格瓦斯低醇酵母菌株的筛选

温佳琦，王鑫，张文静，刘芝芝

（哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江省高校食品科学与工程重点实验室，黑龙江哈尔滨150076）

格瓦斯低醇酵母菌株的筛选

温佳琦，王鑫，张文静，刘芝芝

（哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江省高校食品科学与工程重点实验室，黑龙江哈尔滨150076）

以秋林面包团为原料，采用液态发酵工艺，通过试验测定与数据评价分离出酵母菌株的产醇能力、产气能力、产香能力，获得1株适用于面包格瓦斯饮料发酵生产的产醇量低（最低产醇量为0.54%）、产气量高、产面包香最为突出且菌株凝聚性较好的酵母菌菌种。

格瓦斯；酵母菌；低醇

格瓦斯（KBAC）在俄语中有“用面包发酵”的意思，最早起源于俄国。传统的格瓦斯是采用原始的俄罗斯发酵工艺，其主要原料是天然的谷物，是全国唯一面包酿造饮料。以面包为原料发酵的饮料口感和感官性状更易于接受，富含人体所需的多种营养成分，如氨基酸、维生素、乳酸、钙，以及在发酵过程中产生的益生菌群等多种营养成分[1-3]，而且还具有抑菌作用[4]，可以延长食品的保质期，有利于人体健康[5]，具有改善肠道功能、开胃健脾、降血压、消除疲劳等功效[6]。在追求健康、保健的21世纪，人们对乙醇的摄入量有了更高要求，因此对格瓦斯中乙醇含量应该进行更好的控制。市场上销售大批迎合消费者需求及口感的低醇及无醇酒，成为老少皆宜的健康饮品[7]。人们可以随时随地饮用，即使开车过程中也不必限制单次饮用量。酵母菌既能产生独特的风味物质，还能抑制发酵过程中其他菌种的生长发育，防止产品的腐败，起到重要的生物保存作用，延长保质期[8]。现阶段，生产无醇及低醇酒的方法分为物理方法和生物方法，物理方法为渗析法、反渗透法、真空蒸馏、精馏及旋转椎体蒸发；生物方法则限制发酵方法和使用特殊酵母[9-10]。

试验以面包酵母菌为原料，检测并筛选出产酒精量低、产气量高、产香能力强的菌种进行培养，制成产品低醇格瓦斯。

1 材料与方法

1.1 主要原料与试剂

面包酵母，市售面包干、秋林面包团；葡萄糖，天津市天力化学试剂有限公司提供；琼脂，天津基准化学试剂有限公司提供。

1.2 主要仪器与设备

HH-S4型电子恒温水浴锅，江苏省金坛市友联仪器研究所产品；FA2014型电子天平，上海右一仪器有限公司产品；电热恒温培养箱，天津市顺诺仪器科技有限公司产品；立式压力蒸汽灭菌锅，济南宇晗医疗器械有限公司产品；KDM型可调控温电热套，山东鄄城华鲁电热仪器有限公司产品。

2 试验方法

2.1 工艺流程

2.2 样品的前处理及制备

2.2.1 面包汁的预处理

取面包干100 g，加入沸水1 000 mL，浸泡约10 min，用2层纱布过滤，滤液为面包汁，备用。

2.2.2 面包汁的糖化

加入面包汁质量2%的葡萄糖，进行糖化。

2.2.3 面包酵母的接种

将一定量的秋林面包团置于糖化后的面包汁中，在28℃下静置培养24 h后，在固体培养基上划线培养。在28℃下静置培养48 h后，选取单个菌落置于若干个装有10 mL面包汁的小试管中。

2.2.4 酵母菌的活化

从1支冰箱保存装有酵母菌原菌的试管中用移液管取1 mL接入到另1支装有5 mL面包汁的试管中，然后在28℃恒温培养箱中，静置培养24 h[11]。

2.2.5 酵母菌的扩大培养

将150 mL液体面包汁培养基倒入300 mL三角瓶中，灭菌冷却后接入1环活化后的斜面酵母菌，将其置于28℃恒温培养箱中培养24 h，然后制成菌悬液备用[11]。

2.3 酵母菌发酵产乙醇量的测定

将150 mL液体面包汁培养基倒入300 mL三角瓶中，灭菌冷却后接入酵母菌菌悬液，将其置于28℃恒温培养箱中培养48 h，发酵结束后蒸馏出乙醇，再利用酒精比重计测定乙醇含量。

2.4 酵母菌产二氧化碳气体的能力测定

选取10支灭菌后的座式发酵（30 mL），分别装入25 mL酵母菌悬液，然后置于培养箱中于28℃条件下静置发酵48 h，发酵结束后测定酵母菌的产气量大小。

2.5 酵母菌产香能力测定

2.5.1 总酯含量的测定

将活化后的酵母菌悬液接入到300 mL三角瓶中，并加入150 mL液体面包汁培养基，置于恒温培养箱中于28℃条件下静置发酵48 h，停止发酵后测定酯类含量。

2.5.2 感官品评

取适量的发酵液置于杯中，摇晃数次后置于鼻子下方，嗅闻是否有特殊的香气或其他味道，同时做好结果记录。

截至2017年底，在电力、石油、天然气、民航、电信、军工等重点领域，已有3批50家国有企业成为国家混合所有制改革试点单位，超过2/3央企的各级企业实现国有资本和社会资本在产权层面的混合，开展了混合所有制改革。其中，2017年中央企业新增混合所有制企业户数超过700户，通过资本市场引入社会资本超过3386亿元。数据还显示，目前实施混合所有制改革的央企和国有企业中，子公司的层级越低，混合程度越高。

2.6 酵母菌凝聚能力的测定

将5种不同目标酵母菌菌株置于灭菌后的10 mL面包汁培养基中，在28℃恒温培养箱中静置培养24 h。再取多支管径相同的试管，移液管取1 mL酵母菌培养液于装10 mL灭菌液体面包汁培养基试管中，在28℃下振荡培养48 h；再将沉淀的酵母菌细胞摇匀，规定T表示酵母菌细胞数。在28℃恒温培养箱中静置培养30 min后，测出悬浮酵母菌细胞数，用S表示。

式中：F——酵母菌凝聚性；

T——酵母菌细胞数；

S——悬浮酵母菌细胞数。

3 结果与讨论

3.1 筛选不同酵母菌产生乙醇能力的结果分析

格瓦斯作为最具有代表性的发酵制品，在发酵过程中既要限制乙醇的生成量，又要保持丰富的醇感，为了实现这一目标可以通过试验筛选目标酵母菌株，从而获得乙醇量低但醇感丰富的菌株。不同的酵母菌株产醇能力不同。试验设计了比较5株酵母菌株发酵结束后所产生乙醇量的方法，将5株酵母菌分别在糖度为8 Bx的液体面包汁培养基中培养，于28℃恒温培养箱中静置发酵48 h，发酵结束后蒸馏酒精，再利用酒精比重计测定发酵液中的乙醇含量。

图15 种酵母菌的乙醇产量

由图1可知，在相同的发酵条件下，5种菌株发酵后乙醇产量不同，强弱能力有较大差异。其中，乙醇产量最大的是Y-1酵母菌，为3.01%；乙醇产量较大的是Y-2酵母菌，为2.93%；Y-4酵母菌乙醇产量为2.39%；Y-3酵母菌与Y-5酵母菌乙醇产量最低，分别为0.54%与0.57%。

3.2 酵母菌产气能力的筛选

在格瓦斯的发酵过程中，菌体产生的主要气体为CO2。而在酵母菌和乳酸菌中，产气量最大的为酵母菌。

试验检测5种不同酵母菌株产生CO2气体的量，将5株酵母菌分别接种到装有8 Bx液体面包汁培养基的30 mL座式发酵管中，于28℃恒温培养箱中静置发酵48 h。发酵结束后，测定座式发酵管中最终面包汁的含量。

不同酵母菌的产气能力见表1。

表1 不同酵母菌的产气能力

由表1可知，相同发酵条件，5种酵母菌株在发酵过程中均能产生CO2，但所产CO2的量不同。Y-1酵母菌产气量最大，产气能力最强；Y-2酵母菌、Y-3酵母菌的产气能力相近；Y-4酵母菌的产气能力较弱；Y-5酵母菌产气能力最弱。

3.3 酵母菌产面包香气能力筛选

格瓦斯在传统发酵过程中，随着酵母菌菌株的发酵过程会产生多样代谢产物，其中包括醇类、酯类、酸类等，而每种成分含量不同则会产生不同的香气，即格瓦斯也会有不同的香气风味。试验将5株酵母菌分别接种到发酵环境为8 Bx的液体面包汁培养基中，于28℃恒温培养箱中静置发酵48 h，发酵结束后测其发酵过后总酯香含量。

不同酵母菌发酵液的总酯含量见图2。

图2 不同酵母菌发酵液的总酯含量

由图2可知，相同的试验条件下，5种不同的酵母菌株都有产生酯香的能力，但其产总酯香的能力有所差异。产酯能力最强的是Y-5酵母菌，其发酵液总酯含量为3.56 g/L；Y-2酵母菌和Y-4酵母菌产酯能力相差较小，其发酵液总酯含量分别为3.10 g/L和2.65 g/L；Y-1酵母菌和Y-3酵母菌的产酯能力最低，其发酵液总酯含量分别是2.02 g/L和2.32 g/L。

利用感官评价，对5株酵母菌发酵后所形成香气的特征差异进一步品评。

不同酵母菌发酵格瓦斯的香气特征评定见表2。

由表2可知，相同的发酵条件下，5种不同菌株所产生的特征香气不同。每种菌株都能产生一定的香味特征，如酯香、醇香，但不同菌株所产生的香味特征存在一定差异。Y-3菌株发酵过程结束后产生的面包香气最为突出，而其他菌株发酵过后产生的面包香气较为微弱甚至没有。Y-1酯香特征较弱但醇香特征较突出；Y-2酯香和醇香特征都较为一般；Y-3酯香一般但醇香特征不突出；Y-4酯香和醇香特征都一般；Y-5酯香特征突出、醇香一般。

表2 不同酵母菌发酵格瓦斯的香气特征评定

3.4 酵母菌凝聚性筛选

酵母菌的凝聚性是评判格瓦斯发酵中不同酵母菌菌株发酵结果优劣和筛选的重要指标之一，是酵母菌自身特有的一种微生物学特性。利用酵母细胞数沉降法，研究5株酵母菌的凝聚性特征。

5种酵母菌的凝聚性见表3。

表35 种酵母菌的凝聚性

T为酵母细胞培养液稳定情况下的细胞数；S为酵母培养液静置30 min后悬浮的细胞数。结论可得，凝聚性最强的是Y-4酵母菌，而Y-3酵母菌、Y-2酵母菌、Y-1酵母菌的凝聚性较弱，凝聚性最弱的是Y-5酵母菌。上述试验结果表明，相同培养条件下，不同种类酵母菌其凝聚性不同且差异明显。

综上所述，最合适作为格瓦斯发酵菌株是Y-3菌株。乙醇含量低、特征香气突出这2个指标是生产格瓦斯的首要条件，Y-3酵母菌满足乙醇产量最低，发酵后的面包香最为突出；同时产CO2气体体积较大；酵母菌自身凝聚性较好的几项标准，所以选择Y-3酵母菌并将其命名为KLAY-3，作为格瓦斯发酵工艺创新研究酵母菌株。

4 结论

研究格瓦斯发酵工艺及格瓦斯发酵所用酵母菌株发酵特性筛选，试验在结合格瓦斯发酵菌株——酵母菌的理化性质，对5种不同酵母菌株发酵后产格瓦斯的品质进行感官评价。通过研究格瓦斯酵母菌产乙醇能力、产CO2气体能力、产酯香及面包香能力及其生物特性凝聚性的比较，最终精选到1株适合现代格瓦斯发酵生产工艺的酵母菌菌种KLAY-3。

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[9]Steve Labire Rima Hatoum，Ismail Fliss.Antimicrobial and probiotic properties of yeasts：rom fundamental to novel applications[J].Frontiers in Microbiology，2012（3）：1-12.

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[11]赵晓.格瓦斯酵母菌株筛选及发酵工艺的研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2013.◇

Screening of KBAC Low Alcohol Yeast Strains

WEN Jiaqi，WANG Xin，ZHANG Wenjing，LIU Zhizhi
（Key Laboratory of Food Science and Engineering of Heilongjiang Province，School of Food Engineering，Harbin University of Commerce，Harbin，Heilongjiang 150076，China）

Take Qiulin bread as raw material，adopting the liquid fermentation process，measured by experiment and data evaluation of isolated yeast strains for alcohol producing ability，gas production capacity，the ability to produce sweet，is suitable for fermentation of bread KBAC beverage production of low ethanol production（with the lowost alcohol amount 0.54%，high gas production，the most prominent strains of yeasts and condensed better.

KBAC；yeast；low alcohol

TS275.4

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.08.030

1671-9646（2017）08b-0004-04

2017-06-16

哈尔滨商业大学创新基金项目（201610240034）。

温佳琦（1996—）女，本科，研究方向为生物工程。