啤酒工厂毕业设计----年产15万KL-啤酒工厂的初步设计(6)

乙酰乳酸脱羧酶加入麦芽汁，该酶通过迅速脱羧反应（非氧化反应）将a-乙酰乳酸转化为乙偶姻，它消除所有培养液中的a-乙酰乳酸使其不能国货为双乙酰。这样就会减少双乙酰的生成和双乙酰还原时间，缩短啤酒发酵周期1~3d。a-乙酰乳酸脱羧酶可在发酵一开始加入，也可在清酒罐添加。

加强清洁卫生工作，严格杀菌，定期做好微生物检查，避免杂菌的污染。 采用现代生物技术，利用固定化酵母柱进行后期双乙酰还原，这样既不影响啤酒传统风味，又加快了啤酒成熟，可使整个发酵周期大大缩短。

3.6.6高级醇的形成

高级醇（俗称杂醇油）是啤酒发酵过程中的主要产物之一，也是啤酒 的主要香味和口味物质之一。适量的高级醇能使酒体丰富，口味协调，给人以醇厚的感觉，但如果含量过高，会导致饮后上头并会使啤酒有异味。因此，对啤酒中的高级醇的含量应严格控制。

⑴啤酒中高级醇的来源 啤酒中大约80%的高级醇是在主发酵期间，酵母进行繁殖的过程中形成的，也就是酵母在合成细胞蛋白质时形成。根据啤酒酵母对氨基酸的同化模式，形成高级醇的代谢途径有两方面。

降解代谢途径 又名埃尔利希(Ehrlish)代谢机制, 此代谢途径中,高级醇由氨基酸形成,其代谢过程包括: a氨基酸被转氨为α-酮酸;

b酮酸脱羧成醛(失去1个碳原子); c醛还原为醇;

氨基酸与醇类生物合成的关系见图

合成代谢途径.由糖类提供生物合成氨基酸的碳骨架在其合成中间阶段,形成了α-酮酸中间体,由此脱羧和还原,就可形成相应的高级醇。

糖代谢生物合成氨基酸RCH2OH(高级醇)。如果麦芽汁中的蛋白质分解不足，可加速糖类合成高级醇。

啤酒中高级醇阀值及其对啤酒风味影响。

高级醇含量超过100mg/L会使啤酒口味和喜爱程度明显变差,啤酒中的高级醇含量标准值为:

下面发酵啤酒:60~90mg/L 上面发酵啤酒:>100mg/L

以下面发酵的淡色啤酒为例,其高级醇口味阀值及正常含量波动范围 醇类名称 风味特点 阀值/(mg/L) 正常含量/(mg/L) 正丙醇 乙醇味、酸涩味 50 5.0~20.0 异丁醇 乙醇味 75 5.0~7.0 活性异戊醇 甜味、水果香味 75 8.0~35.0 异戊醇 甜味、香蕉味、醇味 70~75 25.0~75.0 2，3-丁二醇 发霉味 100 0.2~3.0 β-苯乙醇 甜味、玫瑰香味 100 3.0~45.0 色醇 不愉快苦味 1.0 0.1~1.0 不愉快苦味、酚味 10 1.0~3.0 总高级醇 100 40~150

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L-亮氨酸 ——→ α-酮基异己酸——→异戊醛——→异戊醇 ↑

α-酮基→β-羧基-异己酸 ↑

β-羟基-β-羧基-异己酸 ↑

L-缬氨酸—→α-酮基异戊酸—→异丁醛—→异丁醇 ↑

α，β-二羟基异戊酸 ↑

α-乙酰乳酸 ↑

D-葡萄糖—→丙酮酸→乙醛→乙醇 β-羟基-β-羧基丁酸 ↓

α-羟基-β-羧基丁酸 ↓

α-酮基→β-羧基丁酸 ↓

L-苏氨酸→α-酮基丁酸→丙醛→丙醇 ↓

α-乙基-α-羟基丁酸 ↓

α，β-二羟基-β-甲基丁酸 ↓

L-异亮氨酸→α-酮基-β-甲基戊酸→β-甲基丁醛→2-甲基-1-丁醇 氨基酸和醇类生物合成途径间的关系

正丙醇、异丁醇、戊醇等含量过高会使啤酒产生不良风味，饮后易“上头”。 异戊醇有甜味、香蕉芳香味和醇味。啤酒酿造工艺不同，麦芽汁组分也不同；酵母菌株不同，酿制的啤酒异戊醇含量也不同，因此不同地区生产的啤酒风格各异。但超过口味阀值，就会产生明显的杂醇油味，饮后就有头痛头昏的感觉。

β-苯乙醇，是一个芳香族高级醇，给人有一种郁闷的玫瑰花香。苯乙醇含量高，会使啤酒生产玫瑰花香，但不高时，会同其他醇类发生加合作用时，对口味的影响增强。

色醇给人以微苦和轻微的苯酸味， 醇有似苯酚的气味和强烈的胆汁苦，含量超过阀值时，会使啤酒产生不愉快的后苦味。

适量的高级醇赋予啤酒饱满的口感，含量过高产生溶剂味且对人体将康不利。

啤酒中高级醇和酯类有不同比例，对啤酒风味有不同的影响，在正常的情况下，酯类总量与高级醇相协调。若高级醇相对含量较高，则回味不协调，啤酒就会有一种玫瑰芳香味，若比例过小酯类相对比例高，啤酒易出现酯香味，也会影响啤酒的正常风味。 a.影响高级醇形成的因素

菌种的影响。不同的啤酒酵母菌种，高级醇的生成量差异很大。在同等发酵

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条件下，有些酵母菌株产生高级醇的含量达200mg/L,而絮状酵母高级醇的生成量在50~120mg/L,但当酵母变异后成为呼吸缺陷型时,酵母高级醇生成量也会升高。

酵母接种量的影响。酵母接种量对高级醇生成量的影响目前说法不一，但大多数认为影响幅度较小。一般认为，酵母添加量小，酵母增殖后的酵母多，有利于高级醇的生成。若提高酵母添加量，降低酵母细胞倍数有利于高级醇的含量，但只有酵母添加量提高到一定倍数时(如4倍),高级醇的生成量才会显著降低。

酵母增殖的影响。高级醇是酵母增殖、合成细胞蛋白质时的副产物，酵母增殖倍数越大，形成的高级醇就越多。为了使啤酒中的高级醇的含量不宜过高，酵母的增殖倍数以控制在3~4倍较好，即接种酵母在(1.2~1.8)×107个。同时酵母生产代谢受到抑制时，中间代谢产物会多一些，高级醇产生量高。在发酵过程中，保证酵母正常顺利地生长繁殖代谢，有利于高级醇的含量的降低。随着接种温度的提高(>8℃)，高级醇的生成量会有所增加；反之则降低。

麦芽汁组分与浓度的影响。麦芽汁是酵母生长繁殖代谢所需的氮源和碳源，其组分的状况对高级醇的生成量影响很大。麦芽汁中的α-氨基氮(α-氨基氮)是酵母同化的主要氮源。适量的α-氨基氮可促进酵母繁殖，生成适量的高级醇，α-氨基氮含量过低时，酵母就通过糖代谢途径合成自身必需的氨基酸，合成细胞蛋白质。当缺乏合成能力时，就会由丙酮酸形成高级醇。当α-氨基氮含量过高时，氨基酸脱羧会形成高级醇。同时，若麦芽汁中缺乏镁离子、泛酸等营养物质。酵母生长受到影响，高级醇的生成量也会发生变化。因此应当确保麦芽汁中含有酵母生长所需要的镁离子、泛酸等营养物质，11~12°P麦芽汁α-氨基氮的含量一般控制在160~180mg/L为宜，此时即能保证酵母繁殖发酵还原双乙酰的正常进行，又能使高级醇的含量始中。

高级醇的生成量还与麦芽汁浓度有关，随着麦芽汁中可发酵性糖含量的增加，酵母的发酵程度也相应地加剧，从而导致高级醇的生成量也随着增加，因此用过高浓度的麦芽汁生产啤酒并不可去，通常不应高于16°P，最好能控制在10~12°P。

同时，高级醇的生成量与麦芽汁的PH也有关系，一般麦芽汁的PH越高，越有利于高级醇的形成；反之则少。一般要求PH在5.2~5.6。

麦芽汁充氧量的影响

麦芽汁含氧量与酵母的增殖有密切的关系，如麦芽汁充氧不足，酵母增殖缓慢，醪液起发慢，易污染杂菌，从而影响正常的发酵。但充氧过量，酵母增殖迅猛，麦芽汁中可利用的氮会在短时间内被消耗，易造成酵母营养盐缺乏，高级醇的生成量就会增加，因此麦芽汁中的充氧量一般控制在8~10mg/L为宜。

发酵条件的影响。

a发酵方式的影响。发酵方式不同，高级醇的生成量也不相同，一般加压发酵可以抑制高级醇的生成，这可能是压力引起酵母代谢产物的渗透性引起的。搅拌发酵可以促进高级醇的生成，是因为啤酒中的二氧化碳溶入量增加，随着酒液中的二氧化碳浓度的提高，糖发酵及副产物的生成都受到抑制。

b．发酵温度的影响。温度对高级醇的生成有重要的影响，同时发酵温度的改变还会影响到啤酒中高级醇的平衡，从而对啤酒风味构成影响。因为温度高则增强了酵母活性及与酒液的对流，提高了酵母与麦芽汁的接触面积与时间，在其它条件相同的条件下，温度越高，高级醇的生成量也越高。生产中应尽量控制发酵温度在12℃(主酵期)以下,以减少高级醇的生成。

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C．发酵度的影响。酵母在进行代谢时，会同时产生一些高级醇。发酵度高，表明发酵越旺盛，繁殖越快，对含氧物质的要求越多，代谢的糖类物质越多，产生的高级醇含量高。

酵母自溶的影响。主发酵结束，大部分酵母沉积于锥形罐底部，如不及时排放，容易引起酵母自溶，从而导致高级醇含量升高。

贮酒。高级醇的生成主要在主发酵期。只要贮存条件适宜，在贮酒期间其变化幅度很小。瓶装后高级醇一般也保持常数值，但对下酒糖度、贮存条件要严格加以控制。

原料的影响。啤酒中高级醇的含量与麦芽品种、质量优劣有关。因不同地区的大麦品种，其含氮量有较大的差别，其所制成的麦芽或麦芽汁的含氮量也不同。若麦芽汁中的α-氨基氮含量过高，就会通过氨基酸的异化作用即埃尔利希机制形成高级醇；当麦芽汁中的α-氨基氮含量偏低时，麦芽汁中可同化氮消耗后，酵母则通过糖代谢合成必需的氨基酸用于细胞的蛋白质合成，当缺乏合成能源或氨基酸不足时，会导致由酮酸形成高级醇。据报道，使用溶解过度或适度的麦芽会使啤酒有较高的异戊醇含量，而使用溶解不良的麦芽能导致产生较高含量的正丙醇。

b.控制高级醇含量的措施

选用高级醇产生量低的酵母菌株，并适当提高酵母的接种量，可抑制高级醇的生成。

选用蛋白质溶解良好的麦芽，制定合理的糖化工艺，注意蛋白质分解的温度和时间，确保麦芽汁中α-氨基氮含量在180mg/L 20mg/L。

调整发酵工艺，降低麦芽汁冷却温度和酵母添加温度，控制麦芽汁含氧量，使含氧量在8~10mg/L,降低麦芽汁冷却温度和酵母添加温度,在发酵完毕后,及时排放沉积在发酵罐底部的酵母,防止酵母自溶。

严格控制糖化过程中麦芽汁PH为5.2~5.4，这样可抑制高级醇的生成量，又能适应糖化过程中各种水解酶类的作用，所以在整个糖化过程中必须严格控制和调节PH.

为加快发酵速度缩短酒铃，进行搅拌发酵使酵母与麦芽汁和氧之间充分接触，加快发酵速度则有利于高级醇的形成。所以从啤酒质量方面考虑，生产中要慎重采用。

加压发酵，压力在0.08~0.2MPa发酵，抑制了酵母的繁殖，高级醇的生成量相对减少。

3.6.7酯类的形成

酯类在啤酒中的含量很少，但对啤酒的风味影响很大。酯类大部分是在主发酵期形成的，尤其是在酵母繁殖旺盛期生成量较大，在后熟期形成量较少。 酯类是由酰基辅酶A(RCO．SCoA)和醇类缩合而成。泛酸盐对酯的形成有促进作用。

R1CO．SCoA+R2OH—→R1COOR2+CoA．SH

酰基辅酶A是酯类合成的关键物质，其为高能化合物，可以通过脂肪酸的活化、α-酮酸的氧化以及高级脂肪酸合成的中间产物等途径形成。

辅酶A存在于酵母体内，酯类是脂肪酸渗入酵母细胞内形成的。酯类生成后，一部分透过细胞膜进入发酵液中，一部分被酵母吸附而保留在细胞内，酯被酵母吸附量的多少随酯的相对分子质量增加而增加。

酯类(挥发性酯)是啤酒香味的主要来源之一,啤酒中含有适量的酯才能使啤

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酒香味丰满协调,传统上认为过高的酯含量是异香味,但国外一些啤酒乙酸乙酯的含量大于阀值,有淡雅的果香味,形成了独特风味。 影响酯类含量的因素

酯酶 属于羧酸酯水解酶,由酵母产生,存在于细胞壁膜两侧。酯酶可逆性催化酯的合成与分解，在PH4.5~6.5下有利于酯的合成，低于4.5或大于7.5有利于酯的分解。Mg2+(6~8mmol/L)对酯酶有激活作用。

酰基辅酶A 对酰基辅酶A形成和消耗有影响的因素对酯的生成也有影响。如增加麦芽汁氮源、泛酸盐、硫辛酸、Mg2+等将有利于酰基辅酶A的合成，也有利于酯的合成。但生物素、Ca2+、砷酸盐的含量增加可以抑制酰基辅酶A的合成。 酵母菌种 不同酵母酯酶活性差别很大，汉逊酵母、球拟酵母、毕赤氏酵母都能形成较多的乙酸乙酯。特别是异常汉逊氏酵母，能以乙醇和葡萄糖为碳源，在有氧条件下氧化形成乙酰辅酶A多，合成的酯类也多。上面酵母比下面酵母产酯多，制成的啤酒香味较大。

发酵温度 主发酵最高温度，对下面啤酒酵母来说，在8~13℃下对酯类的形成影响不大，酯类形成最适温度一般在20~25℃。

麦芽汁浓度和麦芽汁含氮量 麦芽汁浓度不同，麦芽汁中所含营养物质也不同，将会影响酵母的增殖，从而影响酯类的形成。 麦芽汁浓度对酯含量影响 麦芽汁浓度 6.0 10.5 13.0 16.0 酯含量mg/L 乙酸乙酯 4.80 14.40 19.00 27.00 乙酸异戊酯 0.32 0.40 1.20 1.85 采用高浓稀释发酵工艺时，如果用15°P以上浓度发酵，就会使酯生成量增加，稀释后的啤酒会出现明显的酯香味，与传统啤酒风味有一定的区别。

麦芽汁通风 发酵过程中通风、搅拌等会增加酯的含量。

发酵方法 连续发酵比分批发酵形成的酯含量高；主发酵期间加压有利于减少低碳链酯的形成，但高碳链酯类如庚酸乙酯、kui酸乙酯不但不会减少，反而会增加。此类酯的含量在0.1~0.3mg/L时会增加啤酒协调的香味.

贮酒 啤酒在低温贮酒期间由于酯化反应会使啤酒酯含量增加,但由于酯化反应非常缓慢,酯含量的增加很不明显。 3.6.8醛类

啤酒中的醛类来自麦芽汁煮沸中美拉德反应和啤酒发酵过程中醇类的前驱物质或氧化产物。常见的醛类有：甲醛、乙醛、丙醛、异丁醛、异戊醛、糠醛、反-2-壬烯醛等。对啤酒风味影响比较大的是乙醛、糠醛和反-2-壬烯醛。

乙醛主要来自丙酮酸。在丙酮酸脱羧酶作用下，丙酮酸不可逆形成乙醛和CO2。。绝大多数乙醛在乙醇脱氢酶催化下形成乙醇。正常情况下，乙醛在啤酒中的含量只有3.5~15.5mg/L。乙醛的阀值为10mg/L,成熟啤酒乙醛含量小于10mg/L,优质啤酒含量小于6mg/L。当乙醛含量超过10mg/L时啤酒有不成熟口感，呈腐败性气味和类似麦皮不愉快的苦味；乙醛含量超过25mg/L就会有强烈的刺激性辛辣感,也有郁闷性口感。乙醛、双乙酰和H2S构成嫩啤酒的生青味，酵母和麦芽汁污染杂菌(发酵单胞菌)也可增加啤酒中乙醛的含量。利用CO2洗涤可以降低啤酒中乙醛的含量。

糠醛主要是由麦芽和酒花中的酚酸(阿魏酸、香豆酸、芥子酸)在麦芽汁煮沸过程中转化得到，其不能被酵母同化，直接进入啤酒。发酵期间糠醛经脱氢酶还

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