氮限制是啤酒高濃釀造中常見的技術(shù)難題，可導(dǎo)致酵母活力降低、發(fā)酵滯緩甚至停滯。盡管麥汁中富含蛋白質(zhì)和多肽，但釀酒酵母因幾乎不分泌胞外蛋白酶而無法利用此類氮源。本論文以高濃麥汁為研究體系，分析了不同氮源水平對(duì)酵母生理特性及發(fā)酵性能的影響，在此基礎(chǔ)上探討了通過添加外源蛋白酶來提高麥汁游離氨基氮（FAN）水平并改善酵母發(fā)酵性能的可行性。研究比較了酵母氨基酸同化模式在常濃和高濃釀造之間的差異，明確了改善酵母發(fā)酵性能的關(guān)鍵氨基酸，并探討了高濃麥汁中關(guān)鍵氨基酸的補(bǔ)充對(duì)酵母氮代謝調(diào)控的影響。最后分析了不同碳源條件下氨基酸同化模式及酵母發(fā)酵性能的變化。為啤酒高濃釀造技術(shù)的氮源優(yōu)化和輔料選擇提供理論依據(jù)和方法指導(dǎo)。
論文主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
（1）研究了常濃麥汁和不同氮源水平的高濃麥汁發(fā)酵對(duì)酵母生理特性和發(fā)酵性能的影響。結(jié)果表明，麥汁濃度的升高及氮源水平的降低導(dǎo)致酵母生長速度減慢、發(fā)酵后期細(xì)胞絮凝性和活細(xì)胞率降低、酵母對(duì)碳源和氮源的利用速度下降、與細(xì)胞代謝有關(guān)的基因表達(dá)（ATF1、BAT1、BAP2、HSP12和TDH）受到抑制。低氮源水平的高濃麥汁降低了麥汁發(fā)酵度和乙醇產(chǎn)量、促進(jìn)了細(xì)胞對(duì)B組氨基酸的吸收。
（2）研究了食品級(jí)蛋白酶（中性蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶和復(fù)合蛋白酶）在高濃（20°P）及超高濃釀造（24°P）中應(yīng)用的可行性。分析了蛋白酶的添加對(duì)麥汁FAN的釋放、酵母發(fā)酵性能及啤酒質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，發(fā)酵過程中蛋白酶的添加可顯著提高發(fā)酵后期麥汁中的FAN水平（提高幅度20mg/L）、促進(jìn)細(xì)胞生長、提高酵母發(fā)酵性能，其中風(fēng)味蛋白酶的效果最佳。與對(duì)照組相比，風(fēng)味蛋白酶的添加在20°P高濃釀造中可提高麥汁發(fā)酵度12%，提高乙醇產(chǎn)量12%；在24°P超高濃釀造中可提高麥汁發(fā)酵度8%，提高乙醇產(chǎn)量6%。蛋白酶的添加可顯著促進(jìn)啤酒風(fēng)味物質(zhì)的形成，但對(duì)醇酯比無顯著影響，對(duì)啤酒泡沫穩(wěn)定性影響較小。
（3）研究了麥汁糖化過程中蛋白酶（中性蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶和復(fù)合蛋白酶）的添加對(duì)氨基酸組成和酵母發(fā)酵性能的影響，分析了常濃（12°P）和高濃（20°P）釀造之間酵母對(duì)氨基酸同化模式的差異。結(jié)果表明，麥汁糖化過程中蛋白酶的添加可顯著提高麥汁浸出物含量和FAN水平（麥汁浸出物含量提高幅度3%，F(xiàn)AN水平提高幅度45%），其中復(fù)合蛋白酶和中性蛋白酶效果較好。常濃發(fā)酵中，風(fēng)味蛋白酶和中性蛋白酶處理的麥汁可顯著促進(jìn)酵母生長，提高發(fā)酵性能；而在高濃發(fā)酵中，復(fù)合蛋白酶和中性蛋白酶處理的麥汁可顯著促進(jìn)酵母生長，提高發(fā)酵性能。麥汁濃度的升高導(dǎo)致酵母對(duì)氨基酸的同化模式發(fā)生改變（細(xì)胞對(duì)亮氨酸、精氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、天冬氨酸和纈氨酸的同化率顯著增大）。此外，在常濃發(fā)酵中，細(xì)胞對(duì)賴氨酸、亮氨酸、精氨酸和組氨酸的同化與麥汁發(fā)酵度之間呈顯著正相關(guān)，而在高濃釀造中，只有賴氨酸和組氨酸的同化與麥汁發(fā)酵度之間呈顯著正相關(guān)。
（4）研究了20°P高濃釀造過程中賴氨酸、組氨酸以及兩者混合物的補(bǔ)充對(duì)酵母發(fā)酵性能及氮代謝調(diào)控的影響。結(jié)果表明，賴氨酸和組氨酸的添加可顯著促進(jìn)酵母生長、提高麥汁發(fā)酵度、乙醇產(chǎn)量和風(fēng)味物質(zhì)的形成。賴氨酸的添加顯著提高了SPS誘導(dǎo)基因（LYP1、HIP1、BAP2和AGP1）的表達(dá)，而組氨酸的添加則顯著抑制了NCR敏感基因（GAP1和MEP2）的表達(dá)。賴氨酸和組氨酸的添加可提高酵母對(duì)谷氨酸和苯丙氨酸的吸收，并降低細(xì)胞對(duì)絲氨酸、色氨酸和精氨酸的吸收。與賴氨酸和組氨酸混合物的添加相比，分別添加賴氨酸和組氨酸對(duì)酵母的發(fā)酵性能效果更好。
（5）研究比較了不同碳源（葡萄糖、蔗糖和麥芽糖）條件下酵母在18°P高濃和24°P超高濃釀造中的耐受性、氨基酸同化和發(fā)酵性能。結(jié)果表明，在18°P高濃發(fā)酵過程中，與麥芽糖相比，葡萄糖和蔗糖的添加可顯著提高酵母的發(fā)酵性能，特別是蔗糖的添加，可提高麥汁發(fā)酵度6%，提高乙醇產(chǎn)量8%。但對(duì)酵母的生長無顯著影響。在24°P超高濃發(fā)酵過程中，發(fā)酵前期葡萄糖和蔗糖添加組的發(fā)酵性能優(yōu)于麥芽糖，但發(fā)酵后期麥芽糖添加組顯著促進(jìn)了細(xì)胞的發(fā)酵性能。與蔗糖相比，麥芽糖的添加可提高麥汁發(fā)酵度14%，提高乙醇產(chǎn)量10%。麥汁濃度的升高導(dǎo)致酵母活細(xì)胞率降低，但促進(jìn)了胞內(nèi)海藻糖的合成。葡萄糖和蔗糖的添加不利于胞內(nèi)海藻糖的積累，從而降低了酵母活細(xì)胞率。在24°P超高濃發(fā)酵過程中，麥芽糖的添加顯著促進(jìn)了細(xì)胞對(duì)甘氨酸和丙氨酸的分泌及發(fā)酵后期細(xì)胞對(duì)脯氨酸的吸收。麥汁濃度的升高（由18°P升高至24°P）降低了細(xì)胞對(duì)高級(jí)醇的合成，但促進(jìn)了酯的合成，葡萄糖的添加顯著提高了風(fēng)味物質(zhì)的含量。
相關(guān)新聞推薦
1、乙腦病毒株囊膜蛋白I176R位點(diǎn)在BV-2細(xì)胞上的生長特性差異——結(jié)果與分析
2、番茄青枯雷爾氏菌T3SS基因hrcN致病力、生長曲線、運(yùn)動(dòng)性檢測（二）
3、雞胸肉中耐多藥奇異變形桿菌噬菌體生長曲線、生物學(xué)特性分析（五）