神奇的酵母世界,等待严谨的智慧灵光去探寻。
关乎科学认识,更关乎微妙灵巧的心灵。
朋友们,跟着小编一起亲近啤酒,去读懂,去透视神奇的“酵母絮凝”世界吧!
(酵母絮凝)
絮凝性是啤酒酵母的一个重要特性,指酵母从啤酒中由悬浮状态聚集成团并快速沉降的现象。絮凝性的强弱表现在沉降速度和沉积程度,关系到啤酒的发酵周期、发酵度、双乙酰的生成和还原以及成品啤酒的风味。
1. 酵母絮凝沉降的机理
啤酒酵母细胞壁上有一种特定的表面蛋白(絮凝素)可与相邻酵母细胞壁上的甘露糖残基之间专一性结合引起酵母的絮凝,钙离子起到助凝剂的作用,可以促进这种特异性结合,促进酵母絮凝。
凝集素和甘露糖残基是酵母实现絮凝的必要因素,钙离子是促进因素。甘露糖残基普遍存在于酵母细胞壁表面,那么凝集素存在与否就是酵母能够絮凝的关键因素。
当发酵液中游离的甘露糖含量较多时,竞争性地占据了凝集素的结合位点,凝集素便不与细胞壁上的甘露糖残基相结合,酵母絮凝性也会抑制。
2.酵母絮凝的直接影响因素
纯培养的酵母细胞群体有相同的遗传基因特性,完全保留了本身的絮凝和发酵特性。如果在啤酒酿造过程中的酵母絮凝的特性发生了变化,大多是酵母自身生理特性和外界环境条件的因素引起,并非来自酵母遗传因素。
2.1 凝集素的合成
凝集素的合成受一个庞大的基因家族调控的,最著名的是FLO1,还有FLO2、FLO4、FLO5、FLO9等。当絮凝素基因活跃,絮凝素形成,酵母絮凝较容易发生。
基因家族调控因子很多,调控程序也比较复杂。麦汁中糖的种类和浓度在一定程度上抑制凝集素的合成。
根据酵母细胞的糖抑制图谱,可以分为两种类型:FLO1型只能被甘露糖抑制;NewFLO型被甘露糖、葡萄糖、麦芽糖、蔗糖,不能被半乳糖抑制。艾尔酵母多属于FLO1型,拉格酵母多属于NewFLO型。
不同浓度的糖对NewFLO型酵母菌的絮凝性均有抑制作用,且随着浓度的降低而减弱。啤酒发酵后期,当阻碍絮凝蛋白与细胞表面甘露糖残基结合的葡萄糖、甘露糖、麦芽糖等糖分被消耗殆尽时,絮凝现象就很自然的发生了。
2.2 无机离子
钙离子辅助稳定凝集素的活力构象,是酵母絮凝最有效且必不可少的促进剂,镁离子、锰离子、锌离子对絮凝有促进作用。当麦汁中Ca2+含量大于30mg/L时促进酵母的絮凝。而钾离子、钠离子、钡离子、铅离子作为钙离子的竞争性抑制剂对絮凝起抑制作用。
2.3 酵母添加量
掌握好酵母添加量对于保持酵母菌种的优良性状和保证啤酒发酵的顺利进行至关重要。添加量过多,麦汁中α-N迅速被同化,后期缺乏营养,酵母处于饥饿状态,易老化、死亡;加量过少,启发慢,易染菌而且酵母增殖倍数大,形成过多高级醇。就接种干酵母而言,艾尔酵母的初始接种量一般为:4~6*106/ml,拉格酵母的接种量一般是:8~12*106/ml。
2.4 酵母菌龄
小的酵母细胞通常比母细胞更加不容易发生絮凝。子细胞个体较小凝集素尚未形成,母细胞不仅会形成凝集素并且通常在繁殖几代后,老一代母细胞表面会变得粗糙,表面褶皱多,导致细胞间更加容易聚集在一起,从而导致絮凝更容易发生。
2.5 酵母回收
啤酒发酵末期,先沉降的酵母多为衰老或死亡酵母,还混有冷凝固物和多种杂质;然后为发酵旺盛期繁殖的强壮酵母、活力和发酵能力最强,凝聚性好;最后多为轻质酵母,活性差、凝聚性不好。回收酵母絮凝状态佳的酵母利于后期传代酵母正常的啤酒酿造。
3.酵母絮凝的其他影响因素
3.1 麦汁的成分和澄清度
麦汁的成分和澄清度影响酵母的絮凝性。酵母繁殖时,麦汁α-N含量低、酵母繁殖速度慢,新生细胞少,或新酵母未正常生长,形成很多小细胞,絮凝性改变。麦汁中混有冷凝固物和多种杂质,他们吸附在酵母细胞表面,使酵母的物质交换表面变小,进而使酵母性能退化,改变其凝聚性。
3.2 温度
温度包括主发酵温度和后酵温度。
主发酵温度控制非常关键,温度过低,酵母繁殖速度慢,起发慢,易染菌;温度过高,酵母繁殖速度过快,使啤酒口味变淡、副产物多,加速菌种退化,改变其凝集性。
后酵温度对絮凝的影响具有较强的菌株依赖性,在较高的温度表现絮凝分散的特性,少部分菌株0℃絮凝最佳。工业用菌株的絮凝行为随温度的变化更为显著。
3.3 pH
pH能影响酵母细胞表面带电的状态从而影响到酵母细胞间的相互碰撞几率,对絮凝产生影响。最适pH值为4.2~4.7时,接近酵母蛋白质的等电点,有利于酵母发生凝集。
3.4 CO2
发酵后期产生的二氧化碳气泡减少,对已经形成的酵母絮块的冲击程度也会越来越低,絮凝速度也会逐渐加快。
3.5 微生物污染
啤酒酿造过程中如果感染了野生酵母或细菌,会影响酵母的代谢,可能导致自溶,影响啤酒酵母的絮凝性。
4.总结
酵母的絮凝性是一个遗传因素和外部环境因素共同作用的结果,认识这些潜在的影响因素,对于啤酒酿造过程提前絮凝或者延迟絮凝的解决具有重要的意义。
附:安琪啤酒酵母絮凝性等级
拉格酵母BF16:★★★★★
英式艾尔酵母CN36:★★★★★
英式艾尔酵母CY115:★★★★★
小麦酵母WA18:★★★★
经典艾尔酵母Classic:★★★★
比利时艾尔酵母CS31:★★★
赛松酵母S129:★★★
小麦酵母W38:★★