啤酒酵母擴(kuò)培技術(shù)詳解

啤酒廠在獲得接種酵母方式方面有著多種多樣的選擇，主要包括直接購買酵母泥、選購純種酵母以及自行保存并擴(kuò)培純種酵母。在中國，大型啤酒廠傾向于選擇第三種方式，即自主保存和擴(kuò)培純種酵母；而對(duì)于規(guī)模較小的企業(yè)，他們往往選擇直接購買酵母泥作為高效的方式。另外，也有一部分小型企業(yè)，為了保障啤酒質(zhì)量的持續(xù)穩(wěn)定，選擇從“酵母銀行”購買純種酵母，隨后進(jìn)行酵母擴(kuò)培以滿足生產(chǎn)需求。這些不同的獲取途徑，體現(xiàn)了啤酒廠在酵母選擇上的多樣性和靈活性。

純種酵母的培養(yǎng)

工藝原理

酵母，作為一種兼性微生物，其獨(dú)特之處在于它能在有氧與無氧環(huán)境下都進(jìn)行細(xì)胞的新陳代謝和繁殖。啤酒酵母菌的繁殖歷程經(jīng)歷了四個(gè)關(guān)鍵階段：

(1)遲緩期：此階段中，盡管環(huán)境中存在豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，但酵母細(xì)胞的繁殖活動(dòng)幾乎處于停滯狀態(tài)。

(2)指數(shù)生長期：這是酵母繁殖最為活躍的時(shí)期，細(xì)胞數(shù)量以驚人的指數(shù)速度迅速增長。

(3)穩(wěn)定期：隨著發(fā)酵過程中CO?和酒精的逐漸積累，酵母的繁殖速度開始放緩，但此時(shí)活菌數(shù)達(dá)到最高。

(4)衰亡期：由于營養(yǎng)物質(zhì)的消耗殆盡和有毒代謝產(chǎn)物的堆積，酵母細(xì)胞的死亡率開始上升，活菌數(shù)逐漸下降。

在酵母培養(yǎng)過程中，對(duì)數(shù)生長期尤為關(guān)鍵。在這一階段，營養(yǎng)、氧氣供給以及酵母細(xì)胞濃度和溫度等條件都必須精確控制，以達(dá)到最佳的生長狀態(tài)。為了確保酵母能夠持續(xù)高效地繁殖，必須持續(xù)向培養(yǎng)環(huán)境中通入足夠的無菌空氣，因?yàn)檠鯕獾娜狈?huì)迫使部分酵母進(jìn)行無氧發(fā)酵，產(chǎn)生CO?和酒精而非新細(xì)胞，從而影響有活力細(xì)胞的數(shù)量。

分離培養(yǎng)

啤酒酵母的分離培養(yǎng)技術(shù)，旨在利用特殊的分離手段，從原菌中分離出優(yōu)質(zhì)、強(qiáng)健的單細(xì)胞酵母，并通過擴(kuò)大培養(yǎng)以滿足生產(chǎn)需求。這一過程在工業(yè)生產(chǎn)中至關(guān)重要，其中，啤酒廠常用的是平板分離法和劃線分離法兩種方法。

(1)平板分離培養(yǎng)法（又稱稀釋分離法）

這是一種簡便易行的方法，特別適用于啤酒廠現(xiàn)場(chǎng)操作。

(2)劃線分離培養(yǎng)法
這種方法常用于分離純化生產(chǎn)上已經(jīng)存在的菌種。

實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)培

啤酒生產(chǎn)的核心在于使用純正且活力充沛的酵母。這些酵母通常源自企業(yè)保存的純種酵母，經(jīng)過一系列的精心擴(kuò)大培養(yǎng)，當(dāng)數(shù)量達(dá)到生產(chǎn)所需標(biāo)準(zhǔn)后，便投入到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中。啤酒酵母的純度對(duì)于啤酒發(fā)酵過程和最終成品的質(zhì)量具有決定性影響。因此，每個(gè)啤酒廠都應(yīng)珍視并妥善保存適合自身生產(chǎn)需求的純種酵母，以確保所生產(chǎn)的啤酒能夠保持一貫的獨(dú)特風(fēng)格和卓越品質(zhì)。

啤酒酵母的擴(kuò)大培養(yǎng)過程遵循嚴(yán)謹(jǐn)而科學(xué)的步驟，依次為：斜面試管（原菌種）→ 富氏瓶或試管培養(yǎng) → 巴氏瓶或三角瓶培養(yǎng) → 卡氏罐培養(yǎng) → 漢生罐培養(yǎng) → 酵母擴(kuò)大培養(yǎng)罐 → 酵母繁殖罐 → 發(fā)酵罐。

在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行酵母擴(kuò)大培養(yǎng)時(shí)，需遵循以下技術(shù)要點(diǎn)以確保培養(yǎng)過程的順利進(jìn)行：

(1) 所有培養(yǎng)用具必須經(jīng)過徹底的清洗和干熱滅菌處理。

(2) 培養(yǎng)基采用加入酒花的麥汁，經(jīng)過加熱煮沸、蛋白澄清及蒸汽間歇滅菌后，保溫存放2~3天，驗(yàn)證其無污染后方可待用。

(3) 每次擴(kuò)大培養(yǎng)的稀釋倍數(shù)應(yīng)控制在10倍以下。

(4) 每次移植接種后，需鏡檢酵母細(xì)胞的發(fā)育情況，。

(5)?隨著培養(yǎng)階段的逐步推進(jìn)，培養(yǎng)溫度應(yīng)逐步降低，以更好地適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)酵的實(shí)際情況。

(6) 在每個(gè)擴(kuò)大培養(yǎng)階段，都應(yīng)進(jìn)行平行培養(yǎng)，如試管培養(yǎng)4~5支、巴氏瓶培養(yǎng)2~3個(gè)、卡氏罐培養(yǎng)2個(gè)，以便選擇最佳的酵母菌株進(jìn)行后續(xù)的擴(kuò)大培養(yǎng)。

車間擴(kuò)培

在卡氏罐培養(yǎng)階段完成后，酵母進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。酵母的擴(kuò)大繁殖方式可依據(jù)啤酒生產(chǎn)工廠的具體條件進(jìn)行靈活調(diào)整。啤酒廠通常配備有漢生（Hansen）罐培養(yǎng)設(shè)備，這種設(shè)備具有顯著的優(yōu)勢(shì)，能夠支持連續(xù)使用同一株酵母進(jìn)行多次擴(kuò)大培養(yǎng)，無需更換菌種，直至酵母因自然衰退或染菌等異常情況而需要更換。

根據(jù)啤酒酵母車間擴(kuò)培的特性和要求，車間擴(kuò)培過程通常可細(xì)分為開放式和密閉式兩種模式。這兩種模式各有其特點(diǎn)和適用場(chǎng)景，啤酒生產(chǎn)廠可根據(jù)自身的生產(chǎn)工藝和條件，選擇最適合的擴(kuò)培方式，以確保酵母在最佳狀態(tài)下進(jìn)行繁殖，為啤酒的生產(chǎn)提供穩(wěn)定而優(yōu)質(zhì)的發(fā)酵基礎(chǔ)。

開放式酵母擴(kuò)培方法

對(duì)于生產(chǎn)規(guī)模相對(duì)較小的啤酒廠而言，由于資源限制，它們通常不會(huì)配置專用的酵母純種擴(kuò)培設(shè)備。因此，這些啤酒廠往往會(huì)選擇直接從大型啤酒廠購買酵母泥作為起始發(fā)酵劑。盡管這種方法能迅速啟動(dòng)生產(chǎn)過程，提供便捷性，但值得注意的是，由于容器衛(wèi)生條件的不確定性以及運(yùn)輸過程中的潛在問題，這種方式實(shí)際上很難確保酵母的衛(wèi)生狀況和質(zhì)量穩(wěn)定性。

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，小型啤酒廠可以考慮自行實(shí)施簡易的酵母擴(kuò)培方法，在一定程度上規(guī)避潛在問題，從而確保啤酒發(fā)酵過程的順利進(jìn)行和最終產(chǎn)品的品質(zhì)。

密閉式酵母擴(kuò)培方法

近年來，現(xiàn)代化酵母擴(kuò)培設(shè)備在漢生罐的經(jīng)典設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行了顯著改進(jìn)。這些設(shè)備主要由一系列不同規(guī)格的密閉式不銹鋼容器組成，確保了酵母擴(kuò)大培養(yǎng)在完全密閉的系統(tǒng)內(nèi)高效進(jìn)行，直至滿足發(fā)酵罐所需的酵母添加量。鑒于不同啤酒生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際運(yùn)營狀況和需求各異，酵母擴(kuò)培的要求也隨之多樣化。因此，相應(yīng)的設(shè)備及擴(kuò)培方法也呈現(xiàn)出多種形式，如漢生罐培養(yǎng)法中的一罐法、兩罐法以及連續(xù)增殖法等，以滿足各種生產(chǎn)規(guī)模和工藝需求。

酵母擴(kuò)培原則

（1）菌種選擇
酵母擴(kuò)大培養(yǎng)的首要條件在于選擇優(yōu)質(zhì)的單細(xì)胞出發(fā)菌。該菌種需經(jīng)過嚴(yán)格的生理特性和生產(chǎn)性能鑒定，確保在擴(kuò)大培養(yǎng)過程中無污染、無變異。每一步擴(kuò)大后的殘留液都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的無污染和無變異的檢查。

（2）培養(yǎng)溫度調(diào)控
在培養(yǎng)初期，為提高酵母增殖速率，實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大培養(yǎng)階段設(shè)定酵母最適繁殖溫度為25℃。隨著培養(yǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，溫度逐步降低以適應(yīng)低溫發(fā)酵的要求。但每次降溫幅度需適度，以防酵母活性受到抑制。隨著溫度的降低，培養(yǎng)時(shí)間需根據(jù)稀釋倍數(shù)相應(yīng)延長。

（3）培養(yǎng)時(shí)間優(yōu)化
為縮短酵母生長停滯期并減少培養(yǎng)時(shí)間，建議在酵母對(duì)數(shù)生長期進(jìn)行移植。此時(shí)酵母出芽率最高，死亡率最低，移植后能快速增殖。

（4）通風(fēng)與供氧策略
關(guān)于通風(fēng)策略，存在連續(xù)通風(fēng)與間歇通風(fēng)的爭議。初期由于培養(yǎng)液中葡萄糖含量高，間歇通風(fēng)可能更為適宜。隨著培養(yǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，特別是進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)后，需注重通風(fēng)供氧，確保每次追加麥汁后均需適量通風(fēng)，使發(fā)酵麥汁的含氧量保持在8~10mg/L。

（5）營養(yǎng)物質(zhì)供給
為培養(yǎng)酵母，應(yīng)選用營養(yǎng)豐富的優(yōu)質(zhì)培養(yǎng)基。實(shí)驗(yàn)室階段推薦使用α-氨基氮含量高的優(yōu)級(jí)麥芽，不加輔料，并經(jīng)過精心處理與滅菌。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的擴(kuò)大培養(yǎng)則使用生產(chǎn)麥汁，確保α-氨基氮含量保持在200mg/L以上。

（6）擴(kuò)培倍數(shù)考量
關(guān)于合理的擴(kuò)大倍數(shù)，需根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整。實(shí)驗(yàn)室階段由于條件優(yōu)越，擴(kuò)大倍數(shù)可較高。漢生罐以后的擴(kuò)大培養(yǎng)，由于溫度降低和酵母倍增時(shí)間延長，擴(kuò)大倍數(shù)以1：5左右為宜。

（7）麥汁無菌保障
生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)大培養(yǎng)通常使用生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的冷麥汁，但其容易在輸送過程中染菌。因此，需采取有效措施確保麥汁的無菌性。

酵母擴(kuò)培系統(tǒng)，是將啤酒廠保存的純種酵母經(jīng)過擴(kuò)大培養(yǎng)，達(dá)到一定酵母數(shù)量后供生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。酵母擴(kuò)培系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)啤酒廠酵母自主生產(chǎn)，確保酵母既干凈又優(yōu)質(zhì)，進(jìn)而讓每一批啤酒的口味都可靠穩(wěn)定。酵母擴(kuò)培由實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)分離，經(jīng)過卡氏罐培養(yǎng)、漢生罐培養(yǎng)、擴(kuò)大培養(yǎng)后進(jìn)入酵母儲(chǔ)存罐，最終用于啤酒發(fā)酵罐。酵母擴(kuò)培系統(tǒng)適用于規(guī)模較大、有專業(yè)團(tuán)隊(duì)和齊全實(shí)驗(yàn)器材的啤酒廠。