徐春婷 潘煥敏

麒麟啤酒（珠海）有限公司 產品開發(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 產品開發(fā)科

由于工藝調整對啤酒缺陷的改善不徹底，以及達不到對研發(fā)啤酒新品時所要求的差異化，因此考慮引入新型啤酒酵母進行研究，包括了上面和下面酵母。在進行了長達幾年的研究開發(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格。大部分啤酒廠無論是對于產品改善，還是產品研發(fā)，基本上都主要針對工藝進行調整，或者調整原輔料比例或者使用新型酒花，或者調整糖化、發(fā)酵條件，再或者調整過濾度數等達到所要求的口味風格。但不可否認的是，以上各種調整都沒有使用新酵母來的快速、徹底和穩(wěn)定，尤其是對于一些固有的口味缺陷的改善，如高級醇偏高，乙醇偏高，雙乙酰還原偏慢，酒齡偏長，有機酸生成量偏高，酒液風格不夠柔和等，另外，新產品的研發(fā)也可以考慮使用風格特殊的酵母，達到與現(xiàn)有啤酒風格迥異，有足夠差異化的目的。

不過，正因為新酵母可以帶來如此眾多的好處，所謂高回報必然伴隨著高風險，新酵母的引入和評估就顯得十分重要和謹慎了。本文就如何引入新酵母及如何評估新酵母給出了一些應用經驗，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，與當時啤酒銷量逐漸上升有關。對于導致啤酒上頭的原因，國內啤酒行業(yè)已研究多年，基本理論是認為酵母在發(fā)酵過程中產生的高級醇類副產物是導致上頭的最主要原因，這些物質包括總高級醇、乙醛和一些酯類物質等。這些副產物的生成量與諸多因素相關，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，高級醇生成量差異高達50%～100%。

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

另外，廣東啤酒市場競爭激烈，市場對啤酒口味的要求不斷提升，通過開發(fā)新酵母，提升啤酒品質也是提升產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

考慮到減少上頭是主要目的，因此較少的高級醇生成量是首要目標，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，雙乙酰還原時間≤14天，酒齡≤18天，其他理化指標需符合國標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)酵結束降溫至0℃時，懸浮酵母數≤10百萬個/ml，酵母回收量至少滿足下一代2個罐的使用。

●高級醇生成量：三醇（異戊醇、正丙醇、異丁醇）之和目標：70±5ppm，乙醛目標：≤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：18±2ppm。

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

3.引入&評估新酵母流程

3.1 引入新酵母流程

出售酵母的機構分布廣泛，項目開始時可先由網絡查詢?yōu)橹鳎缓笸ㄟ^參加一些學術交流或會議，盡量收集這方面的信息。另外，海外的菌株可能涉及報關的問題，最好規(guī)避，否則到貨期無限延長。

3.2 評估新酵母流程

常規(guī)實驗室擴培完成后，取得2000ml擴培液，即進入小試車間擴培階段。小試車間擴培階段包括30L和300L階段，取得足量的回收酵母后進入正式的工藝測試階段。

實驗室擴培條件：

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

車間擴培條件：

連續(xù)3代發(fā)酵工藝：

成品：12度成品進行理化全分析、GC分析、感官品評等，各數據均以連續(xù)3代的平均數為準。

4.研發(fā)結果

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學院（Siebel Institute of Technology ）

4.2.3 美國Whitelas實驗室(White Labs，Inc.)

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

4.2.5 德國杜門斯學院V.I.S.P.Dr.Wolfgang Stempfi

4.2.6 德國柏林啤酒釀造學院（VLB）

4.2.7 江南大學生物工程學院

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 菌株評估結果

關鍵指標達標結果表

4.3 部分菌落及細胞形態(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；細胞形態(tài)則稍有不同，多為圓形、卵圓形，梨形等。另外，細胞內容物有時也是特征之一。

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)的菌株進行展示，如下圖。

5.結果討論

本研究時長近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)酵性能強于現(xiàn)行酵母，雙乙酰還原快，沉降優(yōu)良，香氣清新，GC數據良好，尤其乙醛達到優(yōu)秀水平，口味接近現(xiàn)行酵母，但更加柔和，有回甘。選擇該酵母最后進入下一步的中試。

另外，在新酵母開發(fā)項目過程中有部分心得與諸位同行共享：

a)新酵母的性能指標目標在項目開展前應做詳細的探討和規(guī)定，充分考慮現(xiàn)行生產的要求及新產品研發(fā)的需要。另外，對于GB4927國標要求的各項理化指標也要全部符合。

b)引入酵母前期咨詢&技術溝通以郵件和電話形式為主，需留下記錄。并要求機構盡量提供盡可能詳細的菌株資料，越詳細越好。另外，保種前需要對菌株進行活化。前期咨詢&技術溝通非常重要，因為很有可能菌株并不是需要的類型，對于這點的控制，最好能要求對方提供該菌株的試釀數據，單單只是上面或下面菌株，或者再加上適合釀造的溫度（這個溫度范圍往往都十分寬廣）都是遠遠不夠的。對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數據等，均可以對出售酵母的機構提出要求。

c)感官品評時所采用的現(xiàn)行酒液，應當使用與新酵母相同的同一套設備釀造，以消除設備系統(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指標方面均可達標，但感官風味達成難度較高。這與現(xiàn)行的酵母風味良好有關。對于雖然不達標但也較為接近目標的菌株可做進一步的研究，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，對菌株做深層次的研究開發(fā)。

e)引入酵母項目在前期溝通方面可能需要大量的時間，因此導致項目時間較長，甚至可能長達幾年。在這方面，開展項目前就要做好時間方面的預算。

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

除此以外，本文還就如何引入新酵母及如何評估新酵母給出了一些應用經驗，以供同行借鑒。主要內容包括：引入酵母流程、評估酵母流程、酵母來源機構以及菌株評估的結果等。