淺談啤酒酵母的研發(fā)

徐春婷 潘煥敏

麒麟啤酒（珠海）有限公司 產(chǎn)品開發(fā)科

淺談啤酒酵母的研發(fā)

徐春婷 潘煥敏

麒麟啤酒（珠海）有限公司 產(chǎn)品開發(fā)科

由于工藝調(diào)整對(duì)啤酒缺陷的改善不徹底，以及達(dá)不到對(duì)研發(fā)啤酒新品時(shí)所要求的差異化，因此考慮引入新型啤酒酵母進(jìn)行研究，包括了上面和下面酵母。在進(jìn)行了長達(dá)幾年的研究開發(fā)后，最終發(fā)現(xiàn)了一株符合要求的下面酵母菌株。

啤酒 新酵母 開發(fā)前言：眾所周知，啤酒酵母是啤酒的靈魂，決定了啤酒最終的口味風(fēng)格。大部分啤酒廠無論是對(duì)于產(chǎn)品改善，還是產(chǎn)品研發(fā)，基本上都主要針對(duì)工藝進(jìn)行調(diào)整，或者調(diào)整原輔料比例或者使用新型酒花，或者調(diào)整糖化、發(fā)酵條件，再或者調(diào)整過濾度數(shù)等達(dá)到所要求的口味風(fēng)格。但不可否認(rèn)的是，以上各種調(diào)整都沒有使用新酵母來的快速、徹底和穩(wěn)定，尤其是對(duì)于一些固有的口味缺陷的改善，如高級(jí)醇偏高，乙醇偏高，雙乙酰還原偏慢，酒齡偏長，有機(jī)酸生成量偏高，酒液風(fēng)格不夠柔和等，另外，新產(chǎn)品的研發(fā)也可以考慮使用風(fēng)格特殊的酵母，達(dá)到與現(xiàn)有啤酒風(fēng)格迥異，有足夠差異化的目的。

不過，正因?yàn)樾陆湍缚梢詭砣绱吮姸嗟暮锰帲^高回報(bào)必然伴隨著高風(fēng)險(xiǎn)，新酵母的引入和評(píng)估就顯得十分重要和謹(jǐn)慎了。本文就如何引入新酵母及如何評(píng)估新酵母給出了一些應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，以供同行借鑒。

1.研發(fā)背景

公司從2003-2004年開始逐漸出現(xiàn)啤酒上頭投訴，與當(dāng)時(shí)啤酒銷量逐漸上升有關(guān)。對(duì)于導(dǎo)致啤酒上頭的原因，國內(nèi)啤酒行業(yè)已研究多年，基本理論是認(rèn)為酵母在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的高級(jí)醇類副產(chǎn)物是導(dǎo)致上頭的最主要原因，這些物質(zhì)包括總高級(jí)醇、乙醛和一些酯類物質(zhì)等。這些副產(chǎn)物的生成量與諸多因素相關(guān)，例如：酵母菌株、發(fā)酵溫度、接種量、麥汁充氧量、釀造濃度、發(fā)酵程度等等，其中影響最大的就是酵母菌株，高級(jí)醇生成量差異高達(dá)50%～100%。

與當(dāng)時(shí)市面上的某品牌的主流產(chǎn)品比較，我們發(fā)現(xiàn)二者之間的確存在相當(dāng)大的差異，而這樣大的差異（總醇相差23ppm），只是單純通過調(diào)整工藝，諸如降低發(fā)酵溫度、降低釀造濃度、降低充氧量等常規(guī)手段是無法達(dá)成的。如下表所示：

另外，廣東啤酒市場競爭激烈，市場對(duì)啤酒口味的要求不斷提升，通過開發(fā)新酵母，提升啤酒品質(zhì)也是提升產(chǎn)品競爭力的有效途徑。

現(xiàn)行12度 競品12度 差值乙醛ppm 4.79 6.37 -1.62總醇ppm 92.58 69.39 23.19總酯ppm 20.77 17.45 3.32

2.研發(fā)目標(biāo)

考慮到減少上頭是主要目的，因此較少的高級(jí)醇生成量是首要目標(biāo)，其次要兼顧口味、發(fā)酵性能、凝聚性等的要求。

●發(fā)酵性能：真正發(fā)酵度64～68%，穩(wěn)定發(fā)酵至少3代。11℃+15℃發(fā)酵條件下，12度成品酒精可控制在5.0±0.3%vol，雙乙酰還原時(shí)間≤14天，酒齡≤18天，其他理化指標(biāo)需符合國標(biāo)GB4927的要求。

●酵母活力：3代后回收酵母活力≥90%。

●酵母凝聚性：發(fā)酵結(jié)束降溫至0℃時(shí)，懸浮酵母數(shù)≤10百萬個(gè)/ml，酵母回收量至少滿足下一代2個(gè)罐的使用。

●高級(jí)醇生成量：三醇（異戊醇、正丙醇、異丁醇）之和目標(biāo)：70±5ppm，乙醛目標(biāo)：≤4ppm，五酯（乙酸乙酯、乙酸異戊酯、甲酸乙酯、辛酸乙酯、己酸乙酯）之和目標(biāo)：18±2ppm。

●感官風(fēng)味：酒液無異雜味，無刺激感、上頭感，口感柔和，香氣清新，與現(xiàn)行酒液風(fēng)格接近，但喜好度更高。

3.引入&評(píng)估新酵母流程

3.1 引入新酵母流程

出售酵母的機(jī)構(gòu)分布廣泛，項(xiàng)目開始時(shí)可先由網(wǎng)絡(luò)查詢?yōu)橹鳎缓笸ㄟ^參加一些學(xué)術(shù)交流或會(huì)議，盡量收集這方面的信息。另外，海外的菌株可能涉及報(bào)關(guān)的問題，最好規(guī)避，否則到貨期無限延長。

3.2 評(píng)估新酵母流程

常規(guī)實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)培完成后，取得2000ml擴(kuò)培液，即進(jìn)入小試車間擴(kuò)培階段。小試車間擴(kuò)培階段包括30L和300L階段，取得足量的回收酵母后進(jìn)入正式的工藝測(cè)試階段。

實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)培條件：

擴(kuò)培條件 說明30L階段將4*500ml擴(kuò)培液全部倒入60L擴(kuò)培罐中。麥汁：全麥11度 溫度：20℃左右時(shí)間：48hr 充氧：連續(xù)不間斷充氧受設(shè)備條件所限，該擴(kuò)培罐無制冷夾套，只能選擇常溫?cái)U(kuò)培300L階w將30L擴(kuò)培液全部打入發(fā)酵 罐控溫進(jìn)行0代發(fā)酵麥汁：全麥11度 溫度：16℃時(shí)間：糖度＜3度，芽生率為0時(shí)，降溫回收酵母充氧：連續(xù)不間斷充氧回收酵母前檢測(cè)懸浮酵母數(shù)需低于＜10×106個(gè)/ml才進(jìn)行回收操作

車間擴(kuò)培條件：

連續(xù)3代發(fā)酵工藝：

成品：12度成品進(jìn)行理化全分析、GC分析、感官品評(píng)等，各數(shù)據(jù)均以連續(xù)3代的平均數(shù)為準(zhǔn)。

4.研發(fā)結(jié)果

4.1 酵母來源

4.1.1 日本麒麟釀造研究所（Kirin Brewery Company,Co.Ltd.）

4.2.2 美國Siebel學(xué)院（Siebel Institute of Technology ）

4.2.3 美國Whitelas實(shí)驗(yàn)室(White Labs，Inc.)

4.2.4 德國慕尼黑理工大學(xué) 生命科學(xué)院(Yeastservice weihenstephan)

4.2.5 德國杜門斯學(xué)院V.I.S.P.Dr.Wolfgang Stempfi

4.2.6 德國柏林啤酒釀造學(xué)院（VLB）

4.2.7 江南大學(xué)生物工程學(xué)院

4.2.8 拉曼公司 拉曼啤酒事業(yè)部

4.2.9 安琪酵母股份有限公司

4.2.10 美國Wyeast laboratories Inc.

4.2 菌株評(píng)估結(jié)果

關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)標(biāo)結(jié)果表

4.3 部分菌落及細(xì)胞形態(tài)圖片

不同的酵母巨大菌落形態(tài)有明顯不同，區(qū)別主要在頂端、表面濕潤及光澤程度等；細(xì)胞形態(tài)則稍有不同，多為圓形、卵圓形，梨形等。另外，細(xì)胞內(nèi)容物有時(shí)也是特征之一。

本研究為凸顯巨大菌落形態(tài)，采用稀釋涂布法，25℃培養(yǎng)7天，然后拍攝巨大菌落。細(xì)胞形態(tài)則挑取少許制水片觀察并拍照。

選取了有明顯特征菌落形態(tài)的菌株進(jìn)行展示，如下圖。

5.結(jié)果討論

本研究時(shí)長近5年，最終發(fā)現(xiàn)了一株符合要求的下面菌株，來自德國。發(fā)酵性能強(qiáng)于現(xiàn)行酵母，雙乙酰還原快，沉降優(yōu)良，香氣清新，GC數(shù)據(jù)良好，尤其乙醛達(dá)到優(yōu)秀水平，口味接近現(xiàn)行酵母，但更加柔和，有回甘。選擇該酵母最后進(jìn)入下一步的中試。

另外，在新酵母開發(fā)項(xiàng)目過程中有部分心得與諸位同行共享：

a)新酵母的性能指標(biāo)目標(biāo)在項(xiàng)目開展前應(yīng)做詳細(xì)的探討和規(guī)定，充分考慮現(xiàn)行生產(chǎn)的要求及新產(chǎn)品研發(fā)的需要。另外，對(duì)于GB4927國標(biāo)要求的各項(xiàng)理化指標(biāo)也要全部符合。

b)引入酵母前期咨詢&技術(shù)溝通以郵件和電話形式為主，需留下記錄。并要求機(jī)構(gòu)盡量提供盡可能詳細(xì)的菌株資料，越詳細(xì)越好。另外，保種前需要對(duì)菌株進(jìn)行活化。前期咨詢&技術(shù)溝通非常重要，因?yàn)楹苡锌赡芫瓴⒉皇切枰念愋?，?duì)于這點(diǎn)的控制，最好能要求對(duì)方提供該菌株的試釀數(shù)據(jù)，單單只是上面或下面菌株，或者再加上適合釀造的溫度（這個(gè)溫度范圍往往都十分寬廣）都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。對(duì)于菌株適合釀造何種類型的啤酒，采用的糖化及發(fā)酵工藝，所得到成品的理化及GC數(shù)據(jù)等，均可以對(duì)出售酵母的機(jī)構(gòu)提出要求。

c)感官品評(píng)時(shí)所采用的現(xiàn)行酒液，應(yīng)當(dāng)使用與新酵母相同的同一套設(shè)備釀造，以消除設(shè)備系統(tǒng)誤差。

d)從本公司的研究來看，引入的菌株大部分在發(fā)酵力和GC指標(biāo)方面均可達(dá)標(biāo)，但感官風(fēng)味達(dá)成難度較高。這與現(xiàn)行的酵母風(fēng)味良好有關(guān)。對(duì)于雖然不達(dá)標(biāo)但也較為接近目標(biāo)的菌株可做進(jìn)一步的研究，例如大幅度變更工藝，考察其口味的變化程度及喜好程度等，對(duì)菌株做深層次的研究開發(fā)。

e)引入酵母項(xiàng)目在前期溝通方面可能需要大量的時(shí)間，因此導(dǎo)致項(xiàng)目時(shí)間較長，甚至可能長達(dá)幾年。在這方面，開展項(xiàng)目前就要做好時(shí)間方面的預(yù)算。

f)現(xiàn)代啤酒使用的啤酒酵母隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展易取得性越來越高，但根據(jù)出售結(jié)構(gòu)的不同，每株酵母價(jià)格差異也非常大，從幾百元到幾萬元不等。從本次研究開發(fā)來看，價(jià)格越貴的酵母并非指標(biāo)越好，實(shí)際性能是否符合需求還需要進(jìn)行大量試驗(yàn)。

除此以外，本文還就如何引入新酵母及如何評(píng)估新酵母給出了一些應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，以供同行借鑒。主要內(nèi)容包括：引入酵母流程、評(píng)估酵母流程、酵母來源機(jī)構(gòu)以及菌株評(píng)估的結(jié)果等。