西北农林科技大学食品科学与工程学院任璐、王莹钰、杨沫等人的前期工作表明:在不同的环境胁迫条件下(高渗透压和高乙醇毒性),酵母对8 种氨基酸(Met、Phe、Trp、Arg、His、Ile、Leu、Lys)的同化与发酵性能(麦汁发酵度和乙醇产量)之间呈现显着正相关性(P<0.05),表明这8 种氨基酸可能有助于啤酒酵母适应高浓酿造过程中的环境胁迫。因此,该研究目的是验证这8 种氨基酸在啤酒高浓酿造中对酵母发酵性能的改善作用,为啤酒高浓酿造中优质氮源的选择提供理论支持。
1、 不同氨基酸添加倍数对啤酒高浓酿造过程中酵母生长的影响
在发酵前2 d,悬浮酵母数快速增多,与对照组相比,添加氨基酸的高浓麦汁中悬浮酵母细胞数增加显着。在发酵的第2天悬浮细胞数达到最多,对照组与添加0.5、1、2 倍氨基酸实验组中的悬浮酵母净生长量分别是1.73×107、2.90×107、3.23×107、2.40×107 个/mL,结果表明,氨基酸的添加显着提高了酵母的净生长量,削弱了发酵初期高渗透压对酵母生长的抑制作用。氨基酸的添加对发酵末期酵母活细胞率也产生了显着的影响,在发酵第6天后,对照组高浓麦汁中活细胞率快速降低,而添加氨基酸的高浓麦汁中活细胞率下降较为平缓。在发酵结束时,对照组的活细胞率较低(≤86%),而添加氨基酸的实验组活细胞率仍保持较高(≥91%)。
2、 不同氨基酸添加倍数对麦汁发酵度的影响
与对照组的发酵度相比(80%),添加0.5、1、2 倍氨基酸均可显着提高麦汁发酵度,分别为84%、85%和82%(P<0.05)。导致对照组麦汁发酵度较低的原因为低氮源水平抑制了酵母细胞生长及发酵性能;添加0.5 倍和1 倍氨基酸的麦汁发酵度之间没有显着性差异(P>0.05),而添加2 倍氨基酸的麦汁发酵度显着降低(P<0.05),这是因为高浓度氮源导致了酵母细胞内氮代谢物阻遏效应的发生,影响了细胞对氮源的吸收和利用,从而降低了酵母的发酵性能。
3、 不同氨基酸添加倍数对乙醇产量的影响
高浓麦汁中氨基酸的补充可显着增加乙醇产量(P<0.05),且添加1 倍氨基酸的麦汁发酵得到乙醇产量最多,为13.56%;与对照组相比,添加0.5、1、2 倍氨基酸的麦汁发酵最终乙醇产量分别提高了13%、17%、12%,表明氨基酸的补充可有效改善酵母的代谢,提高细胞的乙醇耐受性。
4、 不同氨基酸添加倍数对FAN消耗的影响
麦汁中添加氨基酸显着增加了酵母对FAN的消耗,可见麦汁中氮源的缺乏是造成高浓酿造发酵度降低的主要原因。对照组和添加0.5、1、2 倍氨基酸组麦汁发酵中总的FAN消耗量分别为448、551、637、514 mg/L,具有显着差异(P<0.05)。其与细胞生长速率和麦汁发酵度之间有显着的正相关性。
5、 不同氨基酸添加倍数对啤酒色值的影响
添加氨基酸高浓酿造稀释后的啤酒色泽依然鲜亮,与青岛纯生啤酒相比,L*值无显着性差异(P>0.05),a*值差异显着(P<0.05);而未添加氨基酸高浓酿造稀释后的啤酒与青岛纯生啤酒相比,L*、a*、b*分别差异显着(P<0.05)。这可能与多酚类物质氧化、酵母对氨基酸代谢等有关。添加1 倍氨基酸酿造而成的啤酒经稀释后ΔE最小,说明其与对照组青岛纯生啤酒的色泽差异最小。
结 论
啤酒高浓酿造中8 种氨基酸的补充可显着提高麦汁发酵度和乙醇产量,促进酵母生长并维持酵母活细胞率,且8 种氨基酸混合物的最适添加量为1 倍。与对照组相比,添加1 倍氨基酸混合物的高浓麦汁发酵中,发酵度提高了6%,乙醇产量提高了17%。添加氨基酸混合物的高浓麦汁发酵而成的啤酒稀释至乙醇体积分数与青岛纯生啤酒一致时,啤酒的色泽依然鲜亮,其中添加1 倍氨基酸高浓酿造而成的啤酒经稀释后ΔE最小,色泽最接近青岛纯生啤酒。本研究为啤酒高浓酿造工业化生产中优质氮源的选择提供理论依据和方法指导。8 种氨基酸分别对啤酒酵母发酵性能的影响,以及8 种氨基酸之间的相互作用将成为下一步的重点研究内容。