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中小型啤酒企业的实验室酵母培养

华夏酒报 2008-08-25 13:31 酿酒科技
实验室啤酒酵母培养是整个酵母培养过程的关键组成部分,直接关系到整个酵母培养工作的成败。在酵母培养过程中,应注意以下几个方面: 1 关于麦芽汁培养基的要求 1.1 麦芽汁培养基的制备 实验室所用的麦芽汁,若无特殊用途,最好直接取用糖化车间不加酒花的过滤槽原麦汁

实验室啤酒酵母培养是整个酵母培养过程的关键组成部分,直接关系到整个酵母培养工作的成败。在酵母培养过程中,应注意以下几个方面:

     1 关于麦芽汁培养基的要求

     1.1 麦芽汁培养基的制备

     实验室所用的麦芽汁,若无特殊用途,最好直接取用糖化车间不加酒花的过滤槽原麦汁(第一麦汁)。取回后,首先调整麦汁至规定浓度,然后经煮沸,去除麦汁中的可凝固性蛋白质,过滤后分装,经蒸汽灭菌锅加压灭菌后备用。

     1.2 对麦芽汁培养基浓度的要求

     实验室酵母扩大培养所使用的酵母菌种,一般以麦芽汁固体斜面方式长期保存在0℃—4℃的冰箱内,处于体眠状态。低温虽然对减弱酵母细胞内的各种代谢活动有利,但由于保存时间较长(一般为2至4个月时间),固体培养基的养分被大量消耗,酵母细胞基本处于“饥饿”状态。在这种情况下,低温会对酵母正常的细胞结构产生破坏作用,甚至造成酵母细胞的死亡。

     因此,在啤酒酵母菌种正式启用前,必须进行酵母菌种的复壮。使酵母细胞内部的各种酶系得以调整,从而逐渐恢复酵母体内各组织的原有功能,使酵母细胞新陈代谢旺盛,生命力增强。

     根据研究资料表明:酵母质量受麦汁浓度的影响。因为细胞活性与麦汁浓度紧密相关,所以高浓度麦汁会对酵母质量产生有害的影响。一般用于酵母繁殖的最佳麦汁浓度在7.5°BX-12.5°BX之间,原因如下:

     1.2.1 高浓度酒精对酵母细胞增殖的抑制作用

     麦芽汁浓度越高,酒精的生产量也就越多(酒精的产生在整个酵母培养过程中是无法避免的)。当培养液中酒精含量不高时,对酵母细胞的繁殖有微弱的激活作用;但当酒精浓度增加到1.4%-2%时,就会抑制酵母细胞的繁殖。这主要是因为酒精会对酵母细胞核产生抑制作用。随着温度的升高,酒精对酵母细胞的这种抑制作用会明显加强。当酒精浓度达到5%时,酵母细胞的繁殖会完全停止,这对正在进行的酵母培养工作是非常有害的。

     1.2.2 高浓度麦汁对酵母细胞正常代谢的干扰作用

     笔者在酵母培养实际工作中发现:正常情况下,酵母细胞生殖方式为芽殖,很少有裂殖的情况发生。但酵母在浓度为14°BX的麦芽汁培养过程中,发现有个别酵母细胞通过裂殖的方式来繁殖后代。分析后认为,当麦汁浓度过高时,会使酵母细胞内部的新陈代谢发生紊乱,使正常的生殖受到干扰。原因是:酵母细胞在溶质浓度不高的液体培养基中生长时,溶液中的渗透压与细胞中的渗透压相等,细胞正常生长;而当溶液浓度高时,由于外界溶液的浓度高于细胞内的浓度,细胞会脱水收缩,进而影响酵母的正常代谢,从而导致酵母细胞正常的生长方式受到干扰。

     1.3 对麦芽汁培养基氨基氮含量的要求

     供实验室酵母培养使用的麦汁,要求氮源一定要丰富,因为酵母的增殖需要有合成细胞的含氮物质存在。麦汁中含有氮基酸、肽类、嘌呤、嘧啶以及其他多种含氮物质,这些含氮物质对酵母的繁殖同化有很重要的作用。酵母繁殖所需的氮源主要是麦汁中的氨基酸和低肽,它们不仅对合成酵母的蛋白质很重要,对形成酵母细胞内的各种酶也很重要。所以,供酵母培养使用的麦汁中的氨基氮含量一定要达到180mg/L-220mg/L。若达不到时,应通过调整麦芽与大米或其他谷物原料的使用比例来解决。

 2 关于酵母转接时间的要求

     关于酵母转接时间的确定,存在着两个指导思想:一个是追求酵母高发芽率,即酵母在对数生长期的中期或后期,进行下一步扩大培养;另一个是追求酵母生长最大数,即酵母生长基本处于稳定期时,在酵母细胞数量积累到一定程度后,进行下一步扩大培养。

     笔者认为,无论采用哪一种方法,都应该符合企业自身酵母培养环境的现状。如果自身培养环境无菌条件控制得比较好,那么采用第一个方案是一个很好的选择。因为这样做不仅能显著缩短酵母的迟滞期,使酵母快速启发,而且能有效减缓细胞发生衰老。但不利因素是,如果片面追求酵母的出芽率,势必造成接种时间的前移,导致接种后培养基中的酵母数量在一定时间内处于较低的水平,这就增加了染菌的几率。笔者从自身的工作经验考虑,建议中小型啤酒企业采用第二个方案的酵母转接时间比较妥当。

     3 关于酵母接种比例的要求

     在实验室酵母培养阶段,不宜使酵母接种浓度过大。因为接种浓度越高,越容易导致酵母细胞在短时间内积累足够多的数量,造成酵母新增殖的细胞少,衰老的细胞多。因此,在实验室酵母培养期间,应该通过合理地调控酵母接种比例,使麦汁中酵母细胞初始浓度控制在1.0×107个/mL左右为宜。

     一般情况下,实验室酵母细胞的复壮培养(活化培养)可以使用1∶(15-20)的接种比例,在以后的实验室扩大培养过程中,可随着培养温度的降低,逐步降至1∶10左右。

     4 关于酵母培养过程中通风、供氧的要求

     酵母的扩大培养过程是一个细胞增殖的过程,同时也是一个需氧的过程,因此,氧在酵母培养的过程中是一个非常重要的影响因素。

     酵母一旦接入麦汁,就会迅速利用麦汁中的氧合成不饱和脂肪酸和固醇,这些是构成酵母细胞质膜结构和维持其完整性所必需的物质,它们可以提高酵母细胞在热刺激、乙醇等不利环境中的耐受力。供氧不足会导致酵母固醇含量降低,从而减少细胞分裂的次数,最终使培养液中酵母总的收获量减少。由于麦汁中不饱和脂肪酸浓度处于较低水平,而且其合成需要依赖氧的参与,所以,为了保障酵母有充足的不饱和脂肪酸供应,必须向麦汁中供应充足的氧。

     实验室酵母培养期间,一般通过定时对培养容器进行摇晃、振荡的方式,补充酵母在培养过程中所需的氧。采取这种通氧方式,一方面可以加快麦汁的运动,从而带动悬浮在培养液中的酵母细胞剧烈运动;另一方面,通过液体的振荡、洗涤作用,有助于酵母细胞摆脱吸咐在细胞表面的附着物,从而加大细胞与麦汁的有效接触面积,加强其对麦汁中营养物质及氧的吸收,这对酵母细胞的生长繁殖是有利的,同时还可以避免酵母过早地发生凝聚、沉降现象。