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        釀酒酵母耐酸發(fā)酵能力的研究分析

        2021-10-11 04:11:42張小龍聶文強(qiáng)許引虎李志軍
        釀酒科技 2021年9期
        關(guān)鍵詞:混酸己酸酸度

        常 煦,張小龍,聶文強(qiáng),許引虎,廖 蓓,3,李志軍,2

        (1.安琪酵母股份有限公司,湖北宜昌 443003;2.湖北省酵母功能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北宜昌 443003;3.安琪酵母(睢縣)有限公司,河南商丘 476900)

        酸是關(guān)乎白酒風(fēng)味和白酒釀造的重要因素,酒中的酸是白酒風(fēng)味重要的組成成分,是白酒風(fēng)味的基礎(chǔ)骨架[1-2],白酒中的酸基本都來源于酒醅,一般是通過蒸餾方式帶入到酒體當(dāng)中,所以酒醅中的酸是重要的監(jiān)控和參考指標(biāo)[3-4]。白酒廠將酒醅的酸度作為重要衡量指標(biāo)的另一個重要原因,是酸度是白酒發(fā)酵情況的顯示指標(biāo),一般來講,在同等合理?xiàng)l件下,高酸醅出酒要低于低酸醅;高酸醅酒質(zhì)要高于低酸醅;發(fā)酵時間長酸度會增加;隨著環(huán)境溫度升高,酒醅酸度增高[5]。這些都是白酒釀造的規(guī)律。從本質(zhì)上講,就是酒醅中的酸會影響發(fā)酵過程中微生物的變化和能力。

        原料的出酒是酸的核心影響指標(biāo),因此在不少研究當(dāng)中,都將耐酸微生物的篩選作為關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行研究,并取得了很好的效果[6-7]。然而,筆者在實(shí)際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn),不同地域、不同酒種的發(fā)酵體系中,即便酒醅酸度一致,同樣還存在明顯的發(fā)酵差異[8],因此通過本輪研究,探究酸對核心酒化微生物酵母的影響,希望對釀酒同仁在日后的生產(chǎn)過程中有一些指導(dǎo)意義并可作為一些發(fā)酵問題的排查依據(jù)。

        為了更好、更方便的對結(jié)果進(jìn)行判定,本次研究采用液態(tài)方式對酸度模擬進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

        絕大多數(shù)白酒公司采用的是酸堿中和經(jīng)典化學(xué)滴定方法來測量酒醅中的酸度,即以100 g 酒醅滴定消耗的氫氧化鈉的毫克分子數(shù)來表示[9],因此我們將100 g 酒醅按照100 mL 發(fā)酵液來代替,由于酒醅中的主要酸為乳酸、乙酸、己酸均為一元酸,因此在本次研究中,以100 mL 為單位,其中的酸度均按照如0.3~6 mmol/100 mL進(jìn)行配制。

        在目標(biāo)酸的選擇上,本次研究集中在乳酸、乙酸、己酸上,其中,在一些研究中已經(jīng)確認(rèn)乳酸、乙酸為發(fā)酵中的主體酸,有文獻(xiàn)報(bào)道乳酸、乙酸、檸檬酸占了總酸量的95%以上,另外選取己酸作為考慮,因?yàn)榧核嵩跐庀阈桶拙浦姓加兄匾匚?,是濃香型白酒形成的基礎(chǔ)條件之一,也是發(fā)酵體系中存在的確定酸類[10-11]。

        1 材料與方法

        1.1 材料、試劑與儀器

        酵母:安琪耐高溫釀酒高活性干酵母,由安琪酵母股份有限公司生產(chǎn)。

        試劑:乳酸、乙酸、己酸均為分析純,購于國藥試劑有限公司;發(fā)酵營養(yǎng)劑FN502(酵母浸出物),蔗糖均由安琪酵母股份有限公司生產(chǎn)。

        儀器設(shè)備:500 mL 三角瓶、恒溫培養(yǎng)箱、電子天平。

        1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

        發(fā)酵液制備:將20 g 酵母浸出物,200 g 蔗糖定容到1 L,115 ℃滅菌15 min;待培養(yǎng)基冷卻后,按照3~60 mmol 的不同酸的物質(zhì)的量進(jìn)行換算添加,最終形成需要的酸度的發(fā)酵液。

        酵母添加:按照發(fā)酵液體積的1‰的干酵母進(jìn)行直接添加,如1 L發(fā)酵液中,添加活性干酵母1 g。

        發(fā)酵跟蹤:加入酵母起始,每隔24 h,對發(fā)酵體系重量進(jìn)行稱量并記錄,通過每日的失重來判斷發(fā)酵過程及速率。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 在不同種類酸條件下的耐受實(shí)驗(yàn)

        分別配制4 mmol/100 mL 以及6 mmol/100 mL的乳酸、己酸、乙酸發(fā)酵液250 mL,按照預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)發(fā)酵結(jié)果如表1所示。

        表1 在不同種類酸條件下釀酒酵母的發(fā)酵失重 (g)

        從表1 可以發(fā)現(xiàn),在我們所設(shè)置的酸度梯度上,實(shí)際上乳酸、乙酸在該濃度條件下,幾乎對酵母沒有產(chǎn)生明顯抑制作用。而己酸在這兩個濃度梯度條件下,酵母的發(fā)酵幾乎被完全抑制,整個體系的發(fā)酵無法正常進(jìn)行。

        2.2 在不同濃度己酸條件下的發(fā)酵性能差異

        分別配制2 mmol/100 mL、1 mmol/100 mL、0.5 mmol/100 mL 的己酸發(fā)酵培養(yǎng)液,按照預(yù)設(shè)發(fā)酵步驟進(jìn)行,結(jié)果如表2所示。

        表2 在不同濃度己酸發(fā)酵液下酵母發(fā)酵失重表(g)

        本組研究基本可以判定,在乳酸、乙酸、己酸這3 類酸中,在合理濃度范圍控制下,己酸對于酵母的抑制性是非常強(qiáng)的,相比于最高6 mmol/100 mL條件下,乙酸、乳酸對酵母的影響,在1 mmol/100 mL條件下,己酸已經(jīng)對酵母產(chǎn)生很大的影響,在11 d的發(fā)酵周期內(nèi),發(fā)酵減緩50%以上,體系無法發(fā)酵完全。另外在0.5 mmol/100 mL 濃度條件下,發(fā)酵已經(jīng)出現(xiàn)明顯遲緩,但通過11 d 的發(fā)酵周期,依然可以發(fā)酵完全。

        2.3 在混酸條件下釀酒酵母的發(fā)酵性能變化

        在前期研究基礎(chǔ)上,已經(jīng)說明在單乳酸4 mmol/100 mL 以及單己酸0.5 mmol/100 mL 發(fā)酵環(huán)境下,釀酒酵母可以順利完成發(fā)酵,而一般白酒發(fā)酵環(huán)境是一個混合酸環(huán)境,因此,設(shè)定以4 mmol/100 mL的乳酸為背景酸,另外添加0.5 mmol/100 mL 和1 mmol/100 mL的己酸,在混合酸條件下,查看酵母的發(fā)酵性能,見表3。

        表3 混酸發(fā)酵失重?cái)?shù)據(jù) (g)

        本次實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)與預(yù)計(jì)完全不同的結(jié)果,在單酸條件下,無論0.5 mmol/100 mL還是1 mmol/100 mL,都可以進(jìn)行發(fā)酵,而在4 mmol/100 mL 的單乳酸條件下,也可以完成發(fā)酵,而當(dāng)這兩種酸疊加到一起后,發(fā)現(xiàn)在酵母抑制方面出現(xiàn)了明顯加強(qiáng),本輪實(shí)驗(yàn)條件下,在這兩個混酸條件下,幾乎完全抑制了酵母的發(fā)酵性能。

        2.4 以4 mmol/100 mL 乳酸為底酸的己酸耐受度尋找

        通過對混酸的了解,發(fā)現(xiàn)在混酸發(fā)酵條件下,對酵母的酒精發(fā)酵性能抑制有顯著增強(qiáng),因此在2.3 研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對己酸濃度加成后的抑制濃度進(jìn)行梯度發(fā)酵,尋找在4 mmol/100 mL 乳酸發(fā)酵條件下,酵母對己酸的耐受能力。由此設(shè)計(jì)以4 mmol/100 mL 乳酸為底酸,額外添加0.3 mmol/100 mL、0.4 mmol/100 mL、0.5 mmol/100 mL己酸的混酸發(fā)酵模型,如表4所示。

        表4 混酸發(fā)酵失重?cái)?shù)據(jù) (g)

        本次發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象,當(dāng)在混酸條件下,實(shí)際上己酸對酵母的抑制性有了顯著加強(qiáng),在本次研究中,以4 mmol/100 mL乳酸為底酸的情況下,酵母對于額外己酸的耐受性在0.3~0.4 mmol/100 mL區(qū)間當(dāng)中。

        3 結(jié)論

        本研究中,以白酒釀造中常見的3 種酸為底物,查驗(yàn)了釀酒酵母在不同酸條件下的發(fā)酵能力,發(fā)現(xiàn)在所設(shè)計(jì)的發(fā)酵環(huán)境條件下,釀酒酵母對乳酸、乙酸的耐受度較高,而在有己酸條件下,會急劇抑制酵母的發(fā)酵性能。且在本次研究中發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象,當(dāng)在單酸條件下,酵母在1 mmol/100 mL 己酸濃度發(fā)酵體系下可以進(jìn)行發(fā)酵,只是發(fā)酵出現(xiàn)了明顯的遲緩和不完全,而如果在有4 mmol/100 mL的乳酸濃度下,混合己酸后,對酵母的抑制顯著增強(qiáng),研究顯示,在該乳酸濃度條件下,酵母額外能耐受己酸的濃度下降到0.3~0.4 mmol/100 mL 區(qū)間。介于中國傳統(tǒng)白酒發(fā)酵是一個混酸發(fā)酵體系,該研究對于白酒生產(chǎn)跟蹤,白酒生產(chǎn)問題排查具有一定的指導(dǎo)意義。

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