使用较为普遍。即发干酵母又称速效干酵母，是活性干酵母的换代用品，使用方便，一般无需活化处理，可直接生产。
目前，我国市场上的活性干酵母有中外合资企业生产的梅山牌、安琪牌、东莞牌等产品，另外还有进口法国、荷兰、德国的产品。在选购时应注意产品的生产日期、包装是否密封，且必须注意选购适合配方要求的酵母如耐高糖与低糖的酵母。只有酵母质量有保障才能生产出高质量的面包。对于贮存时间过长的酵母在生产前要对其活力进行测定。
2) 酵母菌在面包制作中的作用
体积大、组织松软。酵母在发酵时利用原料中的葡萄糖、果糖、麦芽糖等糖类及a-淀粉酶对面粉中淀粉进行转化后的糖类进行发酵作用，产生CO2，使面团体积膨大，结构疏松，呈海绵状结构；
改善面包的风味。发酵后的面包与其他各类主食品相比，其风味自有特异之处。产品中有发酵制品的香味，这种香气的构成极其复杂。
增加面包的营养价值。在面团制作过程中，酵母中的各种酶对面团中的各种有机物发生的生化反应，将高分子的结构复杂的物质变成结构简单的、相对分子质量较低能为人体直接吸收的中间生成物和单分子有机物，如淀粉中的一部分变成麦芽糖和葡萄糖，蛋白质水解成胨、肽和氨基酸等生成物。这对人体消化吸收非常有利，提高了谷物的生理价值。酵母本身蛋白质含量甚高，且含有多种维生素，使面包的营养价值增高。
2.1.2 生产面包的主要原辅料
1) 面粉
面粉的质量通常表现在面筋的量和质上。质量好的面粉，面筋延伸性大、弹性好，做出的面包体积大而膨松；反之面筋延伸性小、弹性差，调制的面团板结，不易起发。所以生产中常将面筋量大质差和量小质优的面粉搭配使用，以互相弥补不足。
2) 糖
糖是面包的重要辅料之一。使用最多的为蔗糖，其次为淀粉糖浆、葡萄糖、饴糖等。糖在面包生产中的作用有：提供酵母生长所需的碳源；参与美拉德反应，形成面包特有的色、香、味；增加甜味及营养价值；糖的吸湿与持水性能可增加面包的软性，延长其保存期。
3) 油脂
油脂是面包生产的又一重要辅料。油脂可改善面包的风味和口感，且油脂的润滑作用有利于面包的体积增大。但油脂用量过多会因油膜的隔离作用影响面团的形成、酵母发酵和表皮上色。
4) 其它辅料
蛋品在点心面包中应用较多，可增加点心面包的营养价值；由于蛋品中蛋白质将空气包成微型气室(搅拌时具有发泡功能)，烘烤时有利于面包的体积增大、组织疏松；另外，蛋品中的硫氢基化合物及磷脂的存在有利于延长面包的保存期。
乳品在高档面包中使用较多，可赋予面包优良风味和较高营养价值，且有助于面包上色及延长面包保存期。一般用量为4%-6%，过多会影响发酵。
果料在点心面包中使用，主要有果脯、果干、果仁、果酱等，可切成小块混入面团中或作为夹馅料。果料使用量以15%~20%为宜。
5) 添加剂
使用于面包中的添加剂种类很多，主要有面团改良剂、乳化剂、营养强化剂、酵母营养剂等。
面团改良剂是指能够改善面团加工性能的一类添加剂，主要包括氧化剂和还原剂，另外还有一些酶制剂及活性面筋等。氧化剂能够增强面团筋力，提高面团弹性、韧性与持气性。它可以使面筋蛋白中的硫氢基形成二硫键，形成大分子网络结构，并可抑制蛋白酶活性；酶制剂主要指α-淀粉酶，可促进淀粉分解，有利于酵母发酵；乳化剂有利于面包同各种原辅料混合均匀，并且有利于蛋白质分子的互相连接，增加面团的持气性，此外乳化剂还具有抗衰老、保鲜作用。
2.1.3 面包生产分类
面包生产有传统的一次发酵法、二次发酵法及新工艺快速发酵法等。我国生产面包多用一次发酵法及二次发酵法，近年来，快速发酵法应用也较多。
1) 一次发酵法工艺流程
活化酵母
↓
原料处理→面团调制→面团发酵→分块、搓圆→整形→醒发→烘烤→冷却→包装
一次发酵法的特点是生产周期短，所需设备和劳力少，产品有良好的咀嚼感，有较粗糙的蜂窝状结构，但风味较差。该工艺对时间相当敏感，大批量生产时较难操作，生产灵活性差。
2) 二次发酵法工艺流程
原辅料处理→第一次和面→第一次发酵→第二次和面→第二次发酵→整形→醒发→烘烤→冷却→成品 ↑ ↑
(部分面粉、部分水、全部酵母) (加入剩下的原辅料)
二次发酵法即采取两次搅拌、两次发酵的方法。第一次搅拌时先将部分面粉(占配方用量的1/3)、部分水和全部酵母混合至刚好形成疏松的面团。然后将剩下的原料加入，进行二次混合调制成成熟面团。成熟面团再经发酵、整形、醒发、烘烤制成成品。
二次发酵法应用较多，其特点是生产出的面包体积大、柔软，且具有细微的海绵状结构，风味良好、生产容易调整，但周期长操作工序多。
2.1.4 面包生产工艺
如果不考虑发酵方法，面包生产工艺主要包括面团调制、发酵、整形、醒发、烘烤、冷却和包装等工序。
1) 面团调制
调制面团是生产面包的关键工序之一，它是将经过处理的原辅料按配方用量和工艺要求，通过和面机的机械作用调制成发酵面团的过程。面团调制主要作用是使酵母、水和其他各种辅料与面粉混合均匀，使和好的面团具有良好的工艺性能和组织结构以利于发酵和烘烤。
面团调制分为一次搅拌法和二次搅拌法。一次搅拌法就是先将全部面粉和水投入和面机内，再倒入糖、盐等辅料溶液，搅拌后加入活化好的酵母液，混合片刻，最后加入油脂，继续搅拌，直至面团成熟。
二次搅拌法是先将30%~70%的面粉，40%左右的水，全部酵母液和成软硬合适、温度为26~28℃的面团，开始第一次发酵。此次调制的目的是为制备种子面团作准备。第二次调制是将第一次发酵成熟的种子面团和剩下的原辅料(不包括油脂)在和面机中一起搅拌，快成熟时放入油脂继续搅拌，直至面团温度合适(26~38℃)、不粘手、均匀而有弹性时为止，然后进行第二次发酵。
2) 面团发酵
①面团发酵的一般原理
面团发酵就是在适宜条件下，酵母利用面团中的营养物质进行繁殖和新陈代谢，产生CO2气体，使面团膨松，并使面团营养物质分解为人体易于吸收的物质。
单糖是酵母最好的营养物质，而面粉中单糖含量很少，不能满足酵母发酵的需要。但面粉中含有相当多的淀粉酶，它将淀粉分解为麦芽糖，麦芽糖及蔗糖在酵母本身分泌的麦芽糖酶及蔗糖酶作用下分解为单糖被酵母利用。面包用酵母是一种典型的兼性厌氧微生物，有氧时呼吸旺盛，酵母将糖氧化分解成CO2和水，并释放能量。随着发酵的进行，面团中氧气迅速减少，酵母的有氧呼吸转变为缺氧呼吸，糖被分解为酒精和少量CO2及能量。实际生产中，上述两种作用是同时进行的，发酵初期，前者为主反应；发酵后期，为使发酵旺盛进行，应排除面团中的CO2气体，补充空气。整个发酵过程中均有大量CO2气体产生，因而能使面团膨松，形成大量蜂窝。
② 一次发酵法
一次发酵法发酵室温度26~28℃，相对湿度75%，发酵时间2~4h，在发酵期间常进行1~2次揿粉以排除CO2，补充空气。
③二次发酵法
第一次发酵即种子面团发酵，温度为25~30℃，时间2~4h，相对湿度75%；第二次发酵即生面团发酵，温度28~32℃，时间2~3h。
2.1.5 整形与醒发
发酵成熟的面团应立即进入整形工序。整形工序包括面团的切块、称量、搓圆、静置、整形和入盘。整形后的面包坯在醒发室进行最后一次发酵，然后入炉烘烤。
醒发就是将整形后的面包坯在较高温度下经最后一次发酵(酵母快速呼吸，放出更多的气体)，使面包坯迅速起发到一定程度，形成松软的海绵状组织和面包的基本形状，以保证成品体积大而丰满且形状美观。醒发一般在醒发室内进行，温度38~40℃，相对湿度85%，时间45~60min。
2.1.6 烘烤
1) 烘烤原理
醒发后的面包坯应立即进入烤炉烘烤，面包坯在炉内经过高温作用，由生变熟，并产生面包特有的膨松组织、金黄色表皮和可口风味。面包坯在烘烤过程中会发生一系列的物理、化学及微生物的变化。
面包坯中酵母在入炉初期，开始了比以前更加旺盛的生命活动，产生大量CO2气体，使面包坯体积进一步增大。当烘烤继续进行，面包坯温度上升到44℃时，酵母产气能力下降，50℃时开始死亡，60℃时全部死亡。除了酵母菌外，面包中还有部分产酸菌，主要是乳酸菌，当面包坯进入烤炉时，它们的主要生命活动随温度升高而加快，当超过其最适温度时，其生命活动逐渐减弱，大约到60℃时，全部死亡。
淀粉和蛋白质是面包坯的两大主要成分。在烘烤过程中，淀粉遇热糊化，面包坯由生变熟，同时，部分淀粉在酶的作用下分解为糊精和麦芽糖。面包坯中的蛋白质主要以面筋形式存在，当加热面包至60~70℃时，面包中蛋白质开始变性凝固，并释放出胀润时所吸收的水分。部分蛋白质在酶作用下分解为肽、胨及氨基酸。
面包表皮的褐色是在高温下产生的。食品的褐变主要有三种:酶促褐变、焦糖化反应及美拉德反应。面包表皮的褐变因在高温下产生而与酶促褐变无关。许多研究表明，面包褐变主要是由面包坯中的氨基酸与还原糖在150℃的高温下产生美拉德反应引起，焦糖化反应是次要的。
2) 面包焙烤技术
面包的焙烤过程大致可分为三个阶段：
入炉初期，焙烤应当在温度较低和相对湿度较高(60%~70%)的条件下进行。面火要低(120℃)，底火要高(250℃)，这样有利于面包体积的增大。烘烤时间2~3min；当面包瓢温度达到50~60℃时，便进入第二阶段。这时，可适当提高炉温，底火、面火温度都可达270℃，这样有利于面包快速失水及定型；主要作用是使面包皮着色和增加香气。这时应降低炉温，面火温度高于底火温度，为180~200℃；底火温度140~160℃。
面包烘烤时间，因面包的质量大小、形状、烤模形式等而不同，大面包则时间长且温度不宜过高，否则会皮焦心不熟。同样质量的面包，圆面包、装模面包时间相应要长些。
2.1.7 面包的冷却与包装
面包冷却的方法有自然冷却和吹风冷却两种。前者是在室温下进行，产品质量好，但所需的时间长；后者是用吹风机强行冷却优点是速度快且卫生，但风力过大会使面包表面开裂。冷却至面包中心温度为35~36℃或室温即可。在此过程中，面包质量会损失1%~3.5%。
冷却后的面包应及时包装。经包装的面包可以避免水分的大量损失，防止干硬，保持面包的新鲜度，同时可以减少微生物的侵染，保持面包的清洁卫生，还能使产品美观，便于出售。
2.1.8 面包的老化
面包的货架期很短，这是因为随着存放时间的延长，在面包中会发生一系列不良变化，主要有面包皮变硬、面包瓢变紧、风味变差、吃起来易掉渣等，这些现象统称为面包的"老化"。现代研究表明，面包的老化主要是因为淀粉的重结晶引起的。预防老化的方法有及时包装、贮运，使用乳化剂、α-淀粉酶、油脂等添加剂，使用高筋粉，在较高温度下贮藏(温度高于20℃)等。
2.2 酿酒
我国是一个酒类生产大国，也是一个酒文化文明古国，在应用酵母菌酿酒的领域里，有着举足轻重的地位。许多独特的酿酒工艺在世界上独领风骚，深受世界各国赞誉，同时也为我国经济繁荣作出了重要贡献。
酿酒具有悠久的历史，产品种类繁多如：黄酒、白酒、啤酒、果酒等品种。而且形成了各种类型的名酒，如绍兴黄酒、贵州茅台酒、青岛啤酒等。酒的品种不同，酿酒所用的酵母以及酿造工艺也不同，而且同一类型的酒各地也有自己独特的工艺。
2.2.1 啤酒
啤酒是以优质大麦芽为主要原料，大米、酒花等为辅料，经过制麦、糖化、啤酒酵母发酵等工序酿制而成的一种含有C02、低酒精浓度和多种营养成分的饮料酒。它是世界上产量最大的酒种之一。
1) 原辅料
大麦是生产啤酒的主要原料，其原因有：大麦在世界范围种植面极广，而且发芽能力强，价格又较便宜；大麦经发芽、干燥后制成的干大麦芽内含各种水解酶酶源和丰富的可浸出物，因此能较容易制备到符合啤酒发酵用的麦芽汁；大麦的谷皮是很好的麦芽汁过滤介质。大米是啤酒酿造的辅助原料，主要是为啤酒酿造提供淀粉来源。玉米也是啤酒酿造的淀粉质辅料。酒花是在啤酒酿造中不可少的辅助原料。酒花在啤酒生产中的主要作用是：赋予啤酒香气和爽口的苦味；提高啤酒泡沫的持久性；使蛋白质沉淀，有利于啤酒的澄清；酒花本身有抑菌作用，增强麦芽汁和啤酒的防腐能力。
2) 制麦
制麦的目的是使大麦产生各种水解酶类，并使麦粒胚乳细胞的细胞壁受纤维素酶和蛋白水解酶作用后变成网状结构，便于在糖化时酶进入胚乳细胞内，进一步将淀粉和蛋白质水解。通过制麦，使大麦胚乳细胞壁受损适度，淀粉和蛋白质等达到溶解状态，在糖化阶段被溶出。同时要将绿麦芽进行干燥处理，除去过多的水分和生腥味，而且要使麦芽具有酿造啤酒特有的色、香、味。
① 工艺流程
原料大麦→粗选→精选→分级→洗麦→浸渍→发芽→绿麦芽→干燥→除根→贮藏→成品麦芽
②制麦工艺
水分、氧气和温度是麦粒发芽的必要条件。大麦经水浸渍后，含水达40%~48%，在制麦过程中需要通入饱和湿空气，环境的相对湿度要维持在85%以上。麦粒发芽因呼吸作用而耗氧，同时产生大量的CO2，因此在制麦芽时要进行通风。通风既能供给氧气，又能带走麦粒呼吸产生的CO2，有利于麦粒发芽。但通风既不能过大也不能过少，通风过大麦芽呼吸作用太旺盛，营养物质消耗过多；通风过少容易发生霉烂现象。发芽的温度一般为13~18℃。温度过低，发芽周期延长；温度太高，麦芽生长速度快，营养物质耗费多。
大麦在发芽过程中，酶原被激活并生成许多水解酶，例如：淀粉酶、蛋白酶、磷酸酯酶和半纤维素酶等。与此同时，麦粒本身含有的物质如淀粉、蛋白质等大分子在各种水解酶的作用下达到适度的溶解。溶解的程度直接关系到糖化的效果，进而影响到啤酒的品质。质量好的麦芽粉碎后，粗、细粉差与浸出率差比较小，糖化率及最终发酵度高，溶解氮和氨基氮的含量高，粘度小。
另外，在大麦发芽的过程中，应避免阳光直射，因日光能促进叶绿素形成，有害啤酒风味和色泽。
3) 麦芽汁的制备
啤酒生产过程中的麦芽汁制备也叫糖化。麦芽汁的制备就是将干麦芽粉碎后，依靠麦芽自身含有的各种酶类，以水为溶剂，将麦芽中的淀粉、蛋白质等大分子物质分解成可溶性的小分子糊精、低聚糖、麦芽糖和肽、胨、氨基酸，制成营养丰富、适合于酵母生长和发酵的麦芽汁。质量好的麦芽汁，麦芽内容物的浸出率可达到80%。
① 工艺流程
麦芽→粉碎→麦芽粉→ ↓ 麦糟 酒花
↓ ↓ ↑ ↓
大米→粉碎→大米粉→糊化→糖化→过滤→煮沸→澄清→冷却→定型麦芽汁。
↑
水
② 原料处理
为了提高浸出率，原料和辅料必须进行粉碎。麦芽原料的粉碎要求做到皮壳破而不碎，且胚乳尽可能的细，从而避免由于皮壳过细造成的过滤困难。对于像大米、玉米等辅助原料则要求越细越好。
③ 糊化及糖化
糊化即是辅料在50℃的料液中，其淀粉颗粒吸水膨胀，表层胶质溶解，内部的淀粉分子脱离膨胀的表层进入水中，再升温至70℃左右成糊状物，为下一步进行糖化反应作必要的准备。糖化是啤酒酿造最重要的工艺之一，它主要是利用麦芽自身的各种酶类，把原料中的不溶性的高分子物质，分解成可溶性的低分子物质。因此，如何最大限度地利用各种酶的活力，是问题的关键。不同的酶有其自身最合适的反应温度、pH值和糖化工艺。在本工艺过程中主要就是围绕这两者来进行的。另外，还要注意在最大限度地提高浸出率的同时，还要控制适当的糖与非糖的比例。
糖化的方法很多，主要可分为煮出法和浸出法两大类。煮出糖化法根据醪液煮沸的次数，又可分为一次、两次及三次煮出法。目前国内绝大多数企业生产淡色啤酒都采用二次煮出法进行糖化。
二次煮出法的特点是将辅助原料和部分麦芽粉在糊化锅中与45℃温水混合，并升温煮沸糊化(第一次煮沸)。与此同时，麦芽粉与温水在糖化锅中混合并以45~55℃保温，进行蛋白质休止(即蛋白质分解过程)，时间在30~90 min。接着将糊化锅中已煮沸的糊化醪泵入糖化锅，使混合醪温达到糖化温度(65~68℃)，保温进行糖化，直到与碘液不起呈色反应为止。然后从糖化锅中取出部分醪液(一般取底部占总量二分之一的浓醪)泵人糊化锅煮沸(第二次煮沸)，再泵回糖化锅，使醪液升温至75~78℃，静止l0 min后进行过滤。
4) 过滤
麦汁过滤的方法有过滤槽法、压滤机法和快速过滤法等，目前国内多数啤酒生产企业主要采用过滤槽法。过滤槽法是以麦糟本身为过滤介质，在过滤前先行成过滤层，逐渐过滤出清亮的麦汁。当糖化液即将过滤完毕时（在过滤层漏出之前）要立即进行洗糟，洗出残留于糟层中的糖分等，提高麦汁回收率。洗糟水的温度为75~78℃为好。若水温过高将会把皮层的苦味成分如多酚类物质溶出，影响啤酒的质量；若洗糟水过低残糖不易从皮糟中洗出。
5) 煮沸和酒花添加
经过滤后清亮的麦汁，还需要煮沸。煮沸是蒸发掉多余水分，浓缩到规定浓度；破坏全部酶系，稳定麦汁成分；使热凝固物析出；杀死麦汁中的杂菌及浸出酒花中的有效成分。麦汁煮沸的基本要求是要有一定的煮沸强度和时间。煮沸强度是指单位时间内所蒸发掉的水分占麦芽汁的百分比例。一般煮沸强度以8%~12%为宜，煮沸时间为1.5~2h。酒花是在煮沸过程中添加的，用量为麦汁总量的0.1%~0.2%，一般在麦汁煮沸过程中分三次添加，第一次在麦汁初沸时加入，为总量的五分之一，第二次在麦汁煮沸后40~50 min加人，为总量的五分之二，第三次在结束麦汁煮沸前l0min加入，为总量的五分之二。但也有的厂家分两次或四次加入酒花。
6) 澄清及冷却
麦芽汁经过煮沸后，含有一定量的酒花糟和产生一系列的热凝固物，后者对啤酒发酵过程与啤酒的非生物学稳定性有很大的危害。一般啤酒企业采用回旋沉淀法和自然沉淀法除去。麦汁冷却的目的，主要是使麦汁达到主发酵最适宜的温度6~8℃，同时使大量的冷凝固物析出。另外，为了满足酵母在主发酵初期繁殖的需要，要充入一定量的无菌空气，此时的麦汁我们叫它定型麦汁。麦汁冷却设备通常采用薄板冷却器。
7) 发酵
① 啤酒酵母
根据酵母在啤酒发酵液中的性状，可将它们分成两大类：上面啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和下面啤酒酵母(Saccharomyces carlsbergensis)。上面啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)在发酵时，酵母细胞随CO2浮在发酵液面上，发酵终了形成酵母泡盖，即使长时间放置，酵母也很少下沉。下面啤酒酵母(Saccharomyces carlsbergensis)在发酵时，酵母悬浮在发酵液内，在发酵终了时酵母细胞很快凝聚成块并沉积在发酵罐底。按照凝聚力大小，把发酵终了细胞迅速凝聚的酵母，称为凝聚性酵母；而细胞不易凝聚的下面啤酒酵母，称为粉未性酵母。影响细胞凝聚力的因素，除了酵母细胞的细胞壁结构外，外界环境(例如麦芽汁成分、发酵液pH值、酵母排出到发酵液中的CO2量等)也起着十分重要的作用。国内啤酒厂一般都使用下面啤酒酵母生产啤酒。
上面啤酒酵母和下面啤酒酵母，两者在细胞形态、对棉子糖发酵能力、凝聚性以及啤酒发酵温度等方面有明显差异。但当培养组分和培养条件改变时，两种酵母各自的特性也会发生变化。
用于生产上的啤酒酵母，种类繁多。不同的菌株，在形态和生理特性上不一样，在形成双乙酰高峰值和双乙酰还原速度上都有明显差别，造成啤酒风味各异。
② 啤酒酵母的扩大培养流程
扩大培养是将实验室保存的纯种酵母，逐步增殖，使酵母数量由少到多，直至达到一定数量后，供生产需要的酵母培养过程。
斜面试管—→5ml麦芽汁试管3支(各活化3次)—→25ml麦芽汁试管3只—→250ml麦芽汁三角瓶3支—→3L麦芽汁三角瓶3支—→100L铝桶1只(第1次加麦芽汁18L第2次加麦芽汁73L)—→100L大缸3只(一次加满)—→1T增殖槽1只(加麦芽汁600L)—→5T发酵槽(第一次加麦芽汁1.8T第二次加麦芽汁3.2T)
③ 啤酒酵母扩大培养工艺
在无菌室打开原菌试管，挑取1菌耳酵母菌菌落，接人己灭菌的盛有5ml麦芽汁的试管中，共3支试管，每支接1菌耳。接种后塞好棉塞，置25℃恒温箱中培养24h。
从上述3支已活化1次的酵母试管中，分别挑取菌液3~4菌耳，接种到盛有5ml已灭菌麦芽汁的另外3支试管中，于25℃可培养24h。接着再重复1次，总共活化3次。
将3支经3次活化的试管酵母，分别倒入3支盛有25ml灭菌麦芽汁的试管中。接种后，试管口用火焰灭菌，再放入25℃恒温箱中培养24h。用于接种的酵母培养液与麦芽汁体积之比为1:5。
将上述培养好的酵母种液，分别倒入3个盛有250ml灭菌麦芽汁的500ml三角瓶中。接种后瓶口用火焰灭菌，然后放入25℃恒温箱中培养24h。酵母种液与麦芽汁体积之比为1:10。培养期间要经常振荡容器，以增加溶解氧。
将上述培养好的酵母种液，分别倒人3个盛有3L灭菌麦芽汁的5L三角瓶中。接种后瓶口用火焰灭菌，然后将三角瓶置于灭菌室在常温下培养24h。酵母种液与麦芽汁体积之比为1:12。培养温度比上一次培养要低，目的是让酵母逐步适应低温发酵的要求，但降温幅度不能太大，否则会影响酵母活性。培养期间要经常振荡大三角瓶。
在培养室，将上述3个大三角瓶内的酵母种液一次倒入1个己灭菌的铝桶内，加入冷麦芽汁18L。酵母种液与麦芽汁体积之比为1：2。在13~14℃下培养24~36h。培养期间要通入无菌空气，以满足酵母细胞对氧气的需求。
在上述27L酵母培养液中，加入73L冷麦芽汁，于12~13℃下继续培养24~36h。酵母种液与麦芽汁体积之比为1:2.7。
将上述100L酵母种液等量倒入3只100L大缸内，每缸一次性加麦芽汁到满量100L。培养温度为9~10℃，培养时间24~36h。种液与麦芽汁体积之比为1：2。培养期间要通入无菌空气。
将培养好的300L酵母种子液倒入1T容积的增殖槽中，加入冷麦芽汁600L，在8~9℃下培养24h。酵母种子液与麦芽汁体积比为1：2。培养期间要通入无菌空气。
将上述酵母培养液倒入5T发酵槽内，加入冷麦芽汁1.8T，达到酵母种子液与麦芽汁体积之比为1：2，在7~7.5℃下培养24h，期间通入无菌空气。之后追加冷麦芽汁至满量5T。满槽后转入正常发酵。冷麦芽汁的量与酵母种子液体积之比为1:0.85。主发酵(也称前发酵)6~7天。主发酵结束后，即将发酵液(俗称嫩啤酒)从酒液排出口引入后发酵罐，并完成后发酵，待嫩啤酒排完，应及时回收发酵槽底部的酵母，经过筛和漂洗，得到零代酵母，这种酵母泥即可供生产使用。酵母泥存放的时间不得超过3天，并做到先洗涤的先用。扩大培养后，经过车间生产周转过来的第1次沉淀酵母，称为第一代种子。在正确洗涤和正常发酵条件下，酵母使用代数一般为7~8代。
④ 啤酒发酵
将酵母泥与麦芽汁按1：1进行混合，通入无菌空气，使酵母细胞悬浮并压送到酵母增殖池的麦芽汁中，使麦芽汁与酵母细胞充分地混匀，待满池后再放置12~24h。在长出新酵母细胞和分离去凝固物后，将酵母培养液和新麦芽汁同时添加到发酵罐。
然后采用下部顶CO2泵入大罐，由于其容量较大，常需分批送入麦汁，一般要求在10~18h内装满罐，品温以9℃为宜。装满罐后麦汁即进入发酵阶段。24h后要在锥罐底排放一次冷凝固物和酵母死细胞。5~7d后，当麦汁糖度降到4.8~5.0度左右时，要封罐让其自升温至12℃，当罐压升到0.08~0.09MPa，糖度降到3.6~3.8度时，要提高罐压到0.10~0.12MPa，并以0.2~0.3℃/h的速度使罐温降温到5℃，并保持此罐温12~24h，自发酵的第七至八天开始排放酵母。由于罐压较大，排放的酵母不能再回收利用。在发酵接近后期时，在2~3d内继续以0.l℃/h的速度降温，使罐温降至0~l℃，并保持此温7~l0d，且保持罐压0.1MPa，啤酒发酵总时间约需21~28d。
啤酒的发酵也遵循微生物的生长规律，低泡期、高泡期、落泡期和泡盖形成期。在啤酒发酵过程中，酵母在厌氧环境中经过糖酵解途径（EMP）将葡萄糖降解成丙酮酸，然后脱羧生成乙醛，后者在乙醇脱氢酶催化下还原成乙醇。在整个啤酒发酵过程中，酵母利用葡萄糖除了产生乙醇和CO2外，还生成乳酸、醋酸、柠檬酸、苹果酸和琥珀酸等有机酸，同时有机酸和低级醇进一步聚合成酯类物质；经过麦芽中所含的蛋白质降解酶将蛋白质降解成胨、肽后，酵母菌自身含有的氧化还原酶继续将低含氮化合物进一步转化成氨基酸和其它低分子物质。这些复杂的发酵产物决定了啤酒的风味、泡持性、色泽及稳定性等各项指标，使啤酒具有独特的风格。
8) 啤酒过滤与包装
经后发酵的啤酒，还有少量悬浮的酵母及蛋白质等杂质，需要采取一定的手段将这些杂质除去。目前多数企业硅藻土过滤法、纸板过滤法、离心分离法和超滤。过滤的效果直接影响到啤酒的生物学稳定性和品质。因此，在啤酒过滤的过程中，啤酒的温度、过滤时的压力及后酵酒的质量是关键因素。
包装是啤酒生产的最后一道工序，对保证成品的质量和外观十分重要。啤酒包装以瓶装和罐装为主。
2.3 葡萄酒
葡萄酒是新由鲜葡萄或葡萄汁通过酵母的发酵作用而制成的一种低酒精含量的饮料。葡萄酒质量的好坏和葡萄品种及酒母有着密切的关系。因此在葡萄酒生产中葡萄的品种、酵母菌种的选择是相当重要的。
2.3.1 葡萄酒酵母的特征
葡萄酒酵母(Saccharomyces ellipsoideus)在植物学分类上为子囊菌纲的酵母属，啤酒酵母种。该属的许多变种和亚种都能对糖进行酒精发酵，并广泛用于酿酒、酒精、面包酵母等生产中，但各酵母的生理特性、酿造副产物、风味等有很大的不同。
葡萄酒酵母除了用于葡萄酒生产以外，还广泛用在苹果酒等果酒的发酵上。世界上葡萄酒厂、研究所和有关院校优选和培育出各具有特色的葡萄酒酵母的亚种和变种。如我国张裕7318酵母，法国香槟酵母，匈亚利多加意(Tokey)酵母等。
葡萄酒酵母繁殖主要是无性繁殖，以单端(顶端)出芽繁殖。在条件不利时也易形成1~4个子囊孢子。子囊孢子为圆形或椭圆形，表面光滑。在显微镜下(500倍)观察，葡萄酒酵母常为椭圆形、卵圆形，一般为3~10μm×5~l5μm，细胞丰满，在葡萄汁琼脂培养基上，25℃培养3d，形成圆形菌落，色泽呈奶黄色，表面光滑，边缘整齐，中心部位略凸出，质地为明胶状，很易被接种针挑起，培养基无颜色变化。
优良葡萄酒酵母具有以下特性：除葡萄(其他酿酒水果)本身的果香外，酵母也产生良好的果香与酒香；
能将糖分全部发酵完，残糖在4g/L以下；具有较高的对二氧化硫的抵抗力；具有较高发酵能力，一般可使酒精含量达到16%以上；有较好的凝集力和较快沉降速度；能在低温(15℃)或果酒适宜温度下发酵，以保持果香和新鲜清爽的口味。
2.3.2 酵母扩大培养
从斜面试管菌种到生产使用的酒母，需经过数次扩大培养，每次扩大倍数为10~20倍。
1) 工艺流程
斜面试管菌种(活化)→麦芽汁斜面试管培养(10倍)→液体试管培养(12.5倍)→三角瓶培养(12倍)→玻璃瓶(或卡氏罐)(20倍)→酒母罐培养→酒母
2) 培养工艺
① 斜面试管菌种
由于长时间保藏于低温下，细胞已处于衰老状态，需转接于50Be′麦芽汁制成的新鲜斜面培养基上，25℃培养4~5d。
② 液体试管培养
取灭过菌的新鲜澄清葡萄汁，分装入经干热灭菌的试管中，每管约10mL，用0.1MPa的蒸汽灭菌20min，放冷备用。在无菌条件下接入斜面试管活化培养的酵母，每支斜面可接入10支液体试管，25℃培养l~2d，发酵旺盛时接入三角瓶。
③ 三角瓶培养
往500ml经干热灭菌的三角瓶注入新鲜澄清的葡萄汁250ml，用0.1MPa蒸汽灭菌20min，冷却后接入两支液体培养试管，25℃培养24~30d，发酵旺盛时接入玻璃瓶。
④ 玻璃瓶(或卡氏罐)培养
往洗净的10L细口玻璃瓶(或卡氏罐)中加入新鲜澄清的葡萄汁6L，常压蒸煮(l00℃)1h以上，冷却后加入亚硫酸，使其二氧化硫含量达80ml/L，经4-8h后接入两个发酵旺盛的三角瓶培养酒母，摇匀后换上发酵栓于20~25℃培养2~3d，其间需摇瓶数次，至发酵旺盛时接入酒母培养罐。
⑤ 酒母罐培养
一些小厂可用两只200~300L带盖的木桶(或不锈钢罐)培养酒母。木桶洗净并经硫磺烟熏杀菌，过4h后往一桶中注入新鲜成熟的葡萄汁至80%的容量，加入100~150mg/L的亚硫酸，搅匀，静止过夜。吸取上层清液至另一桶中，随即添加1~2个玻璃瓶培养酵母，25℃培养，每天用酒精消毒过的木把搅动1~2次，使葡萄汁接触空气，加速酵母的生长繁殖，经2~3d至发酵旺盛时即可使用。每次取培养量的2/3留1/3，然后再放入处理好的澄清葡萄汁继续培养。若卫生管理严格，可连续分割培养多次。
2.3.3 红葡萄酒生产工艺
酿制红葡萄酒一般采用红葡萄品种。我国酿造红葡萄酒主要以干红葡萄酒为原酒，然后按标准调配成半干、半甜、甜型葡萄酒。
1) 工艺流程
红葡萄分选
↓
除梗破碎→梗
↓
SO2葡萄浆
↓
发酵←酒母
↓
压榨→皮渣
↓
调整成分
↓
后发酵
↓
添桶
↓
第一次换桶→酒脚→蒸馏→白兰地
↓
干红葡萄酒原料
↓
陈酿
↓
第二次换桶
↓
均衡调配
↓
澄清处理→酒脚→蒸馏→白兰地
↓
包装灭菌→干红葡萄酒
2)发酵
① 前发酵(主发酵)
葡萄酒前发酵主要目的是进行酒精发酵、浸提色素物质和芳香物质。前发酵进行的好坏是决定葡萄酒质量的关键。红葡萄酒发酵方式按发酵中是否隔氧可分为开放式发酵和密闭发酵。发酵容器过去多为开放式水泥池，近年来逐步被新型发酵罐所取代。
接入酵母3~4d后发酵进入主发酵阶段。此阶段升温明显，一般持续3~7d，控制最高品温不超过30℃，在25℃左右下进行。当发酵液的相对密度下降到1.020以下时，即停止发酵，出池取新酒。
发酵生产中应注意的问题如下：
a 发酵容积利用率
葡萄浆在进行酒精发酵时体积增加。原因是发酵时本身产生热量，发酵醪温升高使体积增加，二是产生大量CO2气不能及时排出，也导致体积增加。为了保证发酵的正常进行，一般容器充满系数为80%。
b 皮渣的浸渍
葡萄破碎后送入敞口发酵池，因葡萄皮相对密度比葡萄汁小，再加上发酵时产生的CO2，葡萄皮渣往往浮在葡萄汁表面，形成很厚的盖子，这种盖子亦称"酒盖"。因酒盖与空气直接接触，容易感染有害杂菌，败坏葡萄酒的质量。为保证葡萄酒的质量，并充分浸渍皮渣上的色素和香气物质，须将皮盖压入醪中。
c 温度控制
温度对红葡萄酒质量有很大的影响。发酵温度是影响红葡萄酒色素物质含量和色度值大小的主要因素。一般讲，发酵温度高，葡萄酒的色素物质含量高，色度值高。从红葡萄酒质量考虑，如口味醇和、酒质细腻、果香酒香等综合考虑，发酵温度控制低一些为好。红葡萄酒发酵温度一般控制在25~30℃。红葡萄酒发酵降温方法有循环倒池法，发酵池内安装蛇形冷却管法，外循环冷却法。
d 葡萄汁的循环
红葡萄酒发酵时进行葡萄汁的循环可以起以下方面的作用：增加葡萄酒的色素物质含量；降低葡萄汁的温度；开放式循环可使葡萄汁和空气接触，增加酵母的活力；葡萄浆与空气接触可促使酚类物质的氧化，使之与蛋白质结合成沉淀，加速酒的澄清。
e 二氧化硫的添加
SO2在葡萄酒酿造中的作用：杀菌作用。酿酒用的葡萄汁在发酵前不进行灭菌处理，有的发酵是开放式的，因此，为了消除细菌和野生酵母对发酵的干扰，在发酵时添加一定量的SO2；溶解作用。SO2在水中生成亚硫酸，能将葡萄皮中不溶于葡萄汁和发酵液的色素溶解出来；澄清作用。SO2很快使不溶性的物质沉淀下来。
3) 压榨
当残糖降至5g/L以下，发酵液面只有少量CO2气泡，"酒盖"已经下沉，液面较平静，发酵液温度接近室温，并且有明显酒香，此时表明前发酵己结束，可以出池。一般前发酵时间为4~6d。出池时先将自流原酒由排汁口放出，放净后打开入孔清理皮渣进行压榨，得压榨酒。自流原酒和压榨原酒成分差异较大，若酿制高档名贵葡萄酒应单独贮存。
4) 后发酵
① 后发酵目的
残糖的继续发酵。前发酵结束后，原酒中还残留3~5g/L的糖分，这些糖分在酵母作用下继续转化成酒精与CO2；澄清作用。前发酵得到的原酒，还残留部分酵母及其他果肉纤维悬浮于酒液中，在低温缓慢的发酵中，酵母及其他成分逐渐沉降，后发酵结束后形成沉淀即酒泥，使酒逐步澄清；陈酿作用。新酒在后发酵过程中，进行缓慢的氧化还原作用，并促使醇酸酯化。 乙醇和水的缔合排列，使酒的口味变得柔和，风味上更趋完善；降酸作用。有些红葡萄酒在压榨分离后诱发苹果酸一乳酸发酵，对降酸及改善口味有很大好处。
② 后发酵的管理
a 补加二氧化硫
前发酵结束后，压榨得到的原酒需补加二氧化硫，添加量(以游离计)为30~50mg/L。
b 温度控制
原酒进入后发酵容器后，品温一般控制在18~25℃。若品温高于25℃，不利于新酒的澄清，给杂菌繁殖创造条件。
c 隔绝空气及卫生管理
后发酵的原酒应避免与空气接触，工艺上常称为隔氧发酵。后发酵的隔氧措施一般在容器上安装水封。前发酵的原酒中含有糖类物质、氨基酸等营养成分，易感染杂菌，影响酒的质量。搞好卫生是后发酵的重要管理内容。
正常后发酵时间为3~5d，但可持续一个月左右。
2.4 酵母细胞的综合利用
酵母细胞中含有蛋白质、脂肪、糖类、维生素和无机盐等，其中蛋白质含量特别丰富，如啤酒酵母蛋白质含量占细胞干重的的42%~53%，产假丝酵母为50%左右。糖类除糖原外，还发现有海藻糖、去氧核糖、直链淀粉等。
蛋白质中氨基酸的含量除蛋氨酸比动物蛋白低外，苏氨酸、赖氨酸、组氨酸、苯丙氨酸等含量均较高，氨基酸组成比较完全。人体必须的8种氨基酸的多数也都比小麦中的含量高；维生素在14种以上，因此，它具有较高的营养价值，是良好的蛋白质资源，可作为食用和饲用。
随着世界人口的不断增长和动植物资源的短缺，从微生物中获得蛋白质(单细胞蛋白)是解决人类蛋白质食物资源的一条重要而有效的途径。从微生物中获得蛋白质（单细胞蛋白）是解决人类蛋白质食物资源的一条重要而有效的途径。
微生物生长繁殖迅速，其生长条件完全受人工控制，而且由于微生物对营养物质适应性强，可以利用农副产废弃物、糖蜜、谷氨酸发酵废液，稻草、稻壳、玉米秸、酿造、食品厂的废渣、废液、木屑、纸浆废液等进行生产都可以作为培养酵母的材料，以达到综合利用的目的。当然作为食用还需要解决一些适口性问题。
|
|
| Tag: 应用 及其 发酵 面包 培养 啤酒 生产 进行 |
|
|
↑返回顶部
打印本页 关闭窗口↓
|
|
| 文章搜索 |
|
|
热点文章  |
|
|
| 食品论坛新帖 |
|
| |
|
