本發(fā)明涉及酒精飲料的制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及甜菜堿在制備酒精飲料中的應(yīng)用及酒精飲料的制備方法。
背景技術(shù)：
酒精飲料在世界各地受到大眾的喜愛(ài)，可大致分為啤酒、果酒、和烈酒。在啤酒以及烈酒如伏特加的制備過(guò)程中，首先要對(duì)原料谷物中的淀粉進(jìn)行糖化而轉(zhuǎn)化為糖類(lèi)，轉(zhuǎn)化得到的可發(fā)酵糖類(lèi)再通過(guò)微生物發(fā)酵而生成乙醇，其中烈酒的制備還需在后續(xù)工藝中進(jìn)行蒸餾。此外，在果酒例如葡萄酒的制備中，微生物直接利用水果中天然存在的可發(fā)酵糖類(lèi)進(jìn)行發(fā)酵，進(jìn)而生成乙醇。
在發(fā)酵過(guò)程中，除乙醇外，還會(huì)產(chǎn)生大量的代謝副產(chǎn)物，包括高級(jí)醇、醛類(lèi)、酯類(lèi)、有機(jī)酸等。其中，高級(jí)醇和酯類(lèi)是酒精飲料中含量最高的風(fēng)味物質(zhì)，其含量和組成主要依賴(lài)于微生物菌株的選擇及發(fā)酵的工藝條件。如果高級(jí)醇的含量太高，酒精飲料的口味會(huì)有不愉快的苦澀感；含量過(guò)低時(shí)，會(huì)使酒精飲料有厚重而不純正的感覺(jué)。而適宜的酯含量賦予酒液愉快的香氣，缺乏時(shí)讓人感到若有所失(fengliankou.(2008),controlofratioofhigheralcoholtoesterofbeerinlargefermentationtank,master’sthesis,jiangnanuniversity)。因此，高級(jí)醇與酯含量之比(醇酯比)是酒精飲料中非常重要的指標(biāo)之一，酒精飲料例如啤酒的風(fēng)味不僅取決于化合物的種類(lèi)，而且取決于化合物之間的比率(polednikovam,voborskyj,chladekl,srumat.(1993)zkusenostisvyroboupivapomociimoblizovanychkvasinek,kvasprumysl39:2-7)。當(dāng)醇酯比較高時(shí)，在飲用后還會(huì)產(chǎn)生頭暈頭疼等不良感覺(jué)。在啤酒類(lèi)飲料中，醇酯比應(yīng)當(dāng)控制在3：1-5：1的范圍內(nèi)。
在當(dāng)前的酒精發(fā)酵工藝中，為獲得適宜的醇酯比，一般通過(guò)提高發(fā)酵原料中的可發(fā)酵糖含量來(lái)提高酯類(lèi)的產(chǎn)生，或者通過(guò)降低發(fā)酵溫度和發(fā)酵壓力來(lái)小幅度降低醇酯比，或者通過(guò)高溫糖化低溫發(fā)酵的工藝條件組合來(lái)降低醇酯比(孟艷麗等人，(2014)，啤酒醇酯比分析綜述，beertech，2014年第1期，第11-13頁(yè))。又如，landaud等人發(fā)現(xiàn)，溫度提高發(fā)酵速率以及高級(jí)醇的產(chǎn)生率和最終濃度，而溶解的二氧化碳通過(guò)限制酵母生長(zhǎng)而控制酯的產(chǎn)生速度和最終濃度(landaud,s.,latrille,e.,corrieu,g.(2001).toppressureandtemperaturecontrolthefuselalcohol/esterratiothroughyeastgrowthinbeerfermentation.journaloftheinstituteofbrewing,107(2),107-117)；在發(fā)酵初始階段調(diào)整氧氣量，可以調(diào)整葡萄酒的醇酯比(e.valero,etal.,(2002),higheralcoholsandestersproductionbysaccharomycescerevisiae.ingluenceoftheinitialoxygenationofthegrapemust,foodchemistry,78,57-61)。然而，在調(diào)整上述與醇酯比相關(guān)的一些工藝條件時(shí)，也會(huì)連鎖地影響到發(fā)酵速度和微生物沉降度等。另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由固定在果膠酸鈣中的酵母通過(guò)發(fā)酵非常高濃度麥芽汁而生成的啤酒具有合適的醇酯比(biotechnology:prospectsandapplications.(2013),editedbyr.k.salar，s.k.gahlawat，p.siwach，j.s.duhan,springer)；通過(guò)在浸芽、糖化和發(fā)酵步驟中添加某些金屬離子并控制其終濃度，可以有效調(diào)整醇酯比(cn102899209)。在工業(yè)化的大罐發(fā)酵中，要獲得醇酯比適宜且其他參數(shù)也較好的酒精飲料，對(duì)專(zhuān)業(yè)人員提出了更高的挑戰(zhàn)。同時(shí)，進(jìn)一步縮短酒精飲料的發(fā)酵周期，降低生產(chǎn)能耗，也是本領(lǐng)域技術(shù)人員一直研究的技術(shù)難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服上述所指出的現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明人對(duì)此進(jìn)行了深入研究，在付出了大量創(chuàng)造性勞動(dòng)后，從而完成了本發(fā)明。
具體而言，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供甜菜堿在制備酒精飲料中的應(yīng)用及酒精飲料的制備方法，以制備得到適宜醇酯比的酒精飲料，同時(shí)縮短發(fā)酵周期。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，一方面，本發(fā)明提供了甜菜堿在制備酒精飲料中調(diào)節(jié)酒精飲料醇酯比的應(yīng)用，其中，將甜菜堿添加到含有可發(fā)酵糖的培養(yǎng)基中，并使產(chǎn)乙醇菌在該培養(yǎng)基中發(fā)酵。
本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的方案，所述甜菜堿選自無(wú)水甜菜堿、一水甜菜堿、鹽酸鹽甜菜堿、磷酸甜菜堿、和檸檬酸甜菜堿中的一種或多種。
甜菜堿，又稱(chēng)為n,n,n-三甲基甘氨酸，是一種季胺型水溶性生物堿，使用安全，無(wú)毒副作用。甜菜堿作為高效的甲基供體，參與甲基化反應(yīng)并提高代謝途徑中關(guān)鍵酶的活性，加快微生物菌體的生長(zhǎng)速率并提高代謝物產(chǎn)量；能提高細(xì)胞膜通透性，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧氣在胞內(nèi)外的交換，加快營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用速率；作為滲透壓保護(hù)劑，能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外滲透壓，有利于胞內(nèi)產(chǎn)物向胞外釋放，解決胞內(nèi)發(fā)酵產(chǎn)物濃度過(guò)高導(dǎo)致的反饋性抑制問(wèn)題。因而，甜菜堿在以往的研究中被用在微生物發(fā)酵中，以提高l-谷氨酸、維生素b12等代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生。而對(duì)于本發(fā)明提供的甜菜堿在制備酒精飲料時(shí)改善醇酯比、縮短發(fā)酵周期的應(yīng)用，現(xiàn)有技術(shù)中并未披露。
另一方面，本發(fā)明提供了酒精飲料的制備方法，包括使產(chǎn)乙醇菌在含有可發(fā)酵糖的培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵，其中，在培養(yǎng)基中添加適量的甜菜堿。
在一個(gè)實(shí)施方式中，產(chǎn)乙醇菌包括但不限于酵母屬(saccharomyces)、酒香酵母屬(brettanomyces)、假絲酵母菌屬(candida)、克勒克酵母屬(kloeckera)、類(lèi)酵母屬(saccharomycodes)、裂殖酵母屬(schizosaccharomyces)、接合酵母屬(zygosaccharomyces)、發(fā)酵單胞菌屬(zymomonas)、八連球菌屬(sarcina)、和擬內(nèi)孢霉屬(endomycopsis)的菌種。在一個(gè)實(shí)施方式中，酵母屬產(chǎn)乙醇菌選自釀酒酵母(saccharomycescerevisae)、巴氏酵母(saccharomycespastorianus)、貝酵母(saccharomycesbayanus)和奇異酵母(saccharomycesparadoxus)。在一個(gè)實(shí)施方式中，酒香酵母屬產(chǎn)乙醇菌選自布魯塞爾酒香酵母(brettanomycesbruxellensis)。在一個(gè)實(shí)施方式中，假絲酵母菌屬產(chǎn)乙醇菌選自休哈塔假絲酵母(candidashehatae)。在一個(gè)實(shí)施方式中，克勒克酵母屬產(chǎn)乙醇菌選自kloeckeraafricana。在一個(gè)實(shí)施方式中，類(lèi)酵母屬產(chǎn)乙醇菌選自路德類(lèi)酵母(saccharomycodesludwigii)。在一個(gè)實(shí)施方式中，裂殖酵母屬產(chǎn)乙醇菌選自粟酒裂殖酵母(schizosaccharomycespombe)。在一個(gè)實(shí)施方式中，接合酵母屬產(chǎn)乙醇菌選自拜耳接合酵母(zygosaccharomycesbailii)。在一個(gè)實(shí)施方式中，發(fā)酵單胞菌屬產(chǎn)乙醇菌選自運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌(zymomonasmobilis)和棕櫚發(fā)酵單胞菌(zymobacterpalmae)。在一個(gè)實(shí)施方式中，八連球菌屬產(chǎn)乙醇菌選自胃八連球菌(sarcinaventriculi)。在一個(gè)實(shí)施方式中，擬內(nèi)孢霉屬產(chǎn)乙醇菌選自扣囊擬內(nèi)孢霉(endomycopsisfibuligera)。在一個(gè)實(shí)施方式中，產(chǎn)乙醇菌為選自上述微生物中的一種或多種。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，產(chǎn)乙醇菌為酵母菌。在更加優(yōu)選的實(shí)施方式中，產(chǎn)乙醇菌為釀酒酵母、上面酵母。
在一個(gè)實(shí)施方式中，酒精飲料為啤酒、烈酒、果酒、米酒或黃酒。
在一個(gè)實(shí)施方式中，培養(yǎng)基可以包含碳源、氮源、生長(zhǎng)因子、微量營(yíng)養(yǎng)素、礦物緩沖鹽、金屬離子等。在一個(gè)實(shí)施方式中，培養(yǎng)基的初始ph為約4-6。在一個(gè)實(shí)施方式中，培養(yǎng)基中的碳源包含可發(fā)酵糖。在一個(gè)實(shí)施方式中，可發(fā)酵糖包括但不限于葡萄糖、果糖、蔗糖、木糖和麥芽糖。在一個(gè)實(shí)施方式中，培養(yǎng)基中的可發(fā)酵糖的初始濃度為約60g/l-250g/l。
在一個(gè)實(shí)施方式中，產(chǎn)乙醇菌的接種量為約1.0×106-1.0×108/ml。
在一個(gè)實(shí)施方式中，產(chǎn)乙醇菌的發(fā)酵為有氧發(fā)酵或無(wú)氧發(fā)酵。
在一個(gè)實(shí)施方式中，發(fā)酵在密閉容器如發(fā)酵罐中進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施方式中，發(fā)酵時(shí)間持續(xù)約12-14天。在一個(gè)實(shí)施方式中，發(fā)酵溫度為約8-25攝氏度。在一個(gè)實(shí)施方式中，發(fā)酵壓力保持在約0.01-0.2mpa，且發(fā)酵壓力在不同階段進(jìn)行調(diào)整。
在一個(gè)實(shí)施方式中，甜菜堿可以為甜菜堿或其鹽。在一個(gè)實(shí)施方式中，甜菜堿可以為天然提取的或?yàn)槿斯ず铣傻?。在一個(gè)實(shí)施方式中，甜菜堿包括但不限于無(wú)水甜菜堿、一水甜菜堿、鹽酸鹽甜菜堿、磷酸甜菜堿、和檸檬酸甜菜堿。在一個(gè)實(shí)施方式中，甜菜堿可以選自無(wú)水甜菜堿、一水甜菜堿、鹽酸鹽甜菜堿、磷酸甜菜堿、和檸檬酸甜菜堿中的一種或多種。
在一個(gè)實(shí)施方式中，甜菜堿的添加濃度為約0.0000085-8.54mol/l。在一個(gè)實(shí)施方式中，甜菜堿的添加濃度為約0.0000085mol/l以上、約0.00001mol/l以上、約0.0001mol/l以上、約0.0005mol/l以上、約0.001mol/l以上、約0.0046mol/l以上、約0.0050mol/l以上、約0.0060mol/l以上、或約0.0065mol/l以上，且為約8.54mol/l以下、約8.00mol/l以下、約6.00mol/l以下、約4.00mol/l以下、約2.00mol/l以下、約1.00mol/l以下、約0.80mol/l以下、約0.60mol/l以下、約0.43mol/l以下、約0.03mol/l以下、或約0.0256mol/l以下。在一個(gè)實(shí)施方式中，甜菜堿的添加濃度為約0.0065-0.43mol/l。在一個(gè)實(shí)施方式中，甜菜堿的添加濃度為約0.0046-0.0256mol/l。
在一個(gè)實(shí)施方式中，甜菜堿在發(fā)酵前或發(fā)酵過(guò)程中的任一時(shí)點(diǎn)添加在培養(yǎng)基中。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，甜菜堿在發(fā)酵前或發(fā)酵初期添加在培養(yǎng)基中。
在一個(gè)實(shí)施方式中，甜菜堿添加到培養(yǎng)基中的方式為一次性添加、分批添加或流加。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，甜菜堿為一次性添加到培養(yǎng)基中。
在一個(gè)實(shí)施方式中，在發(fā)酵之后，可以對(duì)所得的酒精飲料進(jìn)行適度稀釋。
再一方面，本發(fā)明還提供一種酒精飲料，其含有高于約0.0085mol/l的甜菜堿，澄清透亮、具有良好的香氣和口味，具有合適的醇酯比，且對(duì)人體具有解酒護(hù)肝的作用。該啤酒可以由本發(fā)明的上述方法制備得到。
在本發(fā)明提供的酒精飲料制備方法中，巧妙地在產(chǎn)乙醇菌的培養(yǎng)基中加入了甜菜堿。由于甜菜堿的加入，同時(shí)對(duì)其他的工序進(jìn)行適應(yīng)性的改進(jìn)，因此可以通過(guò)產(chǎn)乙醇菌的發(fā)酵過(guò)程來(lái)方便地調(diào)節(jié)酒精飲料的醇酯比。通過(guò)以上改進(jìn)的協(xié)同效果可以發(fā)酵得到醇酯比為3:1-5:1的酒精飲料，該酒精飲料在飲用后不會(huì)引起頭暈頭疼的感覺(jué)。此外，由于甜菜堿的加入，產(chǎn)乙醇菌的發(fā)酵周期明顯縮短，菌體沉降得以加快，酒精飲料的感官指標(biāo)如外觀、色澤、泡沫、香氣和口味得到提高。而且，由于甜菜堿無(wú)毒副作用且具有溫和的藥理性質(zhì)，在發(fā)酵工藝后無(wú)需去除，且對(duì)人體有解酒護(hù)肝等有益作用。
附圖說(shuō)明
圖1是實(shí)施例1的感官評(píng)價(jià)圖。
具體實(shí)施方式
酒精飲料是指啤酒、烈酒和果酒等。其中，烈酒是指在微生物發(fā)酵生成酒精后，通過(guò)蒸餾等方法進(jìn)行濃縮得到的高濃度烈性酒，包括威士忌、白蘭地、伏特加、朗姆酒、中國(guó)白酒、日本清酒等。果酒為利用微生物發(fā)酵水果中的糖類(lèi)而生成的酒精飲料，包括葡萄酒、李子酒等。本發(fā)明還包括米酒、黃酒等涉及用微生物發(fā)酵糖類(lèi)生成乙醇的酒精飲料。
在微生物的發(fā)酵過(guò)程中，除乙醇外，發(fā)酵過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生大量的代謝副產(chǎn)物，包括高級(jí)醇、醛類(lèi)、酯類(lèi)、有機(jī)酸等。
上述高級(jí)醇是指三個(gè)碳以上的醇，包括但不限于正丙醇、異丁醇、異戊醇、活性戊醇和β-苯乙醇；上述酯類(lèi)包括但不限于丁酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸異丁酯、乙酸異戊酯、辛酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯。
在飲用酒精飲料后，通常會(huì)有頭暈頭痛的感覺(jué)，主要是因?yàn)楦呒?jí)醇的含量過(guò)高。適宜的高級(jí)醇含量和組成，使酒精飲料的口感醇厚、協(xié)調(diào)；但是如果含量過(guò)高或比例不協(xié)調(diào)，將嚴(yán)重影響酒的風(fēng)味。酯是酒類(lèi)香氣的主要載體，適宜的酯含量賦予啤酒愉快的香氣，但過(guò)于突出時(shí)又會(huì)損害酒類(lèi)風(fēng)味的協(xié)調(diào)性。因此，如何在酒精發(fā)酵過(guò)程中得到適量的高級(jí)醇和酯類(lèi)，是行業(yè)內(nèi)面臨的一大問(wèn)題。此前，醇酯比通常通過(guò)改變發(fā)酵過(guò)程中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來(lái)進(jìn)行調(diào)整，而這些參數(shù)的調(diào)整會(huì)連鎖性地引起其他問(wèn)題，如發(fā)酵周期過(guò)長(zhǎng)、微生物沉降度不理想等。
在本發(fā)明中，提供一種方便地調(diào)整酒精飲料中醇酯比的方法，即，使產(chǎn)乙醇菌在含有可發(fā)酵糖且添加有適量甜菜堿的培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵。使用該方法來(lái)發(fā)酵得到酒精飲料，不僅可以調(diào)整醇酯比，而且可以縮短發(fā)酵周期，提高酒精飲料的感官指標(biāo)。此外，由于甜菜堿無(wú)毒副作用，對(duì)人體還有諸多益處，在發(fā)酵工藝后不必去除。
在本發(fā)明的方法中，產(chǎn)乙醇菌的種類(lèi)可以根據(jù)將要制備的酒精飲料的種類(lèi)和特性、微生物的可得性等進(jìn)行選擇。據(jù)已有的研究報(bào)道，釀酒酵母、巴氏酵母、貝酵母、奇異酵母、布魯塞爾酒香酵母、休哈塔假絲酵母、kloeckeraafricana、路德類(lèi)酵母、粟酒裂殖酵母、拜耳接合酵母、運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌、棕櫚發(fā)酵單胞菌、胃八連球菌、扣囊擬內(nèi)孢霉等微生物可以將糖類(lèi)發(fā)酵生成乙醇。上述的產(chǎn)乙醇菌可以基于發(fā)酵的目的而單獨(dú)使用，或聯(lián)合使用。需要注意的是，大部分上述產(chǎn)乙醇菌的產(chǎn)乙醇過(guò)程為無(wú)氧發(fā)酵，然而還有部分產(chǎn)乙醇菌例如布魯塞爾酒香酵母，在有氧條件下的乙醇發(fā)酵速度更快。目前，釀酒領(lǐng)域中最常用的微生物為釀酒酵母。釀酒酵母包括很多菌株，不同菌株的發(fā)酵特性略有不同，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)不同的需要而進(jìn)行選擇。目前，提供酵母菌株的實(shí)驗(yàn)室包括但不限于wyeast、siebelinst.、whitelabs、lallemand、brewferm、coopers、fermentis、realbrewersyeast、muntons、eastcoastyeast等。國(guó)內(nèi)有名的酵母提供商為安琪酵母股份有限公司。此外，本領(lǐng)域已知的是，在發(fā)酵開(kāi)始前，如果菌株以干粉等形式存在時(shí)，需要對(duì)菌株進(jìn)行活化。
在本發(fā)明中，發(fā)酵培養(yǎng)基可以包含碳源、氮源、磷、生長(zhǎng)因子、微量營(yíng)養(yǎng)素、礦物緩沖鹽、金屬離子等。
碳源通常為糖類(lèi)或其他碳水化合物。在大型發(fā)酵系統(tǒng)中，可以采用糖蜜、玉米漿、甘蔗汁或甜菜汁作為碳源。例如，在啤酒發(fā)酵中，通常采用糖化后的麥芽汁，在葡萄酒發(fā)酵中，通常采用葡萄汁。為保證終產(chǎn)品的純度和生產(chǎn)穩(wěn)定性，也可以采用純化的葡萄糖、蔗糖等作為碳源。在本發(fā)明中，碳源包含可發(fā)酵糖。根據(jù)原料的不同，可發(fā)酵糖的種類(lèi)和量也可以不同。
氮源供微生物合成蛋白、核酸和其他胞內(nèi)組分。取決于微生物中存在的酶，氮源可以為粗蛋白例如大豆粉；多肽類(lèi)例如蛋白胨或胰蛋白胨；或銨鹽和硝酸鹽；等等。
在細(xì)胞膜中磷脂以及核酸的生成中需要磷。磷的量可以根據(jù)發(fā)酵目的和微生物需求等進(jìn)行確定。例如，在某些情況下，為避免次生代謝產(chǎn)物的生成，可以在培養(yǎng)基中添加磷。
在發(fā)酵培養(yǎng)基中還可以包含生長(zhǎng)因子和微量營(yíng)養(yǎng)素。酵母提取物是發(fā)酵培養(yǎng)基中微量營(yíng)養(yǎng)素和維生素的常見(jiàn)來(lái)源。無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)素，包括微量元素如鐵、鋅、銅、錳、鉬和鈷，通常包含在非精制的碳源和氮源中。
如果需要在發(fā)酵過(guò)程中將ph值穩(wěn)定在最佳ph值附近時(shí)，可以在發(fā)酵培養(yǎng)基中加入無(wú)機(jī)緩沖鹽，例如碳酸鹽或磷酸鹽。
此外，當(dāng)金屬離子以高濃度存在時(shí)，需要在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加螯合劑。而且，也可以在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加過(guò)氧化氫酶等來(lái)改進(jìn)成品酒精飲料的風(fēng)味和風(fēng)味穩(wěn)定性。
發(fā)酵培養(yǎng)基的組成、各成分的含量以及初始的ph值，可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)菌種、發(fā)酵目的等實(shí)際情況而確定和調(diào)整。
乙醇發(fā)酵通常在發(fā)酵罐中進(jìn)行。在發(fā)酵之前，發(fā)酵罐要進(jìn)行清洗和無(wú)菌處理。添加到發(fā)酵罐中的培養(yǎng)基也要進(jìn)行無(wú)菌處理。產(chǎn)乙醇菌的接種量一般為1.0×106-1.0×108/ml，可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況而確定。發(fā)酵的方式也可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況而定，例如，可以采用上面發(fā)酵或下面發(fā)酵。在發(fā)酵開(kāi)始后，需要控制發(fā)酵罐中的溫度和壓力。一般而言，發(fā)酵溫度控制在8-25攝氏度，而發(fā)酵罐壓力保持在0.01-0.2mpa。其中，發(fā)酵溫度和發(fā)酵壓力可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況而確定，例如在主發(fā)酵階段可以保持在10攝氏度，進(jìn)行恒溫發(fā)酵。另外，發(fā)酵溫度和發(fā)酵壓力可以在發(fā)酵過(guò)程中隨時(shí)調(diào)整，例如，發(fā)酵壓力在主發(fā)酵階段可以保持為較低，當(dāng)糖度降至一定水平時(shí)，進(jìn)行升壓。發(fā)酵液的組成可以每隔一段時(shí)間檢測(cè)一次，當(dāng)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到預(yù)期時(shí)，可以終止發(fā)酵。在本發(fā)明中，由于在發(fā)酵培養(yǎng)基中加入了適量的甜菜堿，發(fā)酵時(shí)間一般控制在5-14天，發(fā)酵時(shí)間比空白對(duì)照縮短大約2天。
在本發(fā)明中，甜菜堿可以為甜菜堿或其鹽。甜菜堿的分子式如下：
在本發(fā)明中，甜菜堿可以為天然提取的或?yàn)槿斯ず铣傻摹Ｌ貏e地，甜菜堿可以選自無(wú)水甜菜堿、一水甜菜堿、鹽酸鹽甜菜堿、磷酸甜菜堿、和檸檬酸甜菜堿中的一種或多種。甜菜堿在發(fā)酵培養(yǎng)基中的添加濃度為0.0000085-8.54mol/l，任選地為0.0065-0.43mol/l，或者任選地為0.0045-0.0256mol/l。隨著甜菜堿濃度的增加，醇酯比呈下降趨勢(shì)。甜菜堿添加過(guò)少，可能無(wú)法將醇酯比降到理想值；如果添加過(guò)多，則可能使酒精飲料的風(fēng)味失去平衡。由于在添加甜菜堿的情況下，高級(jí)醇和酯類(lèi)的絕對(duì)產(chǎn)量可能均略有提高，可以在發(fā)酵工序之后進(jìn)行稀釋等來(lái)進(jìn)一步降低高級(jí)醇的絕對(duì)含量并仍保持良好的風(fēng)味。
甜菜堿在發(fā)酵過(guò)程中并不會(huì)被消耗掉，至少不會(huì)被大量消耗掉，因而存在于酒精飲料終產(chǎn)品中。在傳統(tǒng)的乙醇發(fā)酵中，因?yàn)楣任锘蛩现泻猩倭康奶鸩藟A成分，酒精飲料中也會(huì)含有少量的甜菜堿。例如，在普通發(fā)酵制得的啤酒產(chǎn)品中，含有約0.0085mol/l的甜菜堿。而在本發(fā)明中，由于額外添加甜菜堿來(lái)調(diào)整酒精飲料的醇酯比，終產(chǎn)品中的甜菜堿含量會(huì)相對(duì)更高。
在本發(fā)明中，甜菜堿可以在發(fā)酵前或整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中的任一時(shí)點(diǎn)進(jìn)行添加。其中，在制備啤酒的情況下，在發(fā)酵前的添加時(shí)點(diǎn)可以是添加啤酒花階段、麥芽汁冷卻階段等。本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)證明，在發(fā)酵前或發(fā)酵的任一時(shí)期添加甜菜堿均能達(dá)到調(diào)節(jié)醇酯比的效果。優(yōu)選地，甜菜堿在發(fā)酵前或發(fā)酵初期添加在培養(yǎng)基中，這可以在調(diào)節(jié)成品飲料的醇酯比的同時(shí)，縮短微生物的發(fā)酵周期，并盡早地糾正微生物發(fā)酵過(guò)程中的不正常代謝。此外，甜菜堿添加到培養(yǎng)基中的方式可以為一次性添加、分批添加或流加，優(yōu)選為一次性添加，理由同上。
采用本發(fā)明的方法，具有如下有益效果：
1)降低生產(chǎn)成本，提高利潤(rùn)：甜菜堿可以加快發(fā)酵速度，縮短發(fā)酵周期，可以將生產(chǎn)時(shí)間縮短2天以上；可以使酵母更好地生長(zhǎng)代謝，增加酵母使用代次，降低酵母(酵母泥或酵母粉)購(gòu)置成本或擴(kuò)繁成本；
2)改善成品酒精飲料的感官指標(biāo)(外觀、色澤、泡沫、香氣和口味)：甜菜堿加快微生物沉降，使成品酒精飲料更加澄清透亮；甜菜堿作為滲透壓保護(hù)劑，提高微生物的活力和對(duì)環(huán)境的抵抗力，緩解微生物衰老和自溶，這在一方面降低微生物自溶產(chǎn)生的渾濁和變色，在另一方面也糾正了微生物發(fā)酵過(guò)程中的不正常代謝對(duì)香氣和口味的影響；甜菜堿作為兩性表面活性劑，可有效地降低氣泡表面張力，發(fā)泡效果好，從而有效地提高二氧化碳在啤酒中的分散性和吸收度，進(jìn)而提高二氧化碳在成品酒精飲料中的濃度；甜菜堿積極參與脂肪代謝，有效地促進(jìn)脂肪分解，降低發(fā)酵液中脂肪和脂肪酸含量，提高起泡性和持久性；
3)滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)口味和健康的雙重需求：添加甜菜堿后，成品酒精飲料在保持風(fēng)味的同時(shí)，降低醇酯比，可顯著緩解頭痛頭暈；另一方面，由于甜菜堿具有的溫和的藥理性質(zhì)，例如明目、抗脂肪肝、保護(hù)腎臟、治療動(dòng)脈粥樣硬化等心血管疾病等，使得產(chǎn)出的成品酒精飲料成為一款具備解酒護(hù)肝功能的新型保健酒精飲品。
在下文中，以制備啤酒為具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，本發(fā)明不限于以下實(shí)施例。
實(shí)施例1
采用4個(gè)200l啤酒發(fā)酵罐(濟(jì)南中德啤酒設(shè)備有限公司)進(jìn)行發(fā)酵，分別標(biāo)記為f0，f1，f2，f3。采用上面發(fā)酵法(滿(mǎn)罐)，按照普通啤酒的生產(chǎn)工藝步驟進(jìn)行生產(chǎn)加工，就是將生產(chǎn)原料進(jìn)行糖化、麥汁過(guò)濾、煮沸、添加啤酒花、沉淀、冷卻、發(fā)酵、過(guò)濾，獲得啤酒。
粉碎：利用對(duì)輥粉碎機(jī)(gd-5，山東泰安輕工機(jī)械有限公司)粉碎大麥芽和小麥芽，適當(dāng)調(diào)整輥間距，要求麥皮破而不碎，胚乳盡可能碎。
糖化：保證料水比為1:3.5。
下料溫度為45℃，保溫20min；
升溫至50℃，保溫40min；
升溫至54℃，保溫30min；
升溫至65℃，保溫70min；
升溫至72℃，保溫10min。
升溫至78℃，保溫10min。
過(guò)濾：采用常規(guī)的回流時(shí)間和過(guò)濾速度；正常水量洗糟。
煮沸：混合麥汁濃度控制為10.2°p，煮沸70min后糖度約為11.0°p。酒花分三次添加。煮沸終了前5分鐘，添加1‰一水甜菜堿。
冷卻：接種上面發(fā)酵酵母w303-1a(matα，零代，德國(guó)慕尼黑doemens啤酒學(xué)院)，接種后使每毫升麥汁含1.0×107個(gè)酵母細(xì)胞，冷卻至16℃。
發(fā)酵：16℃發(fā)酵，約2天降糖至4.0°p左右，封罐；封罐后每天檢測(cè)雙乙酰含量以判別啤酒是否成熟，直至雙乙酰含量降到0.1mg/l。開(kāi)始降溫，首先降至4℃，維持24h后，再降至0-1℃。
其中，f0為未添加甜菜堿的對(duì)照，f1、f2、f3在煮沸階段分別添加占最終有效發(fā)酵體積的0.0074mol/l、0.0145mol/l、0.0222mol/l的一水甜菜堿(購(gòu)自山東祥維斯生物科技股份有限公司，純度：98％)。試驗(yàn)進(jìn)行3批，取平均值。
同時(shí)將實(shí)施例1制備的啤酒采用如下的方法檢測(cè)和品評(píng)。
1.發(fā)酵液雙乙酰的檢測(cè)
采用水蒸汽蒸餾，使啤酒中雙乙酰逸出，吸收在蒸餾水中，然后加入試劑鄰苯二胺，使發(fā)生如下反應(yīng)：
雙乙酰+鄰苯二胺→2，3-二甲基喹卟啉。
生成物的鹽酸鹽在波長(zhǎng)335nm波長(zhǎng)處有一吸收峰，可用作定量測(cè)定。具體操作步驟為：
(1)蒸餾
將雙乙酰蒸餾器裝好，加熱蒸汽發(fā)生瓶使水至沸騰，蒸汽預(yù)熱后置25ml容量瓶于冷凝器下口，外加冰浴冷卻。加1～2滴有機(jī)硅消泡劑或甘油聚醚于100ml量筒中，再注入100ml未經(jīng)除氣的預(yù)先冷至5℃左右的酒樣，迅速加入已預(yù)熱的蒸餾器內(nèi)，并用少量水沖洗帶塞漏斗，蓋塞。然后用水封口進(jìn)行蒸餾直至蒸餾液接近25ml時(shí)，蒸餾需在3min內(nèi)完成，取下容量瓶恢復(fù)至室溫后，用水定容至刻度混勻。
(2)顯色與測(cè)定
分別吸取10.00ml蒸餾液于兩支比色管中，于第一支管中加入0.50ml鄰苯二胺溶液10g/l，第二支管中不加(空白)充分搖勻后，同時(shí)置于暗處放置20～30min。然后，于第一支管中加2.00ml鹽酸溶液(4mol/l，移取33.3ml鹽酸(約為1.18g/ml)，以水稀釋至100ml混勻)，于第二支管中加入2.50ml鹽酸溶液(4mol/l)混勻后，在紫外分光光度計(jì)上于波長(zhǎng)335nm下用10mm石英吸收皿以空白為參比測(cè)定其吸光度，比色測(cè)定操作須在20min內(nèi)完成。
(3)結(jié)果計(jì)算
按下式計(jì)算雙乙酰的含量
x＝a335×2.4
式中：x——雙乙酰含量，mg/l；
a335——在335nm波長(zhǎng)下，用10mm石英吸收皿測(cè)定的吸收光度；
2.4——吸光度與雙乙酰含量的換算系數(shù)。
對(duì)最終樣品分別測(cè)定三次，取平均值。
雙乙酰是衡量啤酒成熟與否的重要指標(biāo)，當(dāng)其含量≤0.1mg/l時(shí)，認(rèn)為啤酒成熟。從降低雙乙酰的情況看，f1組、f2組、f3組的發(fā)酵周期較f0組縮短2-3天。
2.啤酒中風(fēng)味物質(zhì)含量的測(cè)定(頂空氣相色譜法)
采用美國(guó)perkinelmer公司氣相色譜儀，型號(hào)autosystemxl，氫火焰離子化檢測(cè)器fid，dm-5石英毛細(xì)管柱30×0.25。
啤酒樣品的處理：取啤酒樣品5ml倒入20ml頂空進(jìn)樣瓶中，加入0.1ml內(nèi)標(biāo)溶液(2000mg/l)，加密封墊、鋁蓋壓緊，55℃水浴15min。放入進(jìn)樣托盤(pán)，檢測(cè)。
色譜條件：起始溫度50℃，保持2min后，以10℃/min升至80℃，不保持，再以20℃/min升至170℃，不保持。氮?dú)饬魉?0ml/min，氫氣流速20ml/min，空氣流速240ml/min，進(jìn)樣量0.5μl。
對(duì)最終啤酒樣品取樣分別測(cè)定三次，取平均值，結(jié)果如下表：
3.啤酒的感官品評(píng)
將實(shí)施例1中f0組、f1組釀造的啤酒貯存于5℃，以準(zhǔn)備品評(píng)。一組具有豐富品評(píng)經(jīng)驗(yàn)的國(guó)家級(jí)和省級(jí)評(píng)酒委員對(duì)所釀啤酒進(jìn)行感官品嘗，對(duì)啤酒所體現(xiàn)出來(lái)的泡沫、酯香、口味、頭痛感等感官特性進(jìn)行了打分評(píng)判，從1分到5分，分別代表從很差到很好。樣品分為兩組，采用盲評(píng)法。
其結(jié)果感官評(píng)價(jià)見(jiàn)圖1。
可以看到，f1組(添加了甜菜堿制備的啤酒)酯香要更加濃郁，這與其較高的酯(特別是乙酸乙酯和乙酸異戊酯)含量明顯相關(guān)；而且添加甜菜堿生產(chǎn)的啤酒醇酯比也較低，不容易引起頭痛。一般認(rèn)為，當(dāng)醇酯比低于5時(shí)，就不易誘發(fā)頭痛，這與感官品評(píng)結(jié)果也很一致。當(dāng)然，發(fā)明人也對(duì)其他組的啤酒進(jìn)行了品評(píng)，結(jié)果并無(wú)差異。
綜上，試驗(yàn)結(jié)果：從口感上來(lái)看，添加甜菜堿組的啤酒相比未添加甜菜堿的對(duì)照f(shuō)0口感更柔和，香氣更協(xié)調(diào)，醇酯比顯著降低。
實(shí)施例2
按照實(shí)施例1的方法步驟在4個(gè)200l啤酒發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵，其中，f0為未添加甜菜堿的對(duì)照，f1、f2、f3在麥芽汁的冷卻階段分別添加占最終有效發(fā)酵體積的0.0046mol/l、0.0093mol/l、0.0140mol/l的磷酸甜菜堿(購(gòu)自山東祥維斯生物科技股份有限公司，純度98％)。試驗(yàn)進(jìn)行3批，取平均值。
采用同樣的檢測(cè)方法，得到試驗(yàn)結(jié)果：從口感上來(lái)看，添加甜菜堿組的啤酒相比未添加甜菜堿的對(duì)照f(shuō)0口感更柔和，香氣更協(xié)調(diào)，醇酯比顯著降低。
實(shí)施例3
按照實(shí)施例1的方法步驟在4個(gè)200l啤酒發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵，其中，f0為未添加甜菜堿的對(duì)照，f1、f2、f3在發(fā)酵開(kāi)始至發(fā)酵進(jìn)行到72h的期間分別流加占最終有效發(fā)酵體積的0.0065mol/l、0.0130mol/l、0.0195mol/l的鹽酸鹽甜菜堿(購(gòu)自山東祥維斯生物科技股份有限公司，純度98％)。試驗(yàn)進(jìn)行3批，取平均值。
采用同樣的檢測(cè)方法，得到試驗(yàn)結(jié)果：從口感上來(lái)看，添加甜菜堿組的啤酒相比未添加甜菜堿的對(duì)照f(shuō)0口感更柔和，香氣更協(xié)調(diào)，醇酯比顯著降低。
實(shí)施例4
按照實(shí)施例1的方法步驟在4個(gè)200l啤酒發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵，其中，f0為未添加甜菜堿的對(duì)照，f1、f2、f3在添加啤酒花階段分別添加占最終有效發(fā)酵體積的0.0085mol/l、0.0170mol/l、0.0256mol/l的無(wú)水甜菜堿(購(gòu)自山東祥維斯生物科技股份有限公司，純度98％)。
在成品獲取步驟中，過(guò)濾工序結(jié)束后，還在濾液中添加0.0427mol/l的無(wú)水甜菜堿(購(gòu)自山東祥維斯生物科技股份有限公司，純度98％)，以成品啤酒體積為基準(zhǔn)。
采用同樣的檢測(cè)方法，得到試驗(yàn)結(jié)果：從口感上來(lái)看，添加甜菜堿組的啤酒相比未添加甜菜堿的對(duì)照f(shuō)0口感更柔和，香氣更協(xié)調(diào)，醇酯比顯著降低。
實(shí)施例5
按照實(shí)施例1的方法步驟在4個(gè)200l啤酒發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵，除冷卻步驟和發(fā)酵步驟不同外。其中，f0為未添加甜菜堿的對(duì)照，f1、f2、f3在麥芽汁的冷卻階段分別添加占最終有效發(fā)酵體積的0.0046mol/l、0.0093mol/l、0.0140mol/l的一水甜菜堿(購(gòu)自山東祥維斯生物科技股份有限公司，純度98％)。試驗(yàn)進(jìn)行3批，取平均值。
冷卻：接種下面發(fā)酵酵母w206-3a(matα，第三代，德國(guó)慕尼黑doemens啤酒學(xué)院)，接種后使每毫升麥汁含5.0×106個(gè)酵母細(xì)胞，冷卻至9℃。
發(fā)酵：9℃發(fā)酵，約2天降糖至4.0°p左右，封罐；封罐后每天檢測(cè)雙乙酰含量以判別啤酒是否成熟，直至降到0.1mg/l。開(kāi)始降溫，首先降至4℃，維持24h后，再降至0-1℃。
采用同樣的檢測(cè)方法，得到試驗(yàn)結(jié)果：從口感上來(lái)看，添加甜菜堿組的啤酒相比未添加甜菜堿的對(duì)照f(shuō)0口感更柔和，香氣更協(xié)調(diào)，醇酯比顯著降低。
應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例的用途僅用于說(shuō)明本發(fā)明而非意欲限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外，也應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)、修改和/或變型，所有的這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的保護(hù)范圍之內(nèi)。