【正文】 發(fā)酵食品工藝學(xué)教案講義（二合一）二級學(xué)院（部、中心） 食品科學(xué)學(xué)院 1學(xué) 科 （ 專 業(yè) ） 食品科學(xué)與工程 1課 程 課 時 48學(xué)時 授 課 對 象 08食品本 授 課 教 師 馬長中 職 稱 職 務(wù) 講師 教 材 名 稱 發(fā)酵產(chǎn)品工藝學(xué) 2011年 8月 13日發(fā)酵食品工藝學(xué)第一章 酒與酒精第一節(jié) 啤酒1教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生掌握啤酒、下面啤酒酵母和上面啤酒酵母的概念、啤酒釀造原料、啤酒花的釀酒功能、麥汁煮沸與添加酒花的目的、主發(fā)酵的物質(zhì)變化，了解啤酒及其種類、麥芽制備、麥芽汁的制備、啤酒酵母的種類、啤酒酵母的擴大培養(yǎng)、啤酒主發(fā)酵。2教學(xué)內(nèi)容：主要講啤酒概述、啤酒釀造原料、麥芽制備、麥芽汁的制備、啤酒主發(fā)酵。3重點和難點：啤酒、下面啤酒酵母和上面啤酒酵母的概念；啤酒釀造原料；主發(fā)酵的物質(zhì)變化。4教學(xué)方法：采用講授式、啟發(fā)式、問答式相結(jié)合的教學(xué)方法。5教學(xué)手段：傳統(tǒng)講解。6學(xué)時分配：理論2學(xué)時。7教學(xué)進程：一、概述（一）啤酒及其種類 由大麥和酒花制成的含有CO2的酒精飲料。 下面發(fā)酵啤酒（1）按生產(chǎn)方法和酵母種類分 下面發(fā)酵啤酒 營養(yǎng)啤酒(~5％) （2）按啤酒的原麥汁濃度分 佐餐啤酒(麥汁濃度4~9％) 貯藏啤酒(麥汁濃度10~14％) 高濃度啤酒(麥汁濃度13~22％) 淺色啤酒 （3）按啤酒的色澤分 濃色啤酒 黑色啤酒 鮮啤酒（3）按啤酒是否殺菌分 熟啤酒 純生啤酒（二）啤酒生產(chǎn)工藝過程大麥→粗選→精選→ 浸麥→發(fā)芽→綠麥芽 →烘干、除根 ↓ 成品麥芽麥芽及輔料→粉碎→糊化、糖化→過濾→煮沸→冷卻→冷麥汁 ↑ ↑ 水 酒花 冷麥汁→主發(fā)酵→后發(fā)酵 后發(fā)酵完的酒液需進行過濾，才能包裝出售二、啤酒釀造原料（一）大麥（barley） 大麥由胚、胚乳和皮層構(gòu)成。 胚是大麥的重要組成部分，根、莖、葉就有此生長。胚一旦 死亡，大麥就失去發(fā)芽力。胚乳是胚的營養(yǎng)倉庫，由貯藏淀粉的細胞層和貯藏脂肪的細胞層構(gòu)成。皮層內(nèi)含有桂酸、單寧苦味物質(zhì)等，對釀造有害，但皮殼在糖化醪過濾時可作為過濾層而被利用。 皮層胚 根據(jù)大麥在穗軸上的排列方式不同，可將大麥分為二棱大麥、四棱大麥和六棱大麥。釀造啤酒通常用二棱大麥。（1）碳水化合物主要是淀粉，占大麥干物質(zhì)的 58% ~65%，另外還有纖維素、半纖維素和麥膠物質(zhì)、糖類等。（2）蛋白質(zhì)占大麥干物質(zhì)的9%~12%，其中一部分是酶類。大麥經(jīng)過發(fā)芽后，酶的種類和活力會有所增加。（3）類脂物質(zhì)占大麥干物質(zhì)的2%~3 %，其中95 ％以上為甘油三酸酯，它們對啤酒的風(fēng)味穩(wěn)定性和泡持性有不利影響。（4）無機鹽% ~%，對發(fā)芽、糖化及發(fā)酵有很大影響。(5)其它磷酸鹽、維生素、酚類物質(zhì)等。 千粒重為34~45g，發(fā)芽力≧90%，發(fā)芽率≧96%。水分為12 % ~ 13%，淀粉為63%~65%，蛋白質(zhì)為9%~12%。(二)啤酒花（hops)啤酒花簡稱酒花，又稱蛇麻花。蛇麻為大麻科葎草屬多年生蔓性草本植物，系雌雄異株，用于啤酒釀造者為成熟雌花。1酒花成分酒花樹脂：10%~20%；酒花油：%~2%；多酚物質(zhì)：2%~5 %；其 他：單糖、蛋白質(zhì)、果膠、脂和蠟等。 2啤酒花的釀酒功能酒花樹脂—賦予啤酒特有的苦味和防腐能力；酒花油—賦予啤酒香味；多酚物質(zhì)—具有澄清麥汁和賦予啤酒醇厚酒體的作用。 酒花樹脂包括α酸、α酸等成分，其中α酸是啤酒苦味的主要來源，也是衡量啤酒花質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。2保藏要求低溫貯存。以避免a酸被氧化。3酒花制品酒花粉、酒花浸膏、酒花油、顆粒酒花。（三）輔料 ①降低啤酒生產(chǎn)成本， ②有利于提高啤酒的非生物穩(wěn)定性和降低啤酒色度， ③提高設(shè)備利用率，簡化生產(chǎn)工序大米——國內(nèi)大多數(shù)廠家使用；玉米——少數(shù)廠用。使用量——原料的20％~30％，有的廠高達40%~50%。大麥——國外使用，使用量不超過20%。另外，也可直接添加糖類，如蔗糖、葡萄糖和糖漿等，使用量一般為原料的10 %。（四）水除符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)外，還需滿足釀造專業(yè)要求。三、麥芽制備（一）浸麥 使大麥吸收充足的水分，利于發(fā)芽；洗去大麥表面的塵埃、泥土和微生物。 濕浸法：濕浸法幾乎被淘汰。 間歇浸麥法：又叫斷水浸麥法，即先將大麥上水浸泡一段時間，然后把水放掉，進行空氣休止，并通風(fēng)排CO2，一段時間后再放進新鮮水浸泡，如此反復(fù)，直至達到所要求的浸麥度。常用的有浸2h斷6h、浸4斷浸4斷6等。整個浸麥時間約40~72h。噴霧浸麥法：噴霧浸麥法的特點耗水量較少，供養(yǎng)充足，發(fā)芽速度快。 浸麥水溫一般不超過20℃ 大麥浸漬后所含水分的百分率，一般為43%~48%。（二）發(fā)芽發(fā)芽溫度：淺色麥芽控制在12~16℃，濃色麥芽控制在18~22℃?？諝庀鄬穸龋捍笥?5%。發(fā)芽時間：淺色麥芽控制為6d，濃色麥芽為8d。地板式發(fā)芽和通風(fēng)式發(fā)芽。地板式發(fā)芽是傳統(tǒng)發(fā)芽方法，現(xiàn)已逐步被通風(fēng)式發(fā)芽所取代。目前，使用較普遍的是薩拉?。⊿aladin）發(fā)芽箱。3綠麥芽的質(zhì)量檢驗發(fā)芽好的麥芽稱為綠麥芽，要求新鮮、松軟、無霉?fàn)€；溶解良好手指搓捻呈粉狀，發(fā)芽率在90%以上；葉芽長度為麥粒長度的2/3~3/4。麥芽溶解——麥粒中胚乳結(jié)構(gòu)的化學(xué)和物理性質(zhì)的變化。（三）綠麥芽干燥和后處理①停止綠麥芽的生長和酶的分解作用；②除去多余的水分，防止麥芽腐敗變質(zhì)，便于貯藏；③使麥根干燥，便于脫落除去；④除去綠麥芽的生青味，增加麥芽的色、香、味。（1）凋萎期一般從35~40℃起溫，每小時升溫2 ℃，最高溫度達60~65 ℃，所需時間15~24h。 此階段要求風(fēng)量大，每2~4 h翻麥一次。麥芽干燥程度含水量在10%以下。 （2）焙燥期麥芽凋萎后，每小時繼續(xù)升溫2~℃ ，最高溫度達75~80℃，約需5h，使麥芽水分降至5%左右，此期間每3~4h翻動一次。（3）焙焦期 此階段進一步提高溫度至85 ℃，使麥芽含水量降至5%以下。深色麥芽可增高焙焦溫度至100~105℃。 整個干燥過程約24~36h。四、麥芽汁的制備 包括:原、輔料粉碎、糖化、麥汁過濾麥汁、煮沸和添加酒花、麥汁冷卻等。（一）麥芽及輔料粉碎干粉碎、濕粉碎、增濕干粉碎。大米、玉米等輔料粉碎多使用錘式粉碎機，要求有較大的粉碎度，粉碎成細粉狀，有利于糊化和糖化。（二）糖化糖化—利用麥芽中所含有的各種水解酶，在適宜的條件下，將麥芽和輔料中的不溶性大分子物質(zhì)（淀粉、蛋白質(zhì)、半纖維素等）逐步分解為可溶性的低分子物質(zhì)的分解過程。由此制備的浸出物溶液就是麥汁。（1）料水比淡色啤酒為1：4~5；且第一次麥汁濃度控制在14%~16%；濃色啤酒為1：3~4；第一次麥汁濃度控制在18%~20%。（2）糖化溫度一般分幾個階段進行控制，每個階段所起的作用是不同的。如下表所示。溫度℃控制階段 作用35~40浸漬階段利于酶的浸出和酸的形成。并有利于b葡聚糖的分解45~55蛋白質(zhì)分解階段溫度偏向下限，氨基酸生成量多；溫度偏向上限，可溶性氮生成量多。62~70糖化階段在62~65 ℃下，生成的可發(fā)酵性較多，適于制造高發(fā)酵度啤酒；在65~70 ℃下，適于制造低發(fā)酵度啤酒。75~78糊精化階段a淀粉酶仍起作用，而其它酶則受到抑制或失活。（3）pH 。對殘余堿度較高的釀造水應(yīng)加石膏、加酸等處理；也可添加1%~5%的乳酸麥芽。（4）糖化時間隨不同的糖化方法而時間不同。 （1）煮出糖化法將部分糖化醪液分批地加熱到沸點，與其余未煮沸的醪液混合，使全部醪液的溫度分階段的升高到不同酶分解底物所要求的溫度，最后達到糖化終了溫度。根據(jù)部分醪液煮沸的次數(shù)不同可分為一次、二次和三次煮出法。 （2）浸出糖化法 將全部醪液從一定的溫度開始，緩慢分段升溫到糖化終了溫度，利用酶的作用進行糖化的一種方法。糖化過程：采用兩段式糖化，℃糖化，再升溫至酶所需溫度。（三）麥芽醪的過濾 過濾目的：糖化結(jié)束后，應(yīng)立即過濾，把麥汁和麥糟分開以免影響半成品麥汁的色、香、味，另外，麥汁中微小的蛋白質(zhì)顆粒，會破壞泡沫的持久性。 麥汁過濾方法：過濾槽法、壓濾機法、快速過濾槽。（四）麥芽汁煮沸與酒花添加①蒸發(fā)多余的水分，使麥汁濃縮到規(guī)定的濃度； ②溶出酒花中的有效成分，增加麥汁的香氣、苦味和防腐能力；③促進蛋白質(zhì)凝固析出，增加啤酒穩(wěn)定性； ④破壞全部酶，進行熱殺菌，以保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量； ⑤通過煮沸形成一些還原性物質(zhì)，以保持啤酒的風(fēng)味穩(wěn)定性和非生物穩(wěn)定性。蛋白質(zhì)的凝固—溫度高于85℃時蛋白質(zhì)熱變性而凝固析出；酒花成分的溶出—部α酸轉(zhuǎn)變成α酸，α酸比α酸易溶解，且具有良好的苦味和防腐能力。α酸較aα酸難溶解，其溶解產(chǎn)物能賦予麥汁可口的香氣。麥汁顏色的變化—在煮沸過程中，還原糖與氨基酸發(fā)生糖氨反應(yīng)，生成類黑精，使麥汁顏色加深。還原物質(zhì)的形成——麥汁經(jīng)煮沸后，生成類黑精、還原酮等，還原能力有顯著增加。3酒花的添加添加方法: 通常分3次添加，即麥汁初沸時—添加20%的酒花，煮沸40min后—添加40%，煮沸終了前10min—添加40%。添加量：%~%。優(yōu)質(zhì)酒花一般在最后添加，使酒花中的香味成分能較多的保留在麥汁中。（五）麥芽汁的冷卻與澄清1冷卻目的與要求降低溫度，適于酵母發(fā)酵；去除熱、冷凝固物，保證發(fā)酵正常進行；增加麥汁的溶解氧，利于酵母的生長繁殖。2冷卻方法采用二段冷卻，即先冷卻到55~60℃，再冷卻到發(fā)酵溫度。第一段冷卻：排除熱凝固物（ 50%~60%蛋白質(zhì)、16 %~20%酒花樹脂、2%~3%灰分、 20%~30%其他有機物）。第二段冷卻：排除冷凝固物（主要是蛋白質(zhì)與單寧的絡(luò)合物） 3麥汁的澄清一般采用板框壓濾機或離心分離機。五、發(fā)酵 （一）啤酒酵母的種類1下面啤酒酵母發(fā)酵終了時，酵母很快凝結(jié)成塊并沉積到發(fā)酵容器底部。細胞多呈卵圓形，胞內(nèi)含有轉(zhuǎn)化酶和蜜二糖酶，能完全發(fā)酵棉子糖。2上面啤酒酵母發(fā)酵終了時，酵母很少下沉到發(fā)酵容器底部。細胞多呈圓形，胞內(nèi)只含有轉(zhuǎn)化酶，只能完全1/3發(fā)酵棉子糖。（二）啤酒酵母的擴大培養(yǎng)斜面試管→富氏瓶培養(yǎng)→ 巴氏瓶培養(yǎng)→漢森罐培養(yǎng) → 酵母繁殖槽→ 主發(fā)酵池（三）主發(fā)酵接種量：%~%泥狀酵母，為了便于管理,根據(jù)發(fā)酵現(xiàn)象,將主發(fā)酵過程分為低泡期、高泡期、和落泡期三個階段。低泡期—接種后20h左右即進入主酵期，再經(jīng)4~5h后發(fā)酵液表 面出現(xiàn)潔白而致密的泡沫，逐漸形成菜花狀。特點：~℃，~。不需要人工降溫。高泡期—泡沫層呈卷曲狀隆起，高達20~30cm。 特點：降糖最快，每天降糖1~，品溫最高達9℃，此時應(yīng)注意降溫。落泡期—高泡期過后，發(fā)酵力逐漸減弱，泡沫層逐漸低落，泡沫變?yōu)樽睾稚Ｌ攸c：~℃，~。落泡期約為2d。2主發(fā)酵過程中的物質(zhì)變化(1) 糖的發(fā)酵 酒精與CO2的生成：麥汁中80%的可發(fā)酵性糖經(jīng)酵母作用生成酒精、二氧化碳和其他付產(chǎn)物（醇、醛、酸、酯）。（2）雜醇油的生成 雜醇油——高級醇的總稱。其中，異戊醇、α苯乙醇、乙酸乙酯、乙酸異戊酯以及乙酸苯乙酯構(gòu)成了啤酒的主要香味成分。但啤酒中雜醇油含量過高，飲用后有頭痛感。影響高級醇生成量的因素有：輔料或酒花用量過多；麥汁含氮量過高；酵母添加量少；發(fā)酵溫度高或pH高；麥汁中氨基酸含量過高或過低。（3）羰基化合物的生成包括醛類和酮類，主要為乙醛和雙乙酰。乙醛：含量超過界限值時，啤酒呈粗