JPWO2002066673A1 - 発酵試験用酵母の調製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ビール醸造に使用する麦芽の品質を試験する際に用いる酵母の調製方法や、かかる酵母の調製方法に用いる培地に関する。
背景技術
ビール醸造において使用する麦芽は、ビールの味や香りを決定する上で大きな影響力をもつ原料であり、ビールの命ともいわれている。麦芽には、蛋白質、でんぷん、エキス分等様々な成分が含まれており、かかる成分組成により麦芽の品質を決定することもあるが、かかる麦芽を用いた麦汁の発酵性の良否が麦芽の品質を決定する上で最も重要な要素とされている。ビールは、麦芽の粉砕、でんぷん質の糖化、ろ過、及び煮沸を経て麦汁を作製し、その後、冷却した麦汁へ酵母を添加し、発酵させることによって通常製造されることから、麦芽の品質がよければ酵母の発酵も旺盛に進み、香味も優れたビールを製造することができるが、麦芽の品質が悪い場合には発酵が遅々として進まず、商品価値の少ないものが製造される可能性がある。
また、ビール醸造においては、酵母が懸濁された麦汁が発酵タンクの中で静置された状態で発酵が行われるが、酵母には、麦汁中に拡散した状態で発酵し、発酵終了時には沈殿して、次回の発酵をするための酵母量が確保できる能力が期待されている。ラガータイプのビールには、一般に下面発酵酵母が用いられ、これらの酵母の多くは酵母同士が凝集する能力をもっている。下面発酵酵母の凝集性、すなわち、麦汁中の糖質によって分散され、糖質が発酵されてなくなると互いに凝集して塊を作り、液中から沈殿して分離することができるという性質は、醸造者にとって非常に有益な性質である。しかし、麦芽には酵母の凝集を促進する物質も存在し、その年の大麦の作柄によっては、酵母の凝集を促進する物質を多く含むものがあり、麦汁中の酵母を発酵早期に沈めてしまうことがある。かかる凝集を促進する物質は一般に早凝因子と呼ばれ、この早凝因子が麦芽にどれだけ含まれているかを知ることは発酵管理において重要である。
このようにビール醸造において麦芽を使用する前に麦芽の品質、特に発酵特性を知ることは非常に重要である。近年は化学分析により、タンパク質、でんぷん質、エキス分などの含量を知ることができ、酵母を発酵させた場合の予測はある程度可能になったが、それでも実際に発酵させたときにどれだけのエキス分がアルコールに変わるか、あるいは早凝因子が酵母をどの程度沈降させるかはやはり実際に麦芽から麦汁を作製し、発酵させてみる必要がある。そのため、実験室レベルで実際の醸造前に麦芽の品質、特に発酵特性を評価するための小規模な麦芽の糖化方法や発酵試験方法が、麦芽評価発酵試験方法として本出願人らにより報告(EUROPEAN BREWERY CONVENTION MONOGRAPH XXIII E.B.C.−SYMPOSIUM MALTING TECHNOLOGY ANDERNACH・GERMANY NOVEMBER 1994,110−136)されている。この麦芽評価発酵試験方法は、対照とする麦芽(コントロール麦芽と呼ばれる)の選択方法、糖化温度コントロールの決定、酵母ハンドリング方法等、多くの研究者によって様々な項目が検討された結果、標準的な分析方法として確立されたものである。この麦芽評価発酵試験の結果に化学的・物理的な分析結果等を加えて総合的に判断し、製造業者から麦芽を購入する際の基準として活用されている。
上記麦芽評価発酵試験の概要を以下簡単に説明する。まず、麦芽の粉砕プロセスとしては、ディスクミルの粉砕目盛をディスクの間隔が正確に1.00mmになるように設定し、麦芽300gをディスクミル粉砕し、全量を2L容糖化ビーカー(ステンレスビーカー)に入れる。粉砕麦芽の入った糖化ビーカーに46〜47℃の水道水1.8Lを加え、水温を45℃に調節した大型糖化槽に入れ撹拌を続けながらコングレス法の温度経過(45℃、30分間→毎分1℃の昇温→70℃、1時間)で糖化する。糖化の終了したもろみを円錐形の濾布を使用して濾過速度の測定を行う。濾過を終了した麦汁の量と糖度(°P)測定する。この麦汁1.2Lを2L容三角フラスコに入れ、生ホップ2.6gを加え、三角フラスコの口にロートでカバーし、1時間煮沸を行いながら表面の泡立ちの状態を観察する。煮沸後、ブルッフの状態と透明度を観察する。煮沸後の麦汁を50℃前後に冷却し、東洋濾紙No.2(直径30cm)で濾過し、濾液を8℃前後に1夜置いた後、東洋濾紙No.2で濾過して冷却凝固物を除き、水道水を加えて麦汁の糖度を11.0°Pに調整する。得られた煮沸済み麦汁を発酵試験に用いる。
発酵タンクから回収した泥状酵母約500mlを1L容ビーカーにとり、同量の冷水を加えてよくかき混ぜ、酵母が沈殿したら上澄みを捨てる。この作業を4回以上行い、100メッシュ金網でこす。東洋濾紙No.7をつけたブフナロートを用い、酵母懸濁液を吸引濾過して圧搾酵母を得る。1Lの発酵試験フラスコに前記煮沸済み麦汁500ml、圧搾酵母1.75gを加え、30回振盪して酵母を分散させた後、一定の温度(20℃±1℃)で2時間静置する。こうして得られた酵母添加麦汁をK1発酵管(500ml容、直径25mm、高さ1250mm)に移し、8℃±0.2℃に7日間静置する。対照としてはコントロール麦芽を用いる。OD800、糖度、AAL(外観最終発酵度)、酵母の早期凝集性を1〜8日間にわたり測定し、対照と比較し、供試麦芽の発酵特性を評価する。
麦芽の発酵特性を評価する標準的な分析方法として確立されている上記麦芽評価発酵試験は優れた方法であるが、より再現性のある試験結果を得るための検討過程で、使用する酵母の生理状態が試験結果に影響を及ぼす要因となる可能性があるとの知見を得た。すなわち、麦芽評価発酵試験は酵母によるある種のバイオアッセイであり、ビール工場で実際に使用した後回収した酵母(工場酵母)が通常上記麦芽評価発酵試験に使用されているが、ビール工場では繁忙期や閑散期、あるいは点検修理のための製造中断もあるために、常に同じ生理状態の酵母が回収できるとは限らない上に、酵母の保存状態や輸送状況によっても、酵母の発酵活性が変化する可能性があり、さらに麦芽製造業者が独自に麦芽評価発酵試験を行う場合やビール製造者が麦芽評価発酵試験をアウトソーシングする場合等には、ビール工場から回収した酵母を同じ状態で使用できるとは限らず、試験結果の再現性に問題があると考えられた。本発明の課題は、実験室レベルでの麦芽評価発酵試験において、工場の運転状況等に左右されることなく、より再現性のある試験結果を得ることができる使用酵母の調製方法やそれに用いられる培地を提供することにある。
発明の開示
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究し、実験室レベルでの麦芽評価発酵試験において、外観エキスを指標として使用酵母の増殖をコントロールし、常に同じ生理状態の酵母を麦芽評価発酵試験に用い、その際使用する培地として、酵母が発酵できる糖6〜12重量%と、遊離アミノ酸総量1400〜3000mg/Lを含む液体培地を用いると、より再現性のある試験結果が得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、酵母が発酵できる糖6〜12重量%と、遊離アミノ酸総量1400〜3000mg/Lとを配合成分として含む液体培地を用いて、糖度が3.0°P以下となるまで酵母を攪拌培養した後、酵母を回収することを特徴とする麦芽評価発酵試験用酵母の調製方法(請求項1)や、酵母が発酵できる糖6〜12重量%と、遊離アミノ酸総量1400〜3000mg/Lを含む液体培地を用いて、10〜20℃で2〜4日間撹拌培養(1次培養)し、1次培養より培地量を増やして、10〜20℃で3〜4日間撹拌培養(2次培養)し、2次培養より培地量を増やして、8〜9℃で7〜9日間撹拌培養(3次培養)し、次いで低温室で放置した後、酵母を回収することを特徴とする麦芽評価発酵試験用酵母の調製方法(請求項2)や、酵母が発酵できる糖6〜12重量%と、遊離アミノ酸総量1400〜3000mg/Lを含む液体培地として、グルコース0〜2.5重量%、マルトース6.0〜9.0重量%、ソルビトール0〜2.5重量%、ペプトン0〜1.0重量%、酵母エキス0.3〜1.0重量%を含有する液体培地を用いることを特徴とする請求項1又は2記載の麦芽評価発酵試験用酵母の調製方法(請求項3)や、酵母が発酵できる糖6〜12重量%と、遊離アミノ酸総量1400〜3000mg/Lを含む液体培地として、グルコース1.5重量%、マルトース6.5重量%、ソルビトール2.0重量%、ペプトン0.2重量%、酵母エキス0.4重量%を含有する液体培地を用いることを特徴とする請求項3記載の麦芽評価発酵試験用酵母の調製方法(請求項4)や、3次培養を、酵母菌体量が1.0×1010〜1.2×1010cellsになるように2次培養液を4Lの液体培地に添加して行うことを特徴とする請求項2〜4のいずれか記載の麦芽評価発酵試験用酵母の調製方法(請求項5)に関する。
また本発明は、グルコース0〜2.5重量%、マルトース6.0〜9.0重量%、ソルビトール0〜2.5重量%、ペプトン0〜1.0重量%、酵母エキス0.3〜1.0重量%を含有することを特徴とする麦芽評価発酵試験における酵母調製用培地(請求項6)や、グルコース1.5重量%、マルトース6.5重量%、ソルビトール2.0重量%、ペプトン0.2重量%、酵母エキス0.4重量%を含有することを特徴とする請求項6記載の麦芽評価発酵試験における酵母調製用培地(請求項7)に関する。
発明を実施するための最良の形態
本発明の麦芽評価発酵試験用酵母の調製方法としては、酵母が発酵できる糖6〜12重量%と、遊離アミノ酸総量1400〜3000mg/Lとを配合成分として含む液体培地を用いて、糖度が3.0°P以下となるまで酵母を攪拌培養した後、酵母を回収する方法や、酵母が発酵できる糖6〜12重量%と、遊離アミノ酸総量1400〜3000mg/Lを含む液体培地を用いて、10〜20℃で2〜4日間撹拌培養(1次培養)し、1次培養より培地量を増やして、10〜20℃で3〜4日間撹拌培養(2次培養)し、2次培養より培地量を増やして、8〜9℃で7〜9日間撹拌培養(3次培養)し、次いで低温室で3〜24時間放置した後、沈殿した酵母を回収する方法であれば特に制限されるものではなく、上記麦芽評価発酵試験としては、例えば、本出願人らにより報告(EUROPEAN BREWERY CONVENTION MONOGRAPH XXIII E.B.C.−SYMPOSIUM MALTING TECHNOLOGY ANDERNACH・GERMANY NOVEMBER 1994,110−136)されている麦芽評価発酵試験方法を用いることができる。
上記1次培養に用いられる初期培養物としては、通常の麦芽寒天スラント培地で画線培養した酵母を用いることができ、かかる画線培養酵母は4℃保存で半年程度使用することができる。また、酵母の回収量を確保するため、3次培養を、酵母菌体量が1.0×1010〜1.2×1010cellsになるように2次培養液を4Lの液体培地に添加して行うことが好ましい。
上記の酵母が発酵できる糖としては、グルコース、マルトース、シュークロース、フルクトース等を例示することができるが、グルコースとマルトースを含むものが好ましく、またこれらの糖は6〜12重量%、好ましくは8〜12重量%添加される。また、上記遊離アミノ酸総量1400〜3000mg/Lを含むものとしては、ペプトンや酵母エキスを具体的に挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、遊離アミノ酸総量はアミノ酸分析計を用いて常法により求めることができる。ここで遊離アミノ酸総量とは、遊離したアスパラギン酸、スレオニン、セリン、グルタミン酸、プロリン(イミノ酸)、グリシン、アラニン、シスチン、バリン、メチオニン、イソロイシン、ロイシン、チロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、リジン、ヒスチジン、アルギニンの量を合計したものである。そして、酵母が発酵できる糖6〜12重量%と、遊離アミノ酸総量1400〜3000mg/Lを含む液体培地としては、グルコース0〜2.5重量%、マルトース6.0〜9.0重量%、ソルビトール0〜2.5重量%、ペプトン0〜1.0重量%、酵母エキス0.3〜1.0重量%を含有する液体培地が好ましく、中でも、グルコース1.5重量%、マルトース6.5重量%、ソルビトール2.0重量%、ペプトン0.2重量%、酵母エキス0.4重量%を含有する液体培地(HB培地)が特に好ましい。
以下に、実施例を掲げてこの発明を更に具体的に説明するが、この発明の技術的範囲はこれら実施例に何ら限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「%」は重量%を示す。
実施例1(酵母培養の各種条件設定)
麦芽の発酵特性を評価するための酵母の調製方法を確立するため、まず初めに酵母の培養条件について検討した。培養条件の検討における使用培地としては、酵母の培養に一般的に用いられるYM培地[グルコース1%、ペプトン0.5%、麦芽エキス0.3%、酵母エキス0.3%]等を参考にし、麦汁の糖濃度に近づくように作製したO培地[グルコース2.5%、マルトース7.5%、ペプトン0.5%、酵母エキス0.3%;pH6.2]を用いた。麦芽寒天培地で培養した酵母1白金耳を、試験官内の上記O培地8mlに接種し、14℃で2〜4日間攪拌培養した(1次培養)。1次培養の培養物全量を、300ml容三角フラスコ内の前記O培地150mlに添加して、14℃で3〜4日間攪拌培養した(2次培養)。2次培養により得られた酵母約1.1×1010cellsを、5L容ジュラン(Duran)瓶内の前記O培地4Lに添加して、9℃で7〜9日間スターラーで撹拌(250rpm)しながら培養した(3次培養)。
麦芽発酵に常に同じ生理状態の酵母を供給するためには、何らかの指標で酵母の増殖をコントロールする必要があり、培養液中の酵母濃度を測定する上で一般的に広く用いられている吸光度(OD)が指標として適切かどうかについてまず検討した。3次培養の培養経過を波長800nmにおけるOD値(OD800nm)で測定した結果を図1に示す。図1からも分かるように、酵母の増殖している様子がOD値の上昇で確認することができたが、同一メーカーの同一機種でありながら、異なる吸光度計(A、B)を用いると、値に若干のずれを生じていた。吸光度は、メーカーや機種によってキュベットの位置や光源の強度等が異なり、絶対的な値とは云い難く、常に同じ吸光度計を使って実験をしていれば問題はないが、例えば海外の研究施設も含め再現性のある試験結果を得るためには、OD値でだけで酵母の増殖をコントロールすることは困難であることが分かった。
麦汁発酵の管理指標として糖度(°P)も広く使用され、発酵液そのものの比重から算出される糖度は外観エキス(外観プラトー度)と呼ばれている。発酵が進むとアルコールが生成されるため、外観エキスも正確に残糖濃度を反映するわけではないが、比重計あるいは振動式密度計などで簡便に外観エキスの値を知ることができる。そこで、増殖の管理指標としての外観エキスの有効について検討した。3次培養の培養日数と糖度の関連を調べた結果を表1に示す。表1から、培養7日間程度で酵母の増殖はほぼ定常期に入り、酵母の回収量も最大に近くなることが分かった。ところで、麦芽評価発酵試験では、1サンプルにつき酵母菌体が2g程度必要であり、1回に20数本のサンプルをこなすには1回の酵母回収量が50g以上必要であり、培養6日間、外観エキス3°P以上ではこの必要量に対して余裕が無いため、3次培養の終了と判断する管理基準を外観エキス3°P以下とすればよいことが分かった。また、培養期間は7日間以上を目安とすればよいことも分かった。
2次培養終了後、その培養液中の酵母を3次培養用培地へ添加して培養を行うが、その際の酵母菌体の添加量によっても、酵母の増殖が影響を受けることが予想されたので、3次培養へ接種する量を減らしたところ、培養7日後での酵母増殖量、及び酵母回収量等を測定した。結果を表2に示す。接種菌体量を少なくすると、表2に示されるように、外観エキス(°P)は少しずつ増加し、OD800nmと酵母回収量(g)は少しずつ減少することが分かった。確実に培養7日間で定常期近くに達し、酵母の回収量を確保するには(接種菌体量を約1.1×1010cells(±0.1×1010cells)とすればよいことが分かった。
実施例2(酵母培養用培地の検討)
上記のように設定された培養条件で、酵母培養用の培地組成が麦芽評価に与える影響について検討した。麦芽評価のために麦汁を作って発酵試験を行うことを考えると、その前段階の培養でも麦汁に近い組成を有する培地を用いることが有利であると考え、前記のようにO培地を作製した。5L容ジュラン瓶内のO培地4Lでの3次培養を、O培地と同時に麦汁でも行い、炭素源、窒素源の組成、及びその消費量を比較した。結果を表3に示す。表3から、麦汁に比べて、O培地は若干糖組成が異なっており、培養後に消費したアミノ酸量も麦汁に比べて多いことが分かった。そこで、この点を調整・改良した培地としてHB培地[グルコース1.5%、マルトース6.5%、ソルビトール2.0%、ペプトン0.2%、酵母エキス0.4%;pH5.6]を作製し、同様に培養したところ、麦汁に近い糖、及び窒素消費量になることが分かった。
実施例3(麦芽評価発酵試験)
上記HB培地とO培地を用いて調製した麦芽評価発酵試験用酵母を用いて、実際に麦芽評価発酵試験を実施した。また、対照としては従来から用いられている工場酵母をそのまま用いた。麦芽評価発酵試験方法としては、前記報告(EUROPEAN BREWERY CONVENTION MONOGRAPH XXIII E.B.C.−SYMPOSIUM MALTING TECHNOLOGY ANDERNACH・GERMANY NOVEMBER 1994,110−136)に記載されている方法に準じて行った。供試麦芽として、日常の実験に対照として使用されている発酵性がよいコントロールモルトと、発酵性が劣っていることがあらかじめ分かっている不良モルトを使用した。従って、麦芽評価発酵試験に適した酵母の特性としては、コントロールモルトで作った麦汁では糖の消費が良く、尚かつ不良モルトでの糖の消費量及び浮遊酵母量がコントロールモルトと明確に差がつくことが望ましいということになる。工場酵母、O培地を用いて調製した酵母、HB培地を用いて調製した酵母についてコントロールモルト及び不良モルトで麦芽評価発酵試験を行い、麦芽評価発酵試験8日目の糖度(°P)とOD800nmの結果を図2に示す。この結果から、HB培地を用いて調製した酵母がもっとも糖の消費が良く、尚かつ不良モルトで作った麦汁の場合はコントロールモルトの麦汁に比べて糖の消費が悪く、明確に区別しうることが分かった。吸光度でも不良モルトは糖が消費し切れていないのにも関わらず、いずれの酵母でも浮遊数が少ないことが確認された。次に、工場酵母とHB培地を用いて調製した酵母を使用して、2連の麦芽評価発酵試験を4回操り返して行った。結果を図3に示す。図3に示されているように、HB培地を用いて調製した酵母は、発酵試験8日目の糖度が安定して3°P未満であり、発酵試験8日目糖度の全体の分散は工場酵母よりも抑えられていた(工場酵母の分散:0.14、HB培地の分散:0.08)。このように、本発明の麦芽評価発酵試験によると、再現性のよい結果が得られることが分かった。
上記のように、麦芽評価発酵試験における酵母培養用培地として、HB培地やO培地、特にHB培地が有効であることが分かったことから、HB培地やO培地以外にもいくつか培地組成を変えた培地を作製し、かかる培地を用いて麦芽評価発酵試験用酵母を調製し、麦芽評価発酵試験を行った。その結果を表4に示す。表4に示されるHC培地、HD培地、HE培地、HF培地も、HB培地同様に、麦芽評価発酵試験における酵母培養用培地として有効であることが分かった。
産業上の利用可能性
本発明によると、麦芽に含まれる早凝因子の程度を実験室レベルで評価することができる麦芽評価発酵試験において、生理状態のより安定した酵母を用いることで、工場の運転状況等に左右されることなく、より再現性のある試験結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、3次培養の培養経過を波長800nmにおけるOD値(OD800nm)で測定した結果を示す図である。
第2図は、工場酵母、O培地を用いて調製した酵母、HB培地を用いて調製した酵母について、コントロールモルト及び不良モルトを用いて本発明の麦芽評価発酵試験を行った結果を示す図である。
第3図は、工場酵母とHB培地を用いて調製した酵母を使用して、本発明の麦芽評価発酵試験を4回繰り返して行った結果を示す図である。
Claims (7)
- 酵母が発酵できる糖6〜12重量%と、遊離アミノ酸総量1400〜3000mg/Lとを配合成分として含む液体培地を用いて、糖度が3.0°P以下となるまで酵母を攪拌培養した後、酵母を回収することを特徴とする麦芽評価発酵試験用酵母の調製方法。
- 酵母が発酵できる糖6〜12重量%と、遊離アミノ酸総量1400〜3000mg/Lを含む液体培地を用いて、10〜20℃で2〜4日間撹拌培養(1次培養)し、1次培養より培地量を増やして、10〜20℃で3〜4日間撹拌培養(2次培養)し、2次培養より培地量を増やして、8〜9℃で7〜9日間撹拌培養(3次培養)し、次いで低温室で放置した後、酵母を回収することを特徴とする麦芽評価発酵試験用酵母の調製方法。
- 酵母が発酵できる糖6〜12重量%と、遊離アミノ酸総量1400〜3000mg/Lを含む液体培地として、グルコース0〜2.5重量%、マルトース6.0〜9.0重量%、ソルビトール0〜2.5重量%、ペプトン0〜1.0重量%、酵母エキス0.3〜1.0重量%を含有する液体培地を用いることを特徴とする請求項1又は2記載の麦芽評価発酵試験用酵母の調製方法。
- 酵母が発酵できる糖6〜12重量%と、遊離アミノ酸総量1400〜3000mg/Lを含む液体培地として、グルコース1.5重量%、マルトース6.5重量%、ソルビトール2.0重量%、ペプトン0.2重量%、酵母エキス0.4重量%を含有する液体培地を用いることを特徴とする請求項3記載の麦芽評価発酵試験用酵母の調製方法。
- 3次培養を、酵母菌体量が1.0×1010〜1.2×1010cellsになるように2次培養液を4Lの液体培地に添加して行うことを特徴とする請求項2〜4のいずれか記載の麦芽評価発酵試験用酵母の調製方法。
- グルコース0〜2.5重量%、マルトース6.0〜9.0重量%、ソルビトール0〜2.5重量%、ペプトン0〜1.0重量%、酵母エキス0.3〜1.0重量%を含有することを特徴とする麦芽評価発酵試験における酵母調製用培地。
- グルコース1.5重量%、マルトース6.5重量%、ソルビトール2.0重量%、ペプトン0.2重量%、酵母エキス0.4重量%を含有することを特徴とする請求項6記載の麦芽評価発酵試験における酵母調製用培地。
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