代谢发酵控制论文参考文献

Beer . of Guizhou Maotai Group, Zunyi, Guizhou 563003, China英文摘要： Beer foam is an important index for beer quality. It has the properties of foamability, stability and cup-hanging. It is produced by multiple foamy substances and carbon dioxide gas in beer. The foamy substances cover foam protein, polypeptide, isohumulone, melanoid, metal ions, amylase, alcohol and barm etc. The substances influencing beer foam cover fatty acid, higher ethanols and alkali ?琢-amino acid. Beer foam could be improved through proper control on raw materials selection, saccharifying techniques, fermenting techniques, beer filtration measures, the transportation of wort and beer, and sanitary conditions etc. (Tran. by YUE Yang) 英文关键词： beer; beer foam; influencing factors; production control 啤酒泡沫是啤酒质量的一项重要指标，有人称泡沫是啤酒之花，也有人将洁白细腻的啤酒泡沫誉为啤酒的“皇冠”，它是优质啤酒的重要外观标志之一。 1 啤酒泡沫的性能 按照欧洲啤酒酿造协会的规定，泡沫可分为起泡性、稳定性、泡沫质量3个方面，而在我国通常还增加一项挂杯性。 起泡性 是指啤酒按照一定的方法、标准倒入杯中时形成泡沫的高度（多少）。 泡沫稳定性（又叫泡持性） 即泡沫形成后消失的时间。按照GB4927-2001的规定，优质浅色啤酒的泡持性应在200 s以上。 泡沫质量 指泡沫的色泽和细腻程度。啤酒泡沫越细腻，啤酒口感越好，即醇厚性越强。 挂杯性 指泡沫附着于酒杯壁上的能力。 以上4项指标是相互联系的，只有起泡性和泡沫质量好的啤酒，其泡持性和挂杯性才可能好。泡沫质量差的啤酒其泡持性和挂杯性不可能好。 世界上绝大多数国家和地区（包括中国）的啤酒消费者都喜欢丰富的、稳定的、奶油状的泡沫，只有少数地方的消费者认为泡沫对啤酒而言无关紧要，甚至有消费者喜欢没有泡沫的啤酒。 2 啤酒泡沫的成因 啤酒起泡成分物质 由于啤酒是一种含有高、中分子蛋白质分解产物、?茁-葡聚糖、酒花树脂、类黑素、糖蛋白、戊聚糖、低分子多酚、重金属离子等的胶体溶液，使其具有比水小的表面张力，从而具备了起泡条件。 二氧化碳气体 啤酒中含有一定量的处于过饱和状的CO2气体，使其具备了起泡能量。当装啤酒的容器开启后，处于过饱和状的CO2在压力差的作用下，形成均匀的气泡晶核，从酒体中释放出来，微小的CO2气泡逐渐膨胀增大而上浮，最终形成泡盖。 3 啤酒中形成泡沫的物质 泡沫蛋白和多肽 目前，国际上啤酒界对泡沫蛋白和多肽的认识仍处于混沌状态，观点不一而足，甚至有一些完全相反的学术观点。但就生产控制而言，如下几点是形成的基本共识。 啤酒中的蛋白质 这些蛋白质业界称为泡沫蛋白或起泡蛋白，其造就了优质的泡沫稳定性，这些决定泡沫稳定性的蛋白质或多肽的基本特性具有较好的疏水性。疏水性越大，生成的泡沫越稳定。 多肽的疏水性 多肽的疏水性和其分子量大小没有直接关系。就泡沫稳定性而言，疏水性较其分子量更重要。 蛋白成分比例 按照隆丁区分法，A区分和B区分蛋白质高能增加泡沫蛋白的比例，可作为生产控制指标。 异葎草酮 实验证明，?琢-酸、异?琢-酸和希鲁酮都能提高啤酒泡沫的生成能力。无酒花啤酒的起泡性很差。 类黑素 类黑素使泡沫稳定是通过类黑素上的负电荷和肽类物质的正电荷发生离子反应完成的。但麦汁煮沸时间越长，由类黑素产生泡沫稳定性的有效性越低。 金属离子 在加酒花啤酒中，泡沫稳定性和黏附性受到金属离子的刺激后而增强。实验表明，啤酒中的镍、钴、铁等离子可增强啤酒表面黏度，从而提高泡持值。与多肽一样，金属离子可能与高浓度的异?琢-酸结合生成不容性物质，使得泡沫挂于杯壁上。但金属离子添加过量容易导致啤酒胶体和风味稳定性变差，甚至有毒负作用。 多糖（如?茁-葡聚糖、戊聚糖） 多糖是高黏度性物质，易使啤酒形成较大的极限薄膜，使气泡不易消失，从而提高泡沫稳定性。 酒精 没有酒精的啤酒泡沫极不稳定，如无醇啤酒的泡沫和泡持性都较差，而加入乙醇后起泡性和泡沫稳定性都可以提高。但啤酒中乙醇含量过高或过低又对泡沫有害。一般认为1 %vol～3 %vol的乙醇对挂杯有利。 加酒花的麦汁泡沫并不挂杯，但加入乙醇后就能做到这点，这说明乙醇增加了泡沫的黏度。酒精能降低啤酒中CO2的溶解度，这可能是由于降低了啤酒的表面张力或乙醇和多肽之间发生了某种作用而引起的。 二氧化碳 CO2促使啤酒形成细微的气泡，使泡沫呈奶油状。应该说CO2是啤酒产生泡沫的载体。啤酒中CO2含量越丰富，啤酒的起泡性就越好。 酵母物质 酵母细胞壁的外层物质有着很强的泡沫稳定性，并因菌种及其生长不同而异。细胞壁的主要成分是多糖，并含有极少量的蛋白质。 4 啤酒中影响啤酒泡沫的物质 脂肪酸 啤酒中含有多种饱和与不饱和脂肪酸，这些脂肪酸对啤酒泡沫影响很大，特别是不饱和脂肪酸的影响更大。实验还证明，脂肪酸对泡沫挂杯性的影响比对泡沫持久性的影响更大。 高级醇 高级醇是啤酒发酵的代谢产物，也是一种消泡剂。如果含量过高，会影响啤酒泡沫。但只要工艺合理，啤酒中的高级醇含量一般不会影响到啤酒的泡沫。 碱性?琢-氨基酸 某些碱性的?琢-氨基酸，如精氨酸、赖氨酸、组氨酸等对啤酒泡沫有负面影响，尤以精氨酸为最。这些氨基酸对异?琢-酸和蛋白质之间形成的离子键有抑制作用，从而对泡沫产生影响。 5 改善啤酒泡沫的生产控制 原料的选择与控制 大麦蛋白质含量 由于我国大多数啤酒企业从成本的角度考虑，现在的辅料比都较大，因此应选用蛋白质含量适当高一些且皮薄的大麦。建议蛋白质含量在 %～ %较好。 工艺控制措施 为了降低制麦过程中蛋白质，特别是泡沫活性多肽的过多消耗，同时适当生成有利泡沫的类黑素，可在制麦过程中采取如下工艺措施。 浸麦、降温、发芽 采用长断水浸麦工艺和降温发芽工艺，提高大麦发芽水分。采用15 ℃→13 ℃的低温、降温发芽工艺，发芽3 d后提高回风使用量，用较高的CO2含量抑制根芽和叶芽的生长。 干燥、凋萎 干燥、凋萎阶段采用低温、大风量工艺，以使麦芽快速脱水，避免麦芽蛋白质过度分解。干燥温度控制在80～83 ℃，时间2～3 h，既能形成适量类黑素，同时又防止高分子氮过多凝固，泡沫蛋白过多消耗。 麦芽除根 麦芽除根要干净。因为麦芽的根芽含有脂肪酸和能导致啤酒混浊的高分子可溶性氮。 辅料选择 选择适当、适量的辅料。如用大米作辅料，建议比例不超过42 %，如果用量超过45 %，应适当加一点小麦或小麦芽、焦香麦芽（类黑素含量高），以改善啤酒泡沫性能。因为小麦或小麦芽含糖蛋白比较高，对改善啤酒泡沫的性能效果比较显著。 糖化工艺控制 投料温度、醪液pH值 较高的投料温度（50～55 ℃）和较低的醪液pH值（～）有利于内肽酶的作用，可产生较多的高、中分子蛋白分解产物，使啤酒的起泡性和泡持性提高。 高温、短时糖化法 如果麦芽质量较好，采用高短（高温、短时间）糖化法，如60 ℃投料，68～73 ℃休止30～40 min，越过蛋白质休止阶段，可增加麦汁中高、中分子蛋白以及糖蛋白的含量，也能获得较好的泡沫性能。 洗糟水pH值 洗糟水pH值控制在～，防止多酚、色素物质过多的溶出。洗糟水温不高于78 ℃，洗糟不要过度（残糖控制在 %～ %），麦汁要清亮，防止过多脂肪酸进入麦汁而影响啤酒泡持性。 ?茁-葡聚糖酶的使用 ?茁-葡聚糖酶不可随便添加，应根据麦芽的脆度、黏度和粗细粉差作小试验而定，因为?茁-葡聚糖酶加量过高，会导致麦汁黏度过低，而使啤酒的起泡性和泡持性变差。 底部进醪和密闭糖化 底部进醪和密闭糖化可避免醪液氧化，能使麦汁中保留更多的酚类物质，有利于泡持性。 煮沸时间 控制好满锅浓度，严格控制煮沸时间。长时间煮沸会使麦汁中起泡蛋白过度凝聚析出，对泡沫不利。 酒花 严格控制酒花加量、质量和品种。酒花加量过大对泡沫不利；越新鲜、?茁-酸含量越高的酒花对泡沫越有利。 冷、热凝固物含量 定性麦汁中，热凝固物应＜25 mg/L，冷凝固物控制在50～100 mg/L。若冷、热凝固物含量过高，它们所含的脂肪、脂肪酸有损啤酒泡沫性能。 发酵工艺及生产控制 通风充氧量 冷麦汁通风充氧时会产生泡沫，导致异?琢-酸及起泡蛋白的含量下降，因此通风要适量。 酵母菌种 应选择分泌二糖酶和酵母蛋白酶A少的酵母菌种。 酵母使用 高浓发酵的酵母应在高浓和低浓麦汁中交替使用，这对恢复酵母的生理调节能力有好处。同时，尽早回收酵母，尽可能低温贮存酵母，尽可能在短时间内使用酵母，能提高酵母活力，对啤酒泡沫有利。 低温接种、低温主酵 采用低温接种（6～7 ℃），低温主酵（9～10 ℃），高温还原双乙酰（12～13 ℃）的发酵工艺，可减少各种醇、醛、酸、酯、酮的产生，降低对泡沫的损害。 降温 均匀、缓慢的降温，低温、稳压下充足的贮藏时间，让CO2 充分饱和，可提高啤酒起泡性和泡沫稳定性。若CO2含量不足，将直接影响啤酒的起泡性和泡持性。 啤酒过滤控制措施 啤酒过滤时，添加泡沫稳定剂（如蛋白水解物）或四氢异构酒花浸膏，都能改善啤酒泡沫性能。添加蛋白吸附剂要谨慎、适量，以防泡沫蛋白析出过多，影响啤酒泡沫。 麦汁、啤酒转移输送要求 在从糖化到啤酒灌装的各个生产环节，要保证麦汁、发酵液以及啤酒的输送稳定，压力波动小，尽量减少泡沫的形成，以减少起泡物质的损失。因为啤酒中的起泡物质具有不可逆性，在各个生产环节起泡越多，啤酒中的起泡物质损失就越大。 清洁卫生要求 生产过程中必须杜绝各种油脂类物质进入半成品、成品中；清洗发酵罐、清酒罐、管道、酒机和灌装容器时要用清水或无菌水冲洗彻底，避免清洗剂残留。因为脂类物质和一些清洗剂都具有消泡性，影响啤酒的泡持性。 事实上，啤酒泡沫是一个很复杂的问题，目前仍是全球酿酒师和科研人员的一个重要攻关课题。本文只是介绍了一些到目前为止经生产实践证实了的改善啤酒泡沫的工艺和生产控制措施，而我们对啤酒泡沫内在特性的认识，尤其是对泡沫活性多肽的分布和作用机理的认识还十分有限，甚至还存在不少分歧，这些都有待广大酿酒和科研工作者继续进行深入的研究。 参考文献： [1] （德）Ludwig Narziss 著，孙明波译.啤酒厂麦芽汁制备工艺技术[M].北京：中国轻工业出版社，1991. [2] 慕尼黑理工大学Weihenstephan学院 Werner Back 教授，啤酒泡沫稳定性以及存在的问题. [3] 雒亚静.啤酒泡沫的影响因素及控制措施[J].啤酒科技，2005，（1）：38-39.

学习代谢控制发酵理论具有怎样的重要意义微生物代谢控制育种是指以生物化学和遗传学为基础，研究代谢产物的生物合成途径和代谢调节的机制，选择巧妙的技术路线，通过遗传育种技术获得解除或绕过了微生物正常代谢途径的突变株，从而人为地使用有用产物选择性地大量合成积累。代谢控制发酵的关键，取决于微生物代谢调控机制是否被解除，能否打破微生物正常的代谢调节，人为地控制微生物的代谢。代谢控制育种和发酵过程的代谢控制培养是实现这一目标的两的手段，而代谢控制育种则为主要支柱技术。微生物代谢控制育种是集生物化学、微生物学、遗传学、发酵工程、生理学、分子生物学、化学等学科交叉产生的一门工程技术，该技术的广泛应用，导致了氨基酸、核苷酸以及某些次级代谢产物的高产微生物菌株大批的推向生产，大大促进了发酵工业的发展。微生物代谢控制育种主要是通过控制酶的作用来实现的，因为任何代谢途径都是一系列酶促反应构成的。微生物细胞的代谢调节主要有两种类型，一类是酶活性调节，调节的是已有酶分子的活性，是在酶化学水平上发生的；另一类是酶合成的调节，调节的是酶分子的合成量，这是在遗传学水平上发生的[。利用发酵过程的一些限制因素来促进或控制酶产生的速率及其活性，可以控制发酵过程中不同阶段的反应处于平衡状态，同时也可以使微生物对外界环境的变化作出相应的反应。在细胞内这两种方式单独或协调进行选育，获得突变株，达到改变代谢通路、降低支路代谢终产物的产生或切断支路代谢途径及提高细胞膜的透性，使代谢流向目的产物积累方向进行。代谢控制育种的调节体系主要包括诱导、分解阻遏、分解抑制、反馈阻遏、反馈抑制、细胞膜透性调节等。