發酵液中最終的各種成分及其含量,對啤酒的風格風味有著決定性的作用,而這些成分的生成和變化又與原料及工藝密切相關。所以,了解發酵代謝過程產物的分解和形成十分重要。
今天瀾埔小編跟大家一起分享糖類的代謝。
啤酒生產進行糖類代謝的麥汁組成成分中包括糖類、含氮物質、酒花成分、酸性物質、脂類物質、單寧、溶解氧、無機鹽、維生素類以及其它固形物等豐富的營養物質,為酵母細胞提供了良好的生存環境,活性酵母在麥汁中吸取營養物質,釋放代謝產物。
在啤酒麥汁的浸出物中,糖類是其最主要成分之一,它約占麥汁浸出物的90%,其中:葡萄糖和果糖約占糖類物質的10%,蔗糖約占5%,麥芽糖占45%-50%,麥芽三糖占10%-15%,寡糖20%-25%,另外還有少量的戊糖和戊聚糖、β-葡萄糖、異麥芽糖等等。這其中能被酵母發酵的糖類稱“可發酵性糖”,如葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、麥芽三糖等稱為可發酵性糖,是啤酒酵母的主要碳源營養物質,也是在發酵過程中可被利用的糖類物質,它們的發酵順序依次為葡萄糖>果糖 >蔗糖>麥芽糖>麥芽三糖。麥汁中的麥芽四糖、麥芽五糖至麥芽九糖、DP9-DP12糊精均不能被啤酒酵母所利用,這些糖類稱為不可發酵性糖,又稱非糖。一般在實際生產中糖與非糖的比例一般控制為7:3較合適,其中生產淡色啤酒,可發酵性糖含量略高,發酵度高,口感清爽;若生產濃色啤酒,其非糖比例略高一些,可增加啤酒的醇厚感。麥汁中可發酵性糖的組成,因使用的原料和工藝方法不同而異,也因輔料不同和輔料添加量不同, 致使各種糖的含量略有差別。
精釀啤酒
酵母在通氧后的冷麥汁中消耗可發酵性糖(有氧呼吸),糖類被分解成水和CO2,獲取的生物能,使酵母細胞快速增殖,并釋放多余的熱量。葡萄糖的發酵過程是比較復雜的,約有96%的可發酵性糖被酵母酵解為乙醇和CO2,它在酵母多種酶的作用下,經過一系列復雜的生化反應轉化,先酵解成丙酮酸,再在酵母內丙酮酸脫羧酶、乙醇脫氫酶等作用下經乙醛,最后生成乙醇和CO2。麥汁中的主要可發酵性糖是麥芽糖。此外,麥汁中的糖分并不是同時發酵,酵母最先利用單糖,然后才能利用雙糖、三糖。由此將發酵糖分為起發酵糖(單糖)、主發酵糖(雙糖)和后發酵糖(麥芽三糖)。
葡萄糖和果糖首先進入酵母細胞內,直接參與其新陳代謝;蔗糖需經酵母分泌在細胞表面的蔗糖酶轉化為葡萄糖和果糖后,才能進入酵母細胞,進行發酵。啤酒酵母對麥芽糖和麥芽三糖的利用,因酵母種類不同而異。對下面酵母來說,當麥汁中含有較多的葡萄糖時,會抑制酵母細胞分泌麥芽糖滲透酶。沒有這種滲透酶的作用,麥芽糖不能進入細胞內,須待葡萄糖和果糖的濃度發酵降至一定程度后,才能消除這種抑制作用,酵母細胞開始分泌麥芽糖滲透酶,使麥芽糖得以進入細胞內,再經α-葡萄糖苷酶分解為單糖后,始能酵解。葡萄糖的這種抑制作用稱為“分解代謝抑制”或“葡萄糖阻遏效應”。同樣,只有麥芽糖濃度降低至一定程度后,酵母細胞才能分泌麥芽三糖滲透酶,使麥芽三糖進入酵母細胞,進行發酵。在正常麥汁中,這種抑制作用并不突出,但如果麥汁中加入多量的葡萄糖或蔗糖,則將會嚴重抑制麥芽糖和麥芽三糖的發酵。有些上面酵母,在有葡萄糖的存在下,仍能保持其發酵麥芽糖和麥芽三糖的能力,因此,上面酵母的發酵速度相對較快。
精釀啤酒
發酵過程中糖的轉化及代謝速度受下列因素的影響:
麥汁特性 發酵速度首先取決于麥汁中冷凝固物和熱凝固物的分離程度、麥汁溶解氧量以及麥汁的組成。
發酵溫度 酒精發酵速度隨溫度上升明顯加快,而低溫下發酵速度會減慢。
酵母濃度 酵母細胞和麥汁之間的接觸面積對于物質轉化非常重要。接觸面積隨酵母細胞濃度的增加而擴大。酵母濃度一般用細胞個數(個/mL)來表示。酵母細胞在生長最旺盛階段可達3~4千萬個/mL,在某些工藝過程中甚至更高。
機械作用 機械運動如循環、攪拌等,可加強酵母細胞和麥汁的接觸,使發酵加速。
酵母菌種 發酵速度也是每個酵母菌種的遺傳特性,不同酵母菌種的發酵速度也不相同。
壓力 在發酵過程中,如果壓力高升,這會使酵母增殖及發酵速度減慢,并使發酵副產物的形成及含量發生改變。