啤酒连续发酵法对其风味形成的综述重点.doc

啤酒连续发酵法对其风味形成的综述 摘要：啤酒连续发酵系统的诱人前景主要包括麦汁向啤酒的加速转化。尽管几十年来啤酒的连续发酵法已被研究为一项有前途的技术，然而该方法工业化的数量是较少的。这项技术广为工业开发的主要障碍是，在连续发酵系统中短时间内很难实现风味物质的平衡。本文对连续发酵的特性给予一个综述即区别于传统的发酵方法连续发酵可以赋予啤酒感官特性。主要的香味活性物质从工艺参数和菌种选育方面来控制。 关键词：啤酒，连续法，控制，风味，发酵，反应器。 绪论 连续固定化细胞系统无疑适合于生啤酒的成熟和无酒精啤酒的生产。可以通过工业实例来证明这一点。然而这项技术没有广泛应用的原因可以推断为必需设备能否正常切换以及主酿酒师对工艺酿造操作的不确定性。使用固定化酵母或游离酵母对连续主发酵的影响是不同的。主发酵会遇到不同的问题，例如工程方面（载体的选择，反应器的设计，生产灵活性），微生物方面（上游卫生，长期的生产弹性），生理方面（固定化引起代谢变化，酵母突变，老化）和经济方面（载体成本，技术监督费用）。明确的是，很多问题并不是分散出现的而是在一个系统中出现。关于故障排除问题，有一些解决方案（如填充床反应器的阻塞→使用高强度循环，具有高效载体的反应推→使用木屑，酒糟，玉米芯等），然而在有关酵母生长方面的问题需要考虑的更全面一些。一般来说，在连续主发酵过程中的出现的复杂问题主要是最终产品风味的不平衡性。本篇综述主要阐述的是啤酒中主要风味物质以及在啤酒的连续发酵过程中是如何控制和调节它们的。 表一.在连续发酵系统中影响啤酒风味的多学科因素 连续发酵系统的特性 通过控制发酵底物与高浓度的游离或固定生物量的接触来增加发酵系统的容积效率。证据表明，反应器的连续操作系统与分批添加酵母的系统相比会引发细胞的固定化，衰老和突变等不同的生理反应。这些差异在啤酒的连续发酵系统中是很明显的（表一）。 反应器的连续操作 在传统的啤酒分批发酵过程中，酿造酵母要通过自身的代谢来适应外界的环境变化.通过生长曲线（图1）可以看出酵母不同的代谢通量对应不同的生长阶段。酵母进入个体生长阶段所发生的代谢变化是受基因表达和各种酶活性的影响。酵母的感知外界环境变化能力与其在生长阶段受特定基因的抑制现象在代谢调控途径中是通过细胞内代谢产物的增加或减少来实现的。溶氧，底物的选择性消耗和单体化合物的顺序同化（例如可发酵性糖和麦芽汁中的氨基酸）的各项调节过程中会产生代谢副产物。因此啤酒的风味是通过有氧和无氧代谢产物在不同阶段的不同程度的混合所形成的。 与分批发酵不同的是，连续培养稳定阶段的条件下，反应环境中细胞的数目不会有明显的变化。因此，连续培养中微生物的数量不会像分批培养一样有明显的生长阶段。然而，分批发酵可以在连续管式反应器中或者在一系列的反应器中进行。通常情况下，完整的连续发酵系统包括作为前发酵的反应器和后续的填充床反应器，会有理想的流量。传统啤酒的风味成分在通过一系列不同生长条件的反应器，通常是两个到三个的诱导来形成。初始罐中的细胞的高活性在接下来的阶段会降低。这个可以通过单独控制发酵过程中的条件来实现，比如每个发酵阶段温度、通风和保留时间。多级系统中反应器的数量由风味需求、投资和操作花费来决定。 传质阻力 在典型的三相系统（气-液-固）中，外部或者内部传质率可以同时影响酵母的生理活性和啤酒的风味，通过限制培养基的量或者改变浓度。 考虑到氧气供应问题，啤酒的连续主发酵不需要密集通风。与此相反，过量的通风会导致产品变质，因此，精确地通风量是影响香味活性物质的形成和细胞持久性活力的一个重要参数。因此，氧体积传质系数是通风对风味形成的一个量化。 当细胞被包埋在聚合物基质中其内部的营养素传质会受到限制。细胞在凝胶中伴随不同的微环境变化会产生不同的代谢产物。传质限制的程度是由细胞所在位置，细胞大小和聚合物的结构决定的。传质阻力会减少固定化细胞的生长速率和产率，相比于自由化细胞的培养可能会产生不同的副产物。 成品多孔载体（例如多孔玻璃）和无孔载体（例如DEAE-纤维素，木屑， 酒糟）都没有凝胶扩散阻力。然而根据载体的孔隙度和定殖程度的不同则会有内部传质的阻力。各种细胞附着在单层的DEAE-纤维素上会有相似的代谢活性，而与游离细胞同在一个系统中时相比较时，酵母附着在酒糟中的多层生物膜上会具有相对较低的特异性底物消耗率。 固定化引起的生理变化 由于细胞的固定化产生的复杂的微环境条件，因此固定化细胞会改变代谢功能（底物的吸收，产物形成，酶的表达和活性）。已经表明，固定化细胞DNA的表达水平，结构性碳水化合物含量，糖原脂肪酸，以及基因的表