啤酒酿造工艺学啤酒发酵

前驱体的形成
联二酮的前驱体-乙酰乳酸通过酵母的新陈代谢形成， 无嗅无味。在啤酒中觉察不到。它在酵母合成氨基酸的过程 中产生，由呼吸和发酵过程中形成的中间产物——丙酮酸开 始这一合成过程。此时形成的-乙酰乳酸被酵母细胞传递给 发酵底物。 -乙酰乳酸的形成取决于下列因素： • 酵母菌种：形成时机和形成数量是各酵母菌种的典型特征； • 酵母量：酵母添加越多， -乙酰乳酸形成就越多，分解也越 迅速和强烈； • 氧含量：氧含量高使酵母作用产生大量的-乙酰乳酸。
第一节 啤酒发酵过程中的物质转化
酵母将麦汁中的糖分发酵成乙醇和二氧 化碳这一过程最为重要。发酵期间通过酵母 新陈代谢形成的副产物起着特殊的作用，这 些副产物中的某些物质部分又被重新分解。 这些发酵副产物同酒花成分一起对啤酒的口 味和香味起着决定性的作用。因此，了解这 些副产物的形成和分解十分重要。
然而，这些因素的影响并不十分突出。即使采取专门措 施也几乎不能有效影响-乙酰乳酸的形成。
前驱体的转化
通过氧化脱羧由-乙酰乳酸形成联二酮一双乙酰和戊二 酮，此转化过程在酵母细胞之外进行，且不受其影响。相 对来说很容易。下列因素可促进这个转化： • 降低pH值：pH值为4.2—4.4时，转化迅速；随着pH的提高， 转化减弱。 • 提高温度：温度越高，转化越迅速。 • 氧气吸入：啤酒摄入氧气可导致前驱体迅速向联二酮转化。 前驱体向联二酮的转化限制了啤酒成熟速度。
●起发酵糖(己糖)； ●主发酵糖(麦芽糖)； ●后发酵糖(麦芽三糖)。 蔗糖也可被酵母发酵，因为酵母细胞壁上有 转化酶(分解酶)，因此蔗糖也可以像起发酵糖一 样被酵母利用。
发酵度
发酵度：浸出物浓度下降的百分数 发酵度%=（发酵前的浓度-发酵后的浓度）
×100/发酵前的浓度 外观发酵度：直接用糖度计测定发酵前后的浓度
不纯正，不成熟、不协调的口味和气味。浓度高时， 对啤酒质量具有不利影响。它们可在主酵和后酵进程 中通过生化途径从啤酒中分离出去；这也是啤酒后酵 的目的。 • 芳香物质(高级醇、酯)：这些物质主要决定啤酒的香味。 在一定浓度范围内，它们的存在是优质啤酒的前提条 件。与生青味物质相反。芳香物质不能通过工艺技术 途径从啤酒中去除。
一、糖发酵成酒精和二氧化碳
糖分发酵根据Gay-Lussac反应式为:
C6H12O6 2C2H5OH 2CO2 H 230KJ
在标准状态下，1mol葡萄糖释放出169kJ的能量(放 热过程)，因此若想保持恒温，就需要冷却。
麦汁中的糖分并不是同时发酵。多糖首先必 须被分解，所以酵母最先作用单糖然后才能分 解多糖。因此将发酵分为：
(4)运动：通过运动(循环、搅拌等)可加强细胞和 麦汁的接触，使发酵剧烈。
(5)酵母菌种：发酵速度也是每个酵母菌种的遗传 特性，不同酵母种的发酵速度不同。
(6)压力：压力不断上升会使发酵、酵母增殖和发 酵副产物的形成逐渐停止。原因是溶解在啤酒 中CO2量在不断增加。
二、发酵副产物的形成和分解
发酵副产物可分为以下两类： • Hale Waihona Puke Baidu青味物质(双乙酰、醛、硫化物)：这些物质赋予啤酒
计算而得。 真正发酵度：将酒液中的酒精和二氧化碳蒸发后，
再用水补充至原来体积，测定其浓度再计算 而得。 真正发酵度=外观发酵度×0.819
影响发酵中转化速度的因素
(1)麦汁特性：发酵速度首先取决于麦汁中冷凝固物和热 凝固物的分离程度、麦汁通风情况以及麦汁组成是否 符合酵母要求。
(2)发酵温度：酒精发酵速度随着温度上升明显加快，而 低温下发酵速度会减慢。
温度对酵母分解双乙酰的影响
-乙酰乳酸和联二酮与发酵周期的关系
-乙酰乳酸和联二酮与啤酒外观发酵度的关系
发酵总结
■双乙酰(联二酮)的含量是啤酒成熟的标志。随着主酵期和
后熟期的缩短，检查双乙酰含量的重要性也在不断增加。 ■ -乙酰乳酸必须迅速转化为联二酮。为此需快速发酵至 接近最终发酵度；低pH值；酵母添加后要避免吸氧，主酵 和后熟要在较高温度下进行(下面发酵工艺中，直至18℃)。 ■后熟需要有活力和有生命力的酵母细胞。通过有效措施 防止酵母沉降。具备一定浓度有活力的酵母细胞十分重要。 ■成熟啤酒的双乙酰总量(连二酮和前驱体)的标准值为 0.1mg/L以下。
啤酒酿造工艺学
何国庆主讲
2013年夏学期
第五章 啤酒发酵
为使麦汁向啤酒转化，麦汁中所含的糖分必 须被酵母中的酶发酵成乙醇和二氧化碳。在这个 转变过程中，也形成了对啤酒口味、香味及其它 特性有重要影响的发酵副产物。这些副产物的形 成和部分分解与酵母的新陈代谢密切相关，因此 要引起注意。
主酵、后酵和过滤 (1)发酵池 (2)后酵罐 (3)锥形罐 (4)过滤机 (5)高温瞬时杀菌机
联二酮的还原
形成的联二酮只能借助酵母细胞被进一 步分解，以减少对啤酒口味的不利影响。联 二酮的分解通过还原进行： -乙酰乳酸→双乙酰 （氧化过程） 双乙酰 → 乙偶姻(3-羟基-2-丁酮) → 丁二醇
促使双乙酰还原
• 发酵期间酵母活力。（10倍） • 主酵期分解能力恒定，后酵期下降。 • 不同酵母菌种的还原能力区别不大 • 温度 • 后酵期酒液中的酵母浓度 • 促进或阻碍酵母与酒液的接触 • 防止酵母沉降 • 加高泡酒
(3)酵母量：酵母细胞和麦汁之间的接触面积对于物质转 化来说非常重要。接触面积随酵母细胞浓度的增加而 扩大。酵母量用细胞数／mL表示。酵母细胞数在生长 最旺盛阶段可达(3～4)×107个／mL，在某些工艺中甚 至可达108个／mL。酵母接种量一般为2×107个酵母细 胞/mL麦汁，约0.6～0.7L浓酵母泥/hL麦汁。
主酵和后酵期间发酵副产物的浓度变化 a)芳香物质 b)生青味物质
（一）双乙酰(联二酮)
联二酮被视为啤酒成熟度的标志
双乙酰： 2,3一戊二酮：
O H3C C
O H3C C
O C CH3
O C C2H5
双乙酰是最主要的生青味物质。其含量超过味阈值时 会导致啤酒口味不纯、有甜味直至馊饭味，浓度高时会使 啤酒具有奶油香味。由于戊二酮以相同的方式影响着啤酒 质量(以较高味阈值影响啤酒口味)，所以称它们为联二酮， 因为这两种联二酮物质都有邻位双羰基。