当前世界环境

介绍

在尼日利亚，利用酵母的作用从碳水化合物原料制备啤酒已经有几十年的历史了。它始于1949年，当时尼日利亚啤酒厂有限公司在伊巴丹成立，从那以后，麦芽一直是使用的碳水化合物的主要来源。玉米、大米、木薯、小米和高粱是碳水化合物的其他来源。它们通常作为辅助材料使用，在完全利用它们的情况下，相对于麦芽，它们的使用成功率较低。优德啤酒由Guiness啤酒厂100%的玉米酿造，而雷克斯啤酒由尼日利亚啤酒厂有限公司40%的高粱和60%的麦芽大麦酿造。Rajagopal¹报道说，许多啤酒消费者不接受用木薯酿造的大啤酒。事实上，现在市场上已经没有这些啤酒了。这主要是因为啤酒酿造的最终产品的质量完全取决于原料的初始组成。

籽粒应具有高弹性、低脂肪、低蛋白质、高淀粉、高维生素等特点。²大麦是一种满足这种条件的谷物。与Merit啤酒生产相关的问题是，玉米的糖化能力低，因此需要外部酶来实现良好的糖化。^3.这一因素总是导致“Merit”啤酒的售价高于由大麦制成的“Harp”啤酒。木薯含有氢氰酸，在加工过程中可以降低氢氰酸的含量。然而，这将增加生产成本。此外，木薯用于酿造啤酒的比例很低，因为在尼日利亚木薯消费量很大。

小米与高粱相似，但体积较小。在尼日利亚，它通常被当作食物。高粱的化学成分比大麦好。它含有8-15%的蛋白质，2-5%的脂肪，68-74%的碳水化合物，1-3%的纤维和1.5-2.0%的灰。⁴麦芽高粱具有固有的淀粉酶，可以使醪液液化和20-40%的糖化。⁵这一特性与改良的麦芽酿造方法结合使用，可以获得更好的糖化效果。²

高粱(高粱二色的(L) Moench)，属于禾秆科，是尼日利亚种植最广泛的谷物，特别是在该国北部，平均年产量为500万吨。⁶高粱被用来生产当地传统的酒精饮料，如皮托酒，巴氏酒和布鲁库图酒。它也同样被用作其他谷物的辅助物，用于制造起泡和透明的淡啤酒。^7、8这种谷物可以用来生产非洲啤酒。⁹

尼日利亚不断扩张的酿酒业需要一种比麦芽更便宜的碳水化合物来源，特别是考虑到人口增长、经济增长缓慢和国家发展缓慢。高粱可能是一个不错的选择。为了使这一技术取得成功，重要的是在啤酒生产中进行质量测试，这将导致了解微生物污染物的来源和控制它们所需的措施。因此，本研究旨在鉴定细菌和一些与实验室生产高粱啤酒相关的生化变化。通过比较分析来确定可能的消费者偏好。

材料和方法

酿酒原料

高粱谷物(高粱二色的(L) Moench)从“Oba”市场，阿库雷，Ondo州，尼日利亚。酒花球和酵母(酿酒carlbergensis)由贝宁和尼日利亚伊巴丹镇的Bendel和Standard brewery分别提供。

酝酿

斯金纳的方法¹⁰用于酿造麦芽。将高粱粒(400 g)在28°C的自来水中浸泡16小时，然后铺在洗过的混凝土地板上。在25-35°C的温度范围内，每天3次，每次8 h，连续5天。在连续的第5天，当胚珠长到3.8厘米时，他们才开始咀嚼甜味(通常是第5天)。麦芽谷物被晒干。

谷物是用麦芽高粱粒在搅拌机里磨成相当粗糙的质地制成的。将颗粒(240 g)过筛，并在35°C下用温水(860 ml)搅拌₂(0.28 g)和福尔马林(0.1 ml)。它是在一个密集的捣碎过程与三级煎煮系统。糖化试验是在醪样品中加入几滴0.2N的碘溶液进行的。这是为了阻止淀粉转化为糖。颜色变为淡黄色表明糖化良好。将醪液煮沸使酶失活，然后用过滤泵通过Whatman 1号滤纸过滤。获得甜麦汁，煮沸1.5 h，加入啤酒花颗粒(1.5g)和盐酸(0.2 ml)。这就是被冷却到5的苦麦芽汁^oC安营。

表1:总活菌数和可能的大肠菌群 在高粱啤酒生产过程中发现的 点击这里查看表格

通过添加苦味麦芽汁，酿酒carlbergensis(75克)预先悬浮在50毫升无菌蒸馏水中。然后在10°C下进行一周的初级发酵，获得“年轻”啤酒。它从底部的沉淀物酵母中滗出，允许进行二次发酵，在此期间，剩余的悬浮酵母继续从糖中产生酒精。这个老化过程需要两个星期。成熟后的啤酒经hyflo kieselguhr和Whatman 1号滤纸在封闭的消毒室内用过滤泵过滤到无菌瓶中。在过滤后的啤酒中加入糖(1g)和干酵母(0.5g)进行碳酸化。它被软木塞住，搅拌，放置一小时，并在68度高温下进行巴氏消毒^oC 30分钟。

细菌及生化分析

在酿造的各个阶段收集样品，用于细菌和生化分析。用营养琼脂(NA)、查培克还原琼脂(CDA)和麦汁琼脂(WA)倾注平板法测定水、麦芽浆和麦汁中的细菌总活菌数。分别在10、27和37℃下孵育48 h。按照标准程序，使用麦康基肉汤和伊红亚甲基蓝琼脂对样品进行推定大肠癌和差异大肠癌试验。¹²接种培养基在37°C下培养48 h。麦芽高粱、啤酒花、培养酵母、未经巴氏杀菌和巴氏杀菌的啤酒也接种在NA、CDA和WA上，在37°C下培养24 h。细菌继代培养获得纯菌株。

表2:高粱啤酒生产过程中分离的细菌特征 点击这里查看表格

使用Cowan和Steel的方法对从各种样品中分离出来的细菌进行了鉴定测试，¹¹Cruicshank等．¹²和Delaat。¹³所进行的试验包括革兰氏染色、形状、抗酸染色(Ziehl-Neelsen法)、孢子染色、运动、有氧和厌氧生长、过氧化氢酶、氧化酶、葡萄糖氧化发酵(OF)、碳水化合物(葡萄糖)产生酸和气体、色素沉着和粘液样生长。

按照Egan的方法进行化学分析等．，¹⁴和Friburg。¹⁵在发酵0 ~ 7天和21天采集发酵麦芽汁样品进行分析。标准化后，用pH计(PW 9818 Philips模型)测定样品的氢离子浓度。采用颜色比较仪(带有欧洲酿酒惯例尺度覆盖的Helige模型)测定啤酒的颜色值。将啤酒样品倒入26ml比色管中，置于比较器中，与色盘匹配，直到获得合适的颜色。将样品装于比重瓶，20℃孵育30min，称取重量。用蒸馏水重复这个过程。比重计算为样品的重量乘以水的重量的倒数。样品(5ml)用煮沸蒸馏水(200ml)稀释，用标准氢氧化钠(0.1N)滴定，指示剂为7滴酚酞。酸度的计算方法为稀释因子乘以酸的当量，NaOH的正态和滴定值除以样品的体积。它是以百分比表示的。 Hundred millilitres of the wort sample with 40 ml distilled water was distilled in a volumetric flask until 95 ml distillate was collected. This was made up to 100ml with distilled water. Specific gravity was determined as stated above. A standard alcohol content table was referred to in order to estimate the alcohol content in percentage.

采用分光光度法测定麦汁中碳水化合物的含量。将样品稀释1000倍，与5%苯酚溶液(1ml)混合。加入比重为1.84的浓硫酸(5 ml)，室温静置10 min。它彻底动摇了,放在水浴保持在28°C,持续15分钟。发达黄色的吸光度测量在490 nm分光光度计(LKB Biochrom, Lutrospec II)。一个标准曲线以前由一系列的葡萄糖浓度范围从0到100毫克/升。从标准曲线中读出总碳水化合物值。用白利度比重计测定提取物的表观含量，用°柏拉图表示。采用标准微凯氏法测定1.5 g干啤酒样品。氮含量乘以6.25得到蛋白质含量。

9名随机挑选的法官将测试样品与商业啤酒在颜色、一致性(酒体)、味道、气味和整体可接受性方面进行了比较。总评分以5%显著性水平进行比较。

表3:分离细菌的来源 点击这里查看表格

结果与讨论

细菌分离株的特征

37℃和27℃培养板的水中细菌总活菌数高于10℃培养板。麦芽浆和麦芽汁样品在27°C时比37°C时更高这表明样品被中亲水细菌污染。推测和鉴别试验表明，革兰氏阳性和阴性需氧微生物，而有些在无氧条件下生长。除了芽孢杆菌non-spore成型机。它们都不耐酸。它们对过氧化氢酶和氧化酶试验表现出不同的反应。所有的细菌都从葡萄糖中产生酸。的醋菌属然而，氧化葡萄糖却没有发酵。

大肠杆菌群，芽孢杆菌和欧文氏菌被发现表3。啤酒花球，甜的和跳动的麦芽汁链球菌,醋菌属、肠杆菌属、乳杆菌和不动杆菌．肠杆菌属被转移到分别从之前的水和麦芽浆中提取麦芽汁和甜麦芽汁。水样中出现大肠菌群可能是因为水处理不当或被污染。大肠菌群是耐啤酒花的，当麦芽汁必须不加搅拌地储存一段时间时可能会很危险;它们随着芹菜味或酚味的产生而迅速发展，并在淡啤酒中产生令人不快的味道。¹⁶的肠杆菌属可以用煮沸的麦芽汁杀死。芽孢杆菌是内生孢子的产生者。由于热处理后的产品水分含量高，所以在中间产品和最终产品中没有遇到这种微生物。在高含水量存在的情况下，细菌孢子表现出较低的耐热性。¹⁷

图1:在 高粱啤酒生产中麦芽汁的发酵。 点击这里查看图

欧文氏菌是一种植物病原体。它的协会土豆泥一定是田地里被污染的高粱造成的。黄杆菌属是在培养的酵母上发现的。这种微生物与投球酵母是共同的。¹⁸这是因为它对啤酒花不敏感，在pH 5.0和32左右时生长最好^oC产生防风草的气味。¹⁶它很容易污染麦汁。

未经高温消毒的啤酒含有气球菌属，链球菌和乳酸菌．链球菌是从啤酒花颗粒转移过来的链球菌大肠杆菌群,醋菌属和乳酸菌是常见的生产麦芽啤酒^16、18burukutu, pito和palmwine。¹⁹链球菌和乳酸菌是发酵的，在未经高温消毒的啤酒中，由于酸的产生，会影响强烈的味道。^18、20链球菌(啤酒肉芽肿)由于产生二乙酰蜂蜜样气味而引起“肉芽肿”病。乳酸菌是一种不产孢子的棒，也降低pH值，在啤酒中会产生粘稠、丝滑的浑浊和难闻的味道。^16、18醋菌属在成品啤酒中，乙醇转化为醋酸，从而降低啤酒的pH值，并导致啤酒膜的形成。不动杆菌和气球菌属不常见啤酒生产。在加了花的麦汁和未经高温消毒的啤酒中，它们的存在一定是由于周围的空气污染。

巴氏杀菌啤酒不含任何微生物。在早期阶段遇到的微生物已被巴氏灭菌的热量所消灭。因此，成品对人类消费是安全的。在这项工作中遇到的一些细菌分离在啤酒厂并不常见。通常与啤酒生产工厂相关的细菌是乳酸菌,链球菌，醋菌属，黄杆菌属和肠杆菌属；所有其他孤立的细菌都是污染物，特别是过氧化氢酶阳性球菌。这些细菌不产芽孢，除了芽孢杆菌．营养形式的细菌比孢子形式的不耐热。

图2:高梁啤酒和商业啤酒样品的感官比较 点击这里查看图

生化和感官特性

随着苦麦汁发酵时间的延长，氢离子浓度、比重、表观提取物和总碳水化合物含量降低，乙醇量和总酸度增加。成品啤酒的pH值为4.2，比重为1.01600,2.70^o总碳水化合物为38毫克/升。乙醇含量从0增加到3.62%，总滴定酸度从0.13增加到0.16%。成品啤酒的最终蛋白质含量为0.42%，高于大麦与高粱混合制成的啤酒(0.34%)。高粱啤酒的颜色值(3.9)与美国酿酒化学家协会的3.9一致。²¹

多重比较试验结果表明，酿造高粱啤酒与商品高粱啤酒既有相似之处，也有不同之处。评审小组注意到啤酒在颜色和酒体(一致性)上的明显差异。商业啤酒的评价比测试样本要好。这可能是由于高粱的天然颜色和其他营养成分，额外添加的酵母用于碳酸化和过滤方法。然而，啤酒的味道和气味并没有什么不同。总的来说，测试的淡啤酒是可以接受的。

结论

在大麦啤酒的生产过程中发现了一些与啤酒生产有关的细菌。因此，只要保证了所有加工设备的日常清洁消毒，对工人的个人卫生的启蒙和接种过程中的无菌操作，本研究报告的微生物不会造成严重的问题。通过使用先进的设备和在啤酒厂和低蛋白质含量高粱或高蛋白和低蛋白质谷物混合物中使用的二氧化碳直接碳化，可以明显减少或防止样品中注意到的相对差异。这样可以减少啤酒的模糊度，延长啤酒的保质期。因此，在酿造工业中使用100%的高粱似乎是令人鼓舞的，特别是当在大麦啤酒中使用的相同程序可以被使用时。

确认

作者非常感谢尼日利亚联邦理工大学、Akure、Bendel和Standard brewery为本研究提供的材料和设备。

参考文献