实验室啤酒发酵实验讲义

1实验室啤酒发酵实验一、实验目的：熟悉静止培养操作，观察啤酒发酵过程，掌握发酵过程中一些指标的分析操作技能。二、实验原理：啤酒酵母将麦芽汁发酵，产生酒精等发酵产物（啤酒）。三、实验器材：⑴.50升发酵罐。⑵.0~10OBX糖度表。(3).10℃-30℃可调生化培养箱。培养基：⑴.麦芽汁发酵培养基10Plato,50升，糖化制取。⑵.麦芽汁琼脂培养基：麦芽汁加2％琼脂，自然pH。⑶.麦芽汁液体培养基：酵母扩大培养用。菌种：啤酒生产用酵母菌株。四、实验步骤：（1）麦汁制备（2）酵母菌种分离纯化与质量鉴定（3）菌种扩大培养（4）啤酒主发酵：麦汁50升，10OBX，11℃→接种量1.5×107个细胞/mL→主发酵，11℃，5~7天→至4.0OBX时结束（嫩啤酒）。在主发酵过程中，每天测定下列项目：糖度、细胞浓度、出芽率、染色率、酸度、α-氨基氮、还原糖、酒精度、pH、双乙酰。然后以时间为横坐标，这些指标为纵坐标，叠画于方格纸上。（5）后发酵五、作业要求（1）.画出发酵周期中上述上述指标的曲线图，并解释它们的变化。（2）.记下操作体会与注意点。实验一协定法糖化试验一、实验目的：协定法糖化试验是欧洲啤酒酿造协会（EBC）推荐的评价麦芽质量的标准方法，我们用该法进行小量麦芽汁制备，并借此评价所用麦芽的质量。二、实验原理：利用麦芽所含的各种酶类将麦芽中的淀粉分解为可发酵性糖类，蛋白质分解为氨基酸（具体参见理论部分第二节）。三、实验器材和试剂：21实验室糖化器：由水浴和500~600mL的烧杯组成糖化仪器，杯内用玻棒搅拌或用100℃温度计作搅拌器（此时搅拌应十分小心，以免敲碎水银头）。实验时杯内液面应始终低于水浴液面。最好采用专用糖化器：该仪器有一水浴，水浴本身有电热器加热和机械搅拌装置。水浴上有4~8个孔，每个孔内可放一糖化杯，糖化杯由紫铜或不锈钢制成，每一杯内都带有搅拌器，转速为80~100转/分，搅拌器的螺旋桨直径几乎与糖化杯同，但又不碰杯壁，它离杯底距离只有1~2mm。2白色滴板或瓷板，玻棒或温度计。3滤纸，漏斗，电炉。4碘溶液，0.02N：2.5克碘和5克碘化钾溶于水中，稀释到1000毫升。四、实验步骤1.协定法糖化麦汁的制备（1）取50g麦芽，用植物粉碎机将其粉碎。（2）在已知重量的糖化杯（500~600mL烧杯或专用金属杯）中，放入50g麦芽粉，加200mL46~47℃的水，于不断搅拌下在45℃水浴中保温30分钟。（3）使醪液以每分钟升温1℃的速度，升温加热水浴，在25分钟内升至70℃。此时于杯内加入100mL70℃的水。（4）70℃保温1小时后，在10~15分钟内急速冷却到室温。（5）冲洗搅拌器。擦干糖化杯外壁，加水使其内容物准确称量为450g。（6）用玻棒搅动糖化醪，并注于干漏斗中进行过滤，漏斗内装有直径20厘米的折叠滤纸，滤纸的边沿不得超出漏斗的上沿。（7）收集约100mL滤液后，将滤液返回重滤。过30分钟后，为加速过滤可用一玻棒稍稍搅碎麦槽层。将整个滤液收集于一干烧杯中。在进行各项试验前，需将滤液搅匀。2.糖化时间的测定⑴在协定法糖化过程中，糖化醪温度达70℃时记录时间，5分钟后用玻棒或温度计取麦芽汁1滴，置于白滴板（或瓷板）上，再加碘液1滴，混合，观察颜色变化。⑵每隔5分钟重复上述操作，直至碘液呈黄色（不变色）为止，记录此时间。由糖化醪温度达到70℃开始至糖化完全无淀粉反应时止，所需时间为糖化时间。报告以每5分钟计算：如10分钟10~15分钟15~20分钟等正常范围值浅色麦芽：15分钟内深色麦芽：35分钟内3.过滤速度的测定以从麦汁返回重滤开始至全部麦芽汁滤完为止所需的时间来计算，以快、正常和慢等来表示，1小时内完成过滤的规定为“正常”，过滤时间超过1小时的报告为3“慢”。4.气味的检查糖化过程中注意糖化醪的气味。具有相应麦芽类型的气味规定为“正常’,因此对深色麦芽若有芳香味，应报以“正常”；若样品缺乏此味，则以“不正常”表示，其它异味亦应注明。5.透明度的检查麦汁的透明度用透明、微雾、雾状和混浊表示。6.蛋白质凝固情况检查强烈煮沸麦芽汁5分钟，观察蛋白质凝固情况。在透亮麦芽汁中凝结有大块絮状蛋白质沉淀，记录为“好”；若蛋白质凝结细粒状，但麦汁仍透明清亮，则记录为“细小”；若虽有沉淀形成，但麦芽汁不清，可表示为“不完全”；若没有蛋白质凝固，则记录为“无”。五、注意事项：粉碎最好用EBC粉碎机，若用1号筛粉碎，细粉约占90%，用2号筛粉碎细粉约占25%。对溶解度好的麦芽，建议用2号筛。因为细粉太多影响过滤速度。一般要求粗粒与细粒(包括细粉)的比例达1：2.5以上。麦皮在麦汁过滤时形成自然过滤层，因而要求破而不碎。如果麦皮粉碎过细，不但会造成麦汁过滤困难，而且麦皮中的多酚、色素等溶出量增加，会影响啤酒的色泽和口味。但麦皮粉碎过粗，难以形成致密的过滤层，会影响麦汁浊度和得率。麦芽胚乳是浸出物的主要部分，应粉碎得细些。为了使麦皮破而不碎，最好稍加回潮后进行粉碎。六、思考题：糖化过程中麦芽中各种酶的作用。实验二啤酒酵母纯种分离一、实验目的：学习酵母菌种的纯种分离技术二、实验原理：关于纯种分离，在基础微生物学实验中已学过稀释分离法和划线分离法，这里不再重复。这两种方法虽然简单，但并不能保证分离所得种的纯度。而单细胞分离法因可用显微镜直接检查，其纯度能得到充分保证。林德奈单细胞分离法，即小滴培养法，是将酵母菌液充分稀释至每一小滴差不多含一个酵母细胞，然后在显微镜下确证只含一个细胞的小滴，经适当培养后，扩大保存。盖玻片上小滴点样示意图凹载片上湿室小滴培养适宜图4三、实验器材与试剂：显微镜，凹载玻片，计数板，盖玻片等。四、实验步骤：1.取2块盖玻片，用分析天平称重（精确至0.1mg）后，在一块盖玻片（最好用血球计数板的盖玻片）上用毛细滴管滴上9滴酵母培养基，合上另一玻片，再称重，计算每滴培养基的体积。2.用计数板计数酵母菌，用培养基对其进行高倍稀释，稀释至每滴培养基中大致含一个酵母菌。3.在已灭菌的盖玻片上滴上酵母稀释液（每张玻片可滴9滴），放于已灭菌的凹载玻片上，显微镜下观察，找到只含一个酵母菌的小滴，做上记号。4.30℃培养一定时间后（应放于湿室中），用无菌滤纸片吸走标记的酵母菌，进行扩大培养和菌种保藏。五、注意事项：因小滴易干，操作时动作要快，培养时要用湿室。六、思考题：称重时为什么要用两块盖玻片？是否可以用微量移液器（如1微升）来代替称重？实验三啤酒酵母的计数一、实验目的：学习用血球计数板计数酵母数量的方法，二、实验原理：啤酒发酵时，必须接入一定数量的酵母细胞；在发酵过程中，为了跟踪发酵的进程，判断发酵是否正常，也有必要测定悬浮酵母细胞的浓度。酵母菌的计数常用血球计数板方法。血球计数板是一块长方形的玻璃板，被四条凹槽分隔成三个部分，中间部分又被一横槽隔成上下两半，每一半上各刻有一个方格网，方格网的边长为3mm,分为9个正方形大格，每一大格为1mm2,其中中间那个大格被横向和纵向的双线分成25（或16）个中格，每个中格又被单线分成16（或25）个小格，因此一个大格中共有25×16=400个小格。这样的一个大格就是一个计数室。由于计数室比板表面要低0.1mm,因此盖上盖玻片后，整个计数室的容积就是0.1mm3,相当于0.0001mL。计数时，先让计数室中充满待检溶液，然后计数400个小格中的细胞总数，就可换算出1mL发酵液中的总菌数。三、实验器材：显微镜，血球计数板，盖玻片等。四、实验步骤：1.取清洁的血球计数板一块，平放于桌面上，在计数室上方加盖专用盖玻片；2.取酵母菌液（发酵液）一小滴，滴至盖玻片的边缘，让菌液渗入计数室内，注意计数室内不能留有气泡。3.静置5分钟，让酵母细胞稳定附着于计数室内；4.将计数板置于显微镜的载物台上，先用低倍镜找到计数板的方格网，并移至视野中间（寻找时可通过缩小光圈，降低聚光镜，开低电源电压等方式减少进光量，使视野稍偏暗）；55.找到计数室位置（中间一个大方格），并看清由双线包围的中方格（16或25格）及由单线包围的小方格（共400格）；6.计数大格内的酵母细胞总数，必要时可在高倍镜下观察。若酵母细胞过多，可采取（1）：稀释后再计数；（2）：有代表性地选择左上，左下，右上，右下，中间五个中方格，计数其内的菌数，求得每个中格的平均值，然后乘以中方格数（25或16），即得每个大格内的细胞总数；（3）：在上述5个中方格中选择处于顶角的4个小方格，计数，计算20个小方格中的总菌数，再乘以20，即得大格内的细胞总数。7.计算：酵母细胞数/mL=大格中的细胞总数×10000×稀释倍数8.血球计数板的清洗：将血球计数板立即用流水冲洗干净，若菌液变干，酵母细胞被固定在计数板上，则很难用流水冲洗干净，必须用优质脱脂棉湿润后轻轻擦洗，再用流水冲洗干净，凉干五、注意事项：1.血球计数板的计数室内刻度非常精细，清洗时切勿用试管刷或其它粗糙物品擦拭。2.加样前，应先放好盖玻片，让菌液自然吸入。如果先加菌液，则由于盖玻片较轻，可能会浮在菌液上，这样，计数室内的容积就不再使0.0001mL了。因此，为了使结果更加准确，最好不要用普通的盖玻片来替代。3.计数时，为避免重复或遗漏，对压在方格线上的细胞，应遵循数上不数下，数左不数右的原则（即凡压在上部或左面线上的细胞，都应计数入内，凡压在下部或右面线上的菌体，都应忽略不计）。对出芽细胞，如果子细胞大于母细胞的一半，则应算作两个细胞。六、思考题：计数时，发现计数板不干净，怎样快速地清洗计数板？实验三啤酒酵母的质量检查一、实验目的：学习酵母菌种的质量鉴定方法，二、实验原理：酵母的质量直接关系到啤酒的好坏。酵母活力强，发酵就旺盛；若酵母被污染或发生变异，酿制的啤酒就会变味。因此，不论在酵母扩大培养过程中，还是在发酵过程中，必须对酵母质量进行跟踪调查，以防产生不正常的发酵现象，必要时对酵母进行纯种分离，对分离到的单菌落进行发酵性能的检查。三、实验器材与试剂：显微镜，恒温水浴，温箱，高压蒸汽灭菌锅，带刻度的锥形离心管等0.025%美兰（又称次甲基兰，Methyleneblue）水溶液：0.025g美兰溶于100mL水中；pH4.5的醋酸缓冲液：0.51g硫酸钙，0.68g硫酸钠，0.405g冰醋酸溶于100mL水中；6醋酸钾（钠）培养基：葡萄糖0.06%，蛋白胨0.25%，醋酸钾（钠）0.5%，琼脂2%，pH7.0。四、实验步骤：1.显微形态检查载玻片上放一小滴蒸馏水，挑酵母培养物少许，盖上盖玻片，在高倍镜下观察。优良健壮的酵母菌，应形态整齐均匀，表面平滑，细胞质透明均一。年幼健壮的酵母细胞内部充满细胞质；老熟的细胞出现液泡，呈灰色，折光性较强；衰老的细胞中液泡多，颗粒性贮藏物多，折光性强。2.死亡率检查方法同上，可用水浸片法，也可用血球计数板法。酵母细胞用0.025%美兰水溶液染色后，由于活细胞具有脱氢酶活力，可将兰色的美兰还原成无色的美白，因此染不上颜色，而死细胞则被染上兰色。一般新培养酵母的死亡率应在1%以下，生产上使用的酵母死亡率在3%以下。3.出芽率检查指出芽的酵母细胞占总酵母细胞数的比例。随机选择5个视野，观察出芽酵母细胞所占的比例，取平均值。一般生长健壮的酵母在对数生长阶段出芽率可达60%以上。4.凝集性试验对下面发酵来说，凝集性的好坏牵涉到发酵的成败。若凝集性太强，酵母沉降过快，发酵度就太低；若凝集性太弱，发酵液中悬浮有过多的酵母菌，对后期的过滤会造成很大的困难，啤酒中也可能会有酵母味，凝集性可通过本斯试验来确证：将1g酵母湿菌体与10mLpH4.5的醋酸缓冲液混合，20℃平衡20分钟，加至带刻度的锥形离心管内，连续20分钟，每隔1分钟记录沉淀酵母的容量。实验后，检查pH是否保持稳定。一般规定10分钟时的沉淀酵母量在1.0mL以上者为强凝集性，0.5mL以下者为弱凝集性。5.死灭温度检测死灭温度可以作为酵母菌种鉴别的一个重要指标，一般说来，培养酵母的死灭温度在52~53℃之间，而野生酵母或变异酵母的死灭温度往往较高。温度试验范围一般为48~56℃，温度间隔为1或