啤酒酵母CBR－3120的發(fā)酵性能研究及風味物質(zhì)的分析*

孫曉璐，張新紅，王明躍

（阜陽職業(yè)技術(shù)學院生化工程學院，安徽阜陽 236031）

啤酒酵母CBR－3120的發(fā)酵性能研究及風味物質(zhì)的分析*

孫曉璐，張新紅，王明躍

（阜陽職業(yè)技術(shù)學院生化工程學院，安徽阜陽 236031）

開展了啤酒酵母CBR－3120的發(fā)酵實驗，隨著發(fā)酵時間的延長，測定其基本發(fā)酵性能、菌體生成情況.實驗表明，菌體在生長60h后發(fā)酵程度最高，吸光度達到3.6.隨后通過氣相色譜儀對其發(fā)酵液中雜醇油含量進行分析，發(fā)現(xiàn)異戊醇、異丁醇、正丁醇含量較高，其中異戊醇的含量在發(fā)酵72h后達到最大值48mg／L.

啤酒酵母CBR－3120；發(fā)酵液；氣相色譜；雜醇油

啤酒中的高級醇是通過發(fā)酵培養(yǎng)基中氨基酸的分解代謝途徑，或者由糖代謝途徑形成了α－酮酸中間體，經(jīng)脫羧、還原后形成相應的高級醇.能產(chǎn)生一定的清香味，但是雜醇油含量過高，對人體就有一定的傷害，是啤酒苦澀味的主要來源之一，這就說明高級醇的含量必須要少量［1］.實驗證明，在稀釋的純酒精溶液中加入一定量的高級醇，有一定清香味，但是雜醇油含量過高，對人體就有一定的傷害，而且還給啤酒的風味帶來邪雜味［2，3］.一般認為正丁醇苦味輕，正丙醇苦味重，異丁醇苦極重，異戊醇微帶甜苦味和澀味，因此，適當?shù)目刂齐s醇油是釀酒行業(yè)中質(zhì)量控制的一個重要理化指標.常規(guī)分析方法只能測出異丁醇和異戊醇，這兩種醇的毒性較大［4］.

本研究對啤酒酵母CBR－3120進行發(fā)酵控制，檢測菌株發(fā)酵程度，并測定發(fā)酵后風味物質(zhì)的種類及含量，為企業(yè)實際生產(chǎn)提供有效參考數(shù)據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料

試驗菌種：啤酒酵母CBR－3120（華潤雪花啤酒阜陽分公司）.

儀器：倒置顯微鏡、高速離心機、721型紫外分光光度計、數(shù)顯恒溫振蕩器、恒溫水浴鍋、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、分析用天平、高效氣相色譜儀.

培養(yǎng)基：大麥汁液體培養(yǎng)基、大麥汁瓊脂糖固體培養(yǎng)基.

1.2 實驗方法

1.2.1 菌種增殖

1.2.1.1 菌種發(fā)酵條件

選取啤酒酵母CBR－3120接種于斜面麥芽汁固體培養(yǎng)基上，28℃恒溫培養(yǎng)24h，得到酵母菌.取斜面菌種接種至含有麥芽汁液體培養(yǎng)基的錐形瓶，130r／min恒溫振蕩培養(yǎng)48h，等對數(shù)期種子液，將種子液轉(zhuǎn)接至發(fā)酵罐中，進行9℃低溫發(fā)酵7d，每12h取樣，得發(fā)酵液［5］.

1.2.1.2 菌懸液的制備

取10mL發(fā)酵液進行低速離心分離，洗滌菌體3次后，將所得菌體于10mL0.9%的生理鹽水中，制得菌體懸濁液，依次稀釋到10－3倍、10－2倍、10－1倍，通過721型紫外分光光度計測定菌體密度［4，5］.

1.2.1.3 標準曲線的繪制

用紫外分光光度計在波長600nm處測空白的大麥汁液體培養(yǎng)基，繪制標準曲線［6］.

1.2.2 酒體風味物質(zhì)分析

1.2.2.1 酒體

取50ml（不使用消泡劑）的發(fā)酵液進行離心、蒸餾，冷卻后得進樣酒體，進行氣相色譜檢測，分析其風味物質(zhì).

1.2.2.2 氣相色譜條件

安捷倫氣相色譜儀、SGD－300氮氣、空氣發(fā)生器、氫氣.色譜柱：FFAP毛細管柱.選擇乙醇色譜純、異戊醇色譜純、異丁醇色譜純、正己醇色譜純.

氣相色譜條件：柱溫：柱溫起始溫度為60℃，保持3min，程序升溫25℃／min，最終達到180℃，保持3min.氣化室溫度為150℃，檢測器溫度為260℃.載氣：氮氣20m l／min；氫氣40 ml／min；空氣480 m l／min.

1.2.2.3 標準曲線的繪制

向5m l的容量瓶中分別加入0.2、0.6、1.0、1.4、1.8、2.4μl異戊醇色譜純標準樣品，以質(zhì)量濃度作橫坐標，色譜峰面積作縱坐標，繪制標準曲線［7］.

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 發(fā)酵的基本性能測定

采用方法“1.2.1”對啤酒酵母CBR－3120發(fā)酵時間分別為12、24、36、48、60、72、84、96h的發(fā)酵液采樣.隨著發(fā)酵時間的改變，菌體出現(xiàn)不同程度的改變，目測細胞的生長情況，通過“1.2.2”所示方法對發(fā)酵液中啤酒酵母CBR－3120進行分析.

表1 發(fā)酵時間對啤酒酵母CBR－3120的影響

通過表1，可以看出菌株CBR－3120在發(fā)酵的前60h內(nèi)菌體密度呈直線上升狀態(tài)，發(fā)酵液絮凝程度良好，目測發(fā)酵液狀態(tài)較好，菌體致死率較低，在吸光度為600nm處吸收值為3.6，菌體密度達到最大值.隨著發(fā)酵時間的延續(xù)，發(fā)酵液中菌體大量繁殖，pH值由開始的6.1逐漸減少到5.4，因此發(fā)酵液中酸度逐漸增大，導致溶氧不足，發(fā)酵逐漸遲緩，菌體出現(xiàn)貼壁現(xiàn)象［8］.同時，在發(fā)酵過程中乙醇和雜醇油含量的增加，糖分逐漸消耗殆盡，從而使菌體生長緩慢，且有部分菌體死亡，漂浮在發(fā)酵瓶中.

2.2 通過提取發(fā)酵液分析酒體中風味物質(zhì)

采用方法“1.2.1”對啤酒酵母CBR－3120發(fā)酵時間分別為12h，24h，36h，48h，60h，72h，84h，96h的發(fā)酵液采樣，通過方法“1.2.2”對發(fā)酵液進行蒸餾得到酒體，通過氣相色譜儀對發(fā)酵液中的雜醇油進行分析，主要關(guān)注雜醇油中異戊醇、異丁醇、正丁醇的含量.

通過表2，可以看出啤酒中含量較多的醇類是乙醇，高級醇中異戊醇、異丁醇、正丁醇的含量較多.由于啤酒的風味物質(zhì)主要來源于原料和發(fā)酵過程中酵母的代謝，其中異戊醇、異丁醇是影響啤酒質(zhì)量的主要雜醇油類［9］.這些物質(zhì)在一定的含量范圍內(nèi)可以賦予啤酒特殊的風味，但含量過高會對啤酒風味造成不良的影響，因此在發(fā)酵過程中應該主要關(guān)注以上三種高級醇的含量.

表2 時間對發(fā)酵液中雜醇油種類及含量的影響

在不同的發(fā)酵時間，風味物質(zhì)含量是有所差異的.酒體中乙醇的含量隨著發(fā)酵時間的延長升高很快，在發(fā)酵84h時達到峰值，而其他幾種高級醇在發(fā)酵過程中，含量遠遠低于乙醇含量，其中異戊醇的含量相對較高，在發(fā)酵84h達到48 mg／l，異丁醇和正丁醇含量相差不大，說明異戊醇是導致酒體中雜醇油升高的主要因素之一，因此在生產(chǎn)過程中控制異戊醇的生成尤為必要.

3 結(jié)論與討論

通過對啤酒酵母CBR－3120的發(fā)酵性能測定及發(fā)酵過程中雜醇油種類和含量的分析，得到發(fā)酵60h內(nèi)菌體密度呈直線上升狀態(tài)，發(fā)酵液絮凝程度良好，菌體致死率較低，在吸光度為600nm處吸收值為3.6，菌體密度達到最大值.經(jīng)過氣相色譜儀對酒體中成分的分析，乙醇的含量隨著發(fā)酵時間的延長升高很快，在發(fā)酵84h時達到峰值，異戊醇的含量相對較高，在發(fā)酵84h達到48 mg／l，異丁醇和正丁醇含量相差不大.因此，異戊醇是決定啤酒風味的重要物質(zhì)之一.

［1］王宇.氣相色譜法測定酒中甲醇、雜醇油含量［J］.現(xiàn)代預防醫(yī)學，2010，（1）：90－92.

［2］王冬，云霞，徐冬.啤酒中雜醇油的氣相色譜分析［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2007，（35）：76－77.

［3］鐘秋娟.紫外可見分光光度法測啤酒中雜醇油［J］.釀酒科技，2000，（6）：50－52.

［4］張海容，任晶，陳金娥，等.紫外分光光度法測定啤酒中α－酸的含量［J］.分析科學學報，2010，（10）：24－25.

［5］李建武，余端元，袁明秀.生物化學實驗原理和方法［M］.北京：北京大學出版社，1994.

［6］劉紅河，黎源倩，孫成均.頂空固相微萃?。瓪庀嗌V法測定酒中的甲醇和雜醇油［J］.色譜，2002，（1）：35－36.

［7］王志沛.啤酒中揮發(fā)性風味物質(zhì)的分析及風味品評［J］.釀酒科技，2001，（4）：22－24.

［8］楊小蘭，羅正明，胡仕屏，等.降低高濃啤酒發(fā)酵中高級醇含量的研究［J］.食品科學，2011，（9）：188－192.

［9］俞志敏，趙謀明，趙海峰，等.啤酒高濃釀造對酵母代謝影響的研究進展［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2009，（10）：108－112.

（責任編校：晴川）

Fermentation Properties of Saccharomyces cerevisiae CBR－3120 and Analysis of Flavor Compounds

SUN Xiaolu，ZHANG Xinhong，WANG Mingyue
（School of Biochemical Engineering，F(xiàn)uyang Vocational－Technical Institute，F(xiàn)uyang Anhui236031，China）

This research conducts an experiment on the fermentation of Saccharomyces cerevisiae CBR－3120.With the extension of the fermentation time，the study determines the basic properties of fermentation and the amount of yeasts generated in the experiment.Results show that the fermentation achieves the highest level after the yeast growing 60h，and the absorbance value reaches 3.6.Then，with gas chromatograph to analyze the contentof fusel oil in fermentation，it is indicated that isoamyl alcohol，isobutylalcohol，n－butyl alcohol content is relatively high，and the contentof isoamylalcohol arrives at themaximum levelof48mg／L after72h fermentation.

Saccharomyces cerevisiae CBR－3120；fermentation；gas chromatography；fusel oil

TQ92

A

1008－4681（2014）05－0020－03

2014－06－06

安徽阜陽職業(yè)技術(shù)學院自然科學研究項目（批準號：2012JKYXM01）；安徽省高等學校自然科學研究項目（批準號：KJ2012B140）；安徽省教育廳質(zhì)量工程項目（批準號：20101336、20101338）；安徽省高等學校優(yōu)秀青年人才基金重點項目（批準號：2013SQRL137ZD）.

孫曉璐（1981－），女，安徽太和人，阜陽職業(yè)技術(shù)學院生化工程學院講師，碩士.研究方向：微生物技術(shù).