乳酸菌在啤酒发酵中的酸化作用

乳酸菌在啤酒发酵中的酸化作用

摘要:本文以啤酒的发酵的相关步骤和乳酸菌特性、酸化技术在啤酒酿造中的应用进行了综述，利用乳酸菌对啤酒生产糖化过程进行生物酸化，不仅可降低麦汁和糖化醪的pH值、增强酶活、提高生物稳定性，而且有利于降低成本、改善啤酒的质量，生产出优质绿色的啤酒，还介绍乳酸菌的检测方法以及对啤酒发酵后期的污染问题应对措施。

关键词:啤酒乳酸菌发酵酸化

啤酒就是啤酒酵母在生命活动之中所产生的产物，相关过程有麦芽的生产，麦汁的糖化及发酵等。啤酒酿造糖化阶段，主要酶最适pH值分别为：p一葡聚糖酶pH4．5．8，旺一淀粉酶pH5．6-5．8，3-淀粉酶pH5．4-5．8，羧基肽酶pH5．2，而糖化醪的pH值在5．7～5．75之间，高于发挥最佳酶解的pH值5．4。为降低pH 值，一般工厂中都通过添加无机酸(如盐酸、磷酸)或有机酸(如食用乳酸)来调酸。但盐酸和磷酸的[HI解离度大，会使醪液和麦汁pH值波动较大。食用乳酸等有机酸用量大，成本高，且乳酸中残留的一些杂质会影响啤酒质量。乳酸菌的生物酸化技术是指以非腐败的乳酸菌为菌种，以未添加酒花的过滤后的头道麦芽汁为培养基发酵产生的乳酸来调节糖化过程中糖化醪和麦汁的pH值，以满足啤酒酿造的需要，无需额外加酸[4]。啤酒生产中乳酸菌污染是最常见和最严重的，但像类似于德氏乳酸杆菌的非啤。

酒污染菌在麦汁煮沸时就可被杀死，而且它们对酒花苦味物质极为敏感，一旦添加了酒花，就会死亡。此技术符合开发绿色啤酒的趋势，生产的啤酒色浅，口感圆润，抗氧化能力强，发酵度和含氮量较高，生产成本低，可极大地提高市场竞争力，因此在啤酒酿造中具有很大的应用意义。

1生物酸化中的乳酸菌特性

乳酸菌种类繁多，可以降低环境中的pH值和氧化还原电位，形成不利于有害菌的生存环境，赋予食品特殊的香味和风味，甚至分泌出抗菌活性物质[9]，被广泛应用于发酵食品等行业，尤其在啤酒酿造中越来越受到关注。

用于啤酒生物酸化技术的乳酸菌菌种要易于分离、纯化和培养，在不含酒花的麦芽汁环境中能很好地生长，产乳酸量高，不生成双乙酰、胺类物质及其他影响啤酒风味与口味的不利成分；乳酸菌自身还应含有可分解淀粉等物质的酶系，充分利用麦汁中可利用的一切物质，防止与抑制其他杂菌的生长，而且应对酒花苦味物质极为敏感，一旦添加了酒花就会死亡，在麦汁煮沸时可被杀死等[2]。在生物酸化技术中使用的乳酸菌主要有植物乳杆菌(LactobacillUSplantarum)、德氏乳杆菌(Lactobacillusdelbrueckii)、乳酸乳杆菌(Lactobacillus lactis)、短乳杆菌(LactobacillusBrevis)等[2]。

2乳酸菌生物酸化技术

生物酸化技术应用于啤酒生产中，主要应用在麦汁制备阶段，通过酸化麦芽、糖化醪和麦汁可以降低pH值，增加主要酶（β-葡聚糖、蛋白酶）的活性，这样

可以促进β-葡聚糖的水解，提高过滤速度；加快蛋白质水解，增加可溶性氮含量。另外，乳酸菌还可分泌抗菌物质，提高生物稳定性，从而提高啤酒的质量[9]。应用乳酸菌的生物酸化技术调节啤酒生产过程中的pH值，可分为酸化麦芽和酸化麦汁2方面。

2.1乳酸菌酸化麦芽的研究

乳酸菌酸化麦芽是将麦芽或其他来源的乳酸菌接种于未加酒花的麦汁中,因为酒花苦味酸对乳酸菌有抑制作用，其抑菌效果受pH、金属离子浓度的影响。抑菌机理是其作为离子载体，使细胞外的质子转入到细胞内降低胞内pH值，膜内外的pH差消失，从而使该细胞生长被抑制[12]。其中,德氏乳杆菌能很好地适应未加酒花的麦汁的生长环境,生长速度快,基本只产L-乳酸,很少生成双乙酰、胺类物质其他影响啤酒风味与口味的不利成分。此外该菌种还能适应较高温度的生长环境,利于乳酸菌更旺盛地生长繁殖,达到产酸快、多产酸的目的,是理想的麦汁酸化菌种[15]。

在适宜的条件下发酵制得乳酸菌培养液，用培养液浸泡绿麦芽或干麦芽，然后干燥，最后利用酸麦芽在糖化投料中进行配比使用，使醪液、麦汁的特性与组成得以改善。乳酸菌酸化麦芽可以促进β-葡聚糖水解，而β-葡聚糖是否降解充分是影响成品啤酒质量的关键。未降解的β-葡聚糖和多酚类、蛋白质联合作用形成一种浅褐色物质，导致啤酒非生物性浑浊。生物酸化技术可提高麦芽中β-葡聚糖酶活性，大大降低β-葡聚糖含量，使麦芽醪的过滤速度增强，乳酸菌酸化麦芽可以提高可溶性氮含量，而可溶性氮含量的提高可以赋予啤酒醇厚丰满的口感并改善啤酒的泡持性。乳酸菌本身能分泌一定量的分解淀粉、蛋白质和葡聚糖等物质的酶类，在酸化麦芽时能提供额外的水解酶。利用乳酸菌酸化含50%大麦的麦芽与未酸化的含50%大麦的麦芽相比，结果发现用乳酸菌酸化的麦芽可预防50%大麦的麦芽酶含量减少，从而节约原料成本。

在啤酒酿造过程中，有害微生物特别是霉菌严重影响成品啤酒的质量。如果在麦芽制造过程中加入乳酸菌，其将产生大量乳酸，可降低环境中的pH值和氧化还原电位，形成不利于有害菌的生存环境，改变大麦周围菌群结构；同时分泌少量其他化合物，如某种抗生素多肽类物质，抑制有害菌的生长。

2.2乳酸菌酸化麦汁的研究

生物酸化技术主要应用在麦汁制备阶段

2.2.1酸化工艺麦汁浓度

有实验表明采用不同的原麦汁浓度，20％的接种量，在42℃～45℃下培养24 h测得的数据，麦汁14。P时产酸量最高，其它各项指标也优于12。P和10。P的指标。一般啤酒厂的头号麦汁糖度为14。P左右，因此采用14。P的麦汁来作为酸化菌的培养液较为合适[4]。

2.2.2酸化菌接种量

酸化菌接种量是指酸化菌繁殖罐内旺盛发酵液占加人新鲜麦汁后总发酵液的比例。在42℃～45℃下培养24h的各项指标。接种量不同时各项指标均有差异，接种量越大，产酸量越大[6]。但接种量为30％时最大，接种量50％时次之。双乙酰的量也随接种量的增大而增大，但发酵24h时双乙酰达不到0.8mg/L，这对麦汁及成品啤酒的影响不会很大。考虑到实际生产的可行性，确定接种量为30％。

2.2.3麦汁酸化时间

将酸化菌按30％的接种量接人14。P的麦汁中，于42℃下，保温培养，每隔6 h取出部分酸化液进行酸度测定。结果随着酸化时间的延长，麦汁的酸度明显增