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微生物对啤酒生产的影响
摘要：尽管啤酒是一个微生物稳定的产品, 但是在啤酒酿造过程中容易受到一些有害微生物的污染。这些微生物的污染不但会影响到啤酒的质量, 如产生异味、混浊等, 而且严重时还会给啤酒厂家造成经济损失。因此, 在啤酒酿造过程中防止有害微生物的生长具有特别重要的意义。本文介绍了啤酒酿造过程中污染微生物种类、控制要求及控制策略。
关键词: 啤酒, 酿造, 污染微生物, 控制
Control of microbiological contam ination in beer brewing
Xie jing
Abstract: Although beer is a microbiologically stable product unwanted microorganisms will c ause spoilage duringthe brewing processes。The growth of the unwanted microorganisms can product off- flavours and turbidity in the packaged product impact negatively on beer quality, with detrmiental financial consequences for the brewingindustry。It is inpotent to prevent or inhibit the growth of the unwanted microorganisms in b rewing processes。This review discussed the contaminating microorganisms associated with brewing process, microbiolo gical guide linesand control strategies。
Keywords: beer brewing; microbiological contam ination; control
1、啤酒污染微生物的分类
啤酒生产过程中的污染微生物主要是野生酵母、细菌和霉菌三大类由于啤酒工厂所采用的发酵方式不同。 以及所处环境的差异, 在生产的不同阶段可能受到不同微生物的侵害。根据啤酒酿造中微生物污染的来源不同, 可将啤酒生产过程中的微生物污染分为两大类: 一类称为主污染; 另一类为二次污染。主污染是指由原料和酿造设备或容器等所引起的污染, 包括麦汁、酵母、发酵、贮酒、酒瓶等的污染; 二次污染是指啤酒在灌装过程中所产生的污染[1]。据资料报道, 啤酒酿造中约50%的微生物污染为二次污染[ 2] , 但是主污染对产品的质量影响更为严重。某种微生物对啤酒酿造的有害性, 取决于其在啤酒酿造中所污染的阶段,如啤酒酵母若出现在过滤的啤酒中, 则被视为啤酒的污染微生物[ 1, 3] 。
1.1 在传统发酵工艺中， 易造成啤酒污染的微生物一般属于好氧性质的菌株。
1.2在锥形罐发酵工艺中，易造成啤酒污,染的微生物一般属于厌氧性质的菌株。
1.3在糖化程中的污染微生物， 主要是耐热性细菌（如乳酸菌）。当麦汁温度低于60摄氏度时, 特别是在未加入酒花的麦汁中, 许多耐热性细菌能够生长。由于大部分乳酸菌对酒花中所含有的化合物是敏感的, 所以它们在加酒花煮沸后的麦汁中是不能够生存的。但是如果这些细菌在加酒花前的麦汁中生长, 则会使麦汁产生异味, 从而影响最终产品质量[ 4]
1.4在麦汁沉淀、冷却过程和接种醉母初期，污染微生物主要是所谓“麦汁细菌” ,如变形肥大杆菌、大肠菌群、醋酸菌等好氧和微好氧菌。
1.5 在啤酒发酵、贮酒、过滤过程中，污染微生物主要是微好氧、兼性厌氧、专性厌氧菌，如各种乳酸菌、啤酒球菌和发醉单抱菌等。
1.6 野生酵母可以污染于发酵一贮酒一灌装各阶段。
1.7 霉菌和放线菌一般只污染制麦、发芽阶段。在发酵间，贮酒间，过滤室湿润的
墙壁、地面、天花板， 以及容器、冰水管道的表面，也可见到有霉菌生长。由于麦汁和啤酒呈酸性
及发醉时的厌氧条件， 霉菌和放线菌很难在啤酒中生存。
2、有害微生物代谢对啤酒质量的影响
21 啤酒酿造属于控制性发酵, 抑制和杜绝杂菌的污染和生长繁殖。啤酒酿造中如某一环节处理不严格就
带进杂菌, 杂菌的代谢产物是影响啤酒口味纯净的主要因素, 啤酒污染轻则出现异杂味, 严重时会导致啤酒的酸败。
2.2 啤酒酿造过程污染某些微生物, 会破坏啤酒的胶体平衡, 造成啤酒过滤困难, 如杀菌不彻底会引起啤酒的早期混浊和沉淀。
2.3 啤酒酿造过程污染某些微生物, 其能分泌出微生物多糖, 使啤酒粘度升高, 饮后舌面发腻, 余味不净, 丧失其爽口性。
2.4 瓶装或罐装啤酒中污染某些产气微生物如野生酵母、乳酸菌等, 会使容器压力升高, 引起容器爆裂。
2.5 污染某些细菌如球菌等, 会改变原来的代谢途径, 造成啤酒VDK 的反弹。
2.6 污染霉菌, 会造成啤酒粘度降低, 表面张力减少,泡沫粗糙, 严重时喷酒。
2.7 污染野生酵母会引起啤酒败坏, 产生混浊、异杂味和表面产生薄膜; 污染野生酵母产生的混浊对澄清不敏感。野生酵母主要产生特异酯香味和其他副产物。
3 控制措施
3 发酵前段过程中微生物的控制
3.1 发酵前段的主要工艺
发酵前段的工艺主要包括淀粉的糊化、糖化, 麦汁的过滤、煮沸、沉淀, 酒花的添加。
3.2 发酵前段过程中微生物的控制
对于防止发酵前段出现微生物污染,最重要的方法是要做到麦汁管路无菌化、补充氧气的空气无菌化,同时也要保证麦芽、辅料、酒花等无霉变,防止制备的麦汁中存有耐高温霉菌。
3.2.1 麦汁管路无菌化
麦汁管路的要求及其有效清洗,要求管路内壁自身清洁光滑,避免使用内壁老化的食品软管,特别是内壁出现裂纹、颗粒状、粉末状老化的软管要坚决杜绝使用( 因为目前的清洗灭菌方式无法保证此类管路的无菌程热水( 85 ℃) 灭菌的方式, 清洗的同时对取样阀进行清洗灭菌,清洗频次最好为每锅1次。另外,为了防止结垢, 应定期在碱液中加入除垢添加剂或者进行酸洗。
3.2.2 补充氧气的空气无菌化
首先是压缩空气自身的质量保证, 必须是干燥、无油、无杂质、无味的。大多数公司能满足无味、无杂质,但无油和无水做起来就比较困难,需要严格地对所用的压缩空气进行定期检查；其次是无菌过滤系统,在车间使用终端应有除水系统、除油系统、一级过滤系统(2μm) ,在无菌空气使用端应安装终极过滤器(0.2μm)。在每次无菌空气使用前应采用0.1MPa的蒸汽对终极过滤器和充氧管路进行灭菌,时间在20 min 以上,不得出现灭菌死角。特别需要注意的是要控制灭菌蒸汽压力不要超过0.2MPa,否则过滤的滤芯容易被烫坏,滤芯的安装密封垫圈更容易损坏,导致未过滤气体直接被使用。无菌过滤器在使用一段时间后应对其滤芯和滤芯密封垫圈进行拆检,并定期对所过滤的无菌空气质量进行检测。防止无菌空气出现二次污染,必须保证无菌空气运输管道的无菌化和密封性。
3 酵母发酵过程中微生物的控制
酵母菌种的好坏、性能的优劣对啤酒质量的影响起着至关重要的作用,可以说酵母是啤酒的灵魂,其好坏直接影响着啤酒的质量[1]。酵母发酵过程中微生物的控制的关键步骤主要是管路和发酵罐的清洗消毒、酵母的添加、发酵过程要保持正压。
3.1 管路和发酵罐的清洗消毒
发酵罐的清洗必须保证清洗的彻底性。一般采取碱洗( 50℃,2.5%～3.0%, 添加除垢用复合清洗添加剂)为主的清洗方式,定期进行酸洗以避免罐内结垢。在开始清洗到使用结束整个过程都需要处于正压状态,清洗时的备压压力需要注意不能影响清洗液作用压力导致清洗效果变差。清洗发酵罐的同时必须对相应的取样系统进行清洗灭菌。要定期对罐顶洗球进行拆检,避免出现堵塞；定期对发酵罐进行开罐检查清洗效果。对于发酵过程,要保证始终处于一个无菌的正压状态下，避免出现因泄漏或者其他原因造成无压的情况。
3.3 发酵过程要保持正压
发酵过程要保证始终处于一个无菌的正压状态下,避免出现因泄漏或者其他原因造成无压的情况。发酵罐压力处于正压状态才能确保啤酒酵母正常的生长、繁殖、发酵, 杜绝其他微生物的污染。
总体上, 发酵前段和酵母发酵阶段的微生物控制相当重要, 如果出现微生物污染, 将直接影响到所生产的发酵液理化指标和风味。
3.4灌装过程中的微生物污染
醋酸菌是以前报道最多的污染菌, 可是随着现代灌装技术的不断提高, 生产过程中氧含量控制得愈来愈低, 这类微生物造成的污染愈来愈少[ 2] 。而厌氧菌污染的几率愈来愈高, 梳状菌属( Pectinatus )和巨球形菌属(Megasphaera)是污染的主要微生物。对于非巴氏消毒啤酒来说, 20%～30% 的微生物污染由梳状菌属引起[ 3], 而对于巴氏消毒啤酒来说, 该菌污染的几率要小得多, 但目前对该菌的性质了解还不清楚。巨球形菌属中仅有几个菌种可引起啤酒污染, 7% 的啤酒污染与该属菌的污染有关, 其中蜡形巨球形菌(M .cerevisiae)是报道最多的一个污染菌[4]。此外, 在巴氏杀菌不彻底或过滤操作不当时, 乳杆菌和片球菌属也是常见的引起啤酒污染的微生物, 这些微生物污染啤酒后, 可造成啤酒混浊, 产生异味等。
4.1 发酵后段的主要工艺
发酵后段的主要工艺为发酵液的过滤和清酒的灌装。发酵液过滤的工艺流程见图2。
精滤机
过滤机
缓冲罐
发酵罐

后修饰剂添加罐
硅藻土添加罐
硅胶添加罐

高浓稀释罐
清酒罐
后缓冲罐

脱氧水系统

包装

4.2 发酵后段过程中微生物的控制
发酵后段过程中微生物控制的关键主要是发酵液输送管路无菌化、备压用二氧化碳无菌化、过滤系统无菌化、清酒输送及灌装过程无菌化。
4.2.1 发酵液输送管路无菌化
清洗方式同麦汁管路相同, 主要是热碱清洗+ 热水灭菌, 管路杜绝泄漏。
4.2.2 备压用二氧化碳无菌化
首先输送二氧化碳的管路必须满足无菌化要求, 对于纯生之类的不经过巴氏灭菌的啤酒, 每次过滤使用备压二氧化碳前都必须对其输送管路进行清洗和蒸汽灭菌, 清洗依然以热碱+ 热水为主。对于普通啤酒, 应定期对管路进行清洗和蒸汽消毒。具体操作根据二氧化碳的微生物检测报告进行调节。其次是二氧化碳自身的无菌化要求, 与压缩空气一样都必须经过无菌过滤, 滤芯定期进行检查。
4.2.3 过滤系统无菌化
对于用以啤酒过滤的设备, 每次过滤前后都必须进行相应的CIP 清洗。过滤机、清酒输送管路以热碱清洗+ 热水灭菌为主; 最好采用烛式过滤机。对于板框式过滤机每天可以采取热水灭菌、更换纸板时进行碱洗的方式。过滤介质保证无菌化, 主要需要注意贮存环境, 要求贮存环境清洁干燥, 最好低温。对于使用结束所剩余的过滤介质应马上将其包装密封, 如果被过滤的啤酒不经过巴氏杀菌, 那么必须使用新的包装完好的过滤介质, 禁止使用以前剩余的过滤介质。
4.2.4 清酒罐无菌化保证
清酒罐的污垢少, 主要以啤酒石和残留啤酒为主,所以在清洗时的方式主要以酸洗+ 灭菌剂主, 定期进行标准清洗。清洗注意事项与发酵罐一样, 要求从CIP开始到使用结束清酒罐都必须处于微正压状态。
4.2.5 啤酒输送及灌装过程无菌化
包装管线无菌化 在每次使用前后采取热碱+ 热水的清洗灭菌方式; 备压必须使用无菌的二氧化碳, 酒机每次使用前后进行热碱+ 热水清洗( 或者灭菌剂) + 无菌脱氧水的灭菌消毒方式; 灌装酒机环境要求低温清洁干净, 最好能将酒机单独分离到一间专门的灌装室, 便于灌装环境微生物控制。发酵后段主要是成熟啤酒的过滤和输送过程, 这期间主要是避免二次污染。
5 啤酒酿造过程中微生物污染的控制策略
在啤酒生产过程中控制啤酒微生物污染最有效的方法是消除或切断引起啤酒污染的污染源, 由于啤酒生产过程不是、也不可能在无菌环境下进行, 因此, 要完全消除啤酒生产过程中的微生物污染从技术上说是不可能的。但是, 在实际生产过程中我们可以通过采取有效措施来减少或降低啤酒酿造过程中有害菌污染的程度。啤酒酿造过程中要控制有害微生物的污染, 关键是要加强对污染微生物的预防工作, 即加强对生产过程的无菌程度检测, 当污染的微生物还处在低浓度时就能够准确而快速地把它们检测出来。而要预防污染微生物侵犯啤酒, 主要依靠高效率的正常微生物控制体系, 效率好坏取决于下列两点: 一是取样制度; 二是样品处理和结果的说明。
取样
热麦芽汁冷却以后, 应该在整个酿造过程保持无菌状态, 包括: 一切管道、发酵罐、滤酒机、贮酒罐、罐装机、瓶和瓶盖等, 尤其应当注意酵母泥贮藏设备与环境卫生等。理论上卫生检查应该每日对全厂各个工序及各种发酵时或发酵后添加的物料进行取样检验, 不过实际上没有这样做的必要, 但是应该每天在几个关键地点取样检验, 假使检验不到感染, 说明工厂的清洁卫生和酵母条件都令人满意, 万一在基本样品中发现感染, 则进一步做更全面的检查, 找出感染的来源, 尤其在染菌数目增加的场合。酿造和灌装过程必须检验的基本样品包括下列五个方面: 送入发酵罐的冷麦芽汁: 开始输送麦芽汁时取样一次, 开始输送麦芽汁半小时后取样一次; 发酵罐CIP消毒最后一次冲洗用水; 酵母泥; 发酵终了及发酵罐的嫩啤酒; 瓶装啤酒。
样品的处理和结果的报告
为了质量管理目的, 只要检查样品有无感染, 无须对野酵母和细菌作出鉴别, 所以一般采用固体基质平板培养, 加放线菌酮10mg /kg 抑止酵母生长。对培养基的选择一定要引起注意, 假使选用葡萄糖-酵母膏-琼脂作为培养基, 则许多对啤酒无害的微生物也会生长, 造成结果不正确; 另一方面, 因为目的是检出啤酒有害微生物, 应该选用选择性培养基, 缺点是有些有害微生物在这种培养基上生长缓慢, 须相当长的培养时间。上述五个方面的基本样品无须同样处理, 由于野酵母和细菌的检验和鉴定的方法不一样, 两者的
生长条件不同, 所以, 没有一种培养基能在同一条件下适合各种微生物。作为日常管理, 有必要知道啤
酒厂经常遇到的病害菌的性质, 有时只须检出某一种感染菌, 可以节省时间。
3.2.1 冷麦芽汁 理论上这个样品应该是无菌的,
当然应在无菌条件下取样, 一般当冷麦芽汁中的微生物< 10个/mL(总数)时, 则认为污染程度低, 而当
冷麦芽汁中的微生物> 1000个/mL(总数)时, 则认为污染程度严重, 需要引起重视。麦芽汁最常见而且最危险的感染是大肠杆菌,所以, 应该直接用培养基来直接检出这种细菌, 如果30min之后取样的麦芽汁仍含有大量微生物, 说明麦芽汁冷却时受到感染, 须进一步加强清洁消毒工作。
3􀀁2􀀁2􀀁 发酵罐的嫩啤酒 了解常见感染情况, 对于样品检验特别有用, 有些啤酒厂, 最危险的感染是乳

杆菌, 平板计数并不能对此杆菌数目获得有用数据,应该用选择培养基进行检测。
3􀀁2􀀁3􀀁 接种酵母 啤酒厂的微生物管理从逻辑上讲应该从接种酵母开始, 因为从这里检测到的微生物除了变形肥大杆菌之外, 都会在以后酿造过程中出现。来自接种酵母的感染数目远远超出来自别处的感染,对于污染的啤酒酵母,或者调换纯粹培养的酵母,或者进行纯化除去杂菌。有许多种纯化酵母去除感染的方法,老方法采用酒石酸溶液洗涤,但目前最有效的方法是用钠或铵的过硫酸盐: 含过硫酸盐0.75% 的酵母泥,用磷酸调节pH 到2.2,放置2h,或者酸化到pH2.8,放置16h,该处理至少可以消灭99%的杂菌, 不影响酵母活力, 尽管如此, 对酵母某些性质并非绝对无影响(如凝聚性、澄清速度等); 而且也不能保证完全消除杂菌感染。
3􀀁2􀀁4􀀁瓶装啤酒 取样1mL, 平板培养。如果微生物浓度极低, 可用膜滤浓缩, 有时极微量的微生物会造成灾害。显微镜检查, 有时也很起作用。
3􀀁2􀀁5􀀁 啤酒工厂取样 工厂在消毒杀菌之后, 立即从管道、容器取样, 检验清洁的效果。假使工厂某一
部分有污染嫌疑, 可以在清洗之前取样。检查工厂杀菌效果, 是任何优良微生物管理系统的主要环节。取样必须在无菌条件下, 立即平板培养, 在固体培养基上应该完全空白。管道、容器等清洁后立刻取样,从某些易于感染的地方揩抹取样, 更有参考价值。
四、结论
污染微生物的控制工作是啤酒企业日常管理工作中的重点, 只有坚持不懈地对啤酒生产全过程进行有害微生物的检测和防治工作, 啤酒的质量才能有最可靠的保障。要做好啤酒生产过程中有害微生物的控制工作, 一是要了解啤酒污染的微生物的种类、特性, 特别是哪些培养条件要求苛刻、极易造成啤酒污染的有害微生物的特点; 二是掌握快速而准确地检查出啤酒中的有害微生物的各种方法, 以便对生产起指导作用; 三是掌握生产过程控制关键点,防止过程污染; 四是做好啤酒生产过程中的日常卫生管理工作, 减少有害微生物的污染机会。保证啤酒的质量, 不仅要有优质的原料, 合理的工艺, 先进的设备, 还要有严格的微生物控制系统, 有效的清洁灭菌制度和方法, 以及定期更换、扩大纯粹培养酵母, 以保证酵母的生物学纯度。此外, 员工无菌意识的培养, 在微生物管理工作中也占有举足轻重的位置, 不容被忽视。不过要做好啤酒生产过程中有害微生物的控制工作, 酿造人员和微生物工作者必须共同努力。

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