氮限制是啤酒高浓酿造中常见的技术难题，可导致酵母活力降低、发酵滞缓甚至停滞。尽管麦汁中富含蛋白质和多肽，但酿酒酵母因几乎不分泌胞外蛋白酶而无法利用此类氮源。本论文以高浓麦汁为研究体系，分析了不同氮源水平对酵母生理特性及发酵性能的影响，在此基础上探讨了通过添加外源蛋白酶来提高麦汁游离氨基氮（FAN）水平并改善酵母发酵性能的可行性。研究比较了酵母氨基酸同化模式在常浓和高浓酿造之间的差异，明确了改善酵母发酵性能的关键氨基酸，并探讨了高浓麦汁中关键氨基酸的补充对酵母氮代谢调控的影响。最后分析了不同碳源条件下氨基酸同化模式及酵母发酵性能的变化。为啤酒高浓酿造技术的氮源优化和辅料选择提供理论依据和方法指导。
论文主要研究内容和结果如下：
（1）研究了常浓麦汁和不同氮源水平的高浓麦汁发酵对酵母生理特性和发酵性能的影响。结果表明，麦汁浓度的升高及氮源水平的降低导致酵母生长速度减慢、发酵后期细胞絮凝性和活细胞率降低、酵母对碳源和氮源的利用速度下降、与细胞代谢有关的基因表达（ATF1、BAT1、BAP2、HSP12和TDH）受到抑制。低氮源水平的高浓麦汁降低了麦汁发酵度和乙醇产量、促进了细胞对B组氨基酸的吸收。
（2）研究了食品级蛋白酶（中性蛋白酶、风味蛋白酶和复合蛋白酶）在高浓（20°P）及超高浓酿造（24°P）中应用的可行性。分析了蛋白酶的添加对麦汁FAN的释放、酵母发酵性能及啤酒质量的影响。结果表明，发酵过程中蛋白酶的添加可显著提高发酵后期麦汁中的FAN水平（提高幅度20mg/L）、促进细胞生长、提高酵母发酵性能，其中风味蛋白酶的效果最佳。与对照组相比，风味蛋白酶的添加在20°P高浓酿造中可提高麦汁发酵度12%，提高乙醇产量12%；在24°P超高浓酿造中可提高麦汁发酵度8%，提高乙醇产量6%。蛋白酶的添加可显著促进啤酒风味物质的形成，但对醇酯比无显著影响，对啤酒泡沫稳定性影响较小。
（3）研究了麦汁糖化过程中蛋白酶（中性蛋白酶、风味蛋白酶和复合蛋白酶）的添加对氨基酸组成和酵母发酵性能的影响，分析了常浓（12°P）和高浓（20°P）酿造之间酵母对氨基酸同化模式的差异。结果表明，麦汁糖化过程中蛋白酶的添加可显著提高麦汁浸出物含量和FAN水平（麦汁浸出物含量提高幅度3%，FAN水平提高幅度45%），其中复合蛋白酶和中性蛋白酶效果较好。常浓发酵中，风味蛋白酶和中性蛋白酶处理的麦汁可显著促进酵母生长，提高发酵性能；而在高浓发酵中，复合蛋白酶和中性蛋白酶处理的麦汁可显著促进酵母生长，提高发酵性能。麦汁浓度的升高导致酵母对氨基酸的同化模式发生改变（细胞对亮氨酸、精氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、天冬氨酸和缬氨酸的同化率显著增大）。此外，在常浓发酵中，细胞对赖氨酸、亮氨酸、精氨酸和组氨酸的同化与麦汁发酵度之间呈显著正相关，而在高浓酿造中，只有赖氨酸和组氨酸的同化与麦汁发酵度之间呈显著正相关。
（4）研究了20°P高浓酿造过程中赖氨酸、组氨酸以及两者混合物的补充对酵母发酵性能及氮代谢调控的影响。结果表明，赖氨酸和组氨酸的添加可显著促进酵母生长、提高麦汁发酵度、乙醇产量和风味物质的形成。赖氨酸的添加显著提高了SPS诱导基因（LYP1、HIP1、BAP2和AGP1）的表达，而组氨酸的添加则显著抑制了NCR敏感基因（GAP1和MEP2）的表达。赖氨酸和组氨酸的添加可提高酵母对谷氨酸和苯丙氨酸的吸收，并降低细胞对丝氨酸、色氨酸和精氨酸的吸收。与赖氨酸和组氨酸混合物的添加相比，分别添加赖氨酸和组氨酸对酵母的发酵性能效果更好。
（5）研究比较了不同碳源（葡萄糖、蔗糖和麦芽糖）条件下酵母在18°P高浓和24°P超高浓酿造中的耐受性、氨基酸同化和发酵性能。结果表明，在18°P高浓发酵过程中，与麦芽糖相比，葡萄糖和蔗糖的添加可显著提高酵母的发酵性能，特别是蔗糖的添加，可提高麦汁发酵度6%，提高乙醇产量8%。但对酵母的生长无显著影响。在24°P超高浓发酵过程中，发酵前期葡萄糖和蔗糖添加组的发酵性能优于麦芽糖，但发酵后期麦芽糖添加组显著促进了细胞的发酵性能。与蔗糖相比，麦芽糖的添加可提高麦汁发酵度14%，提高乙醇产量10%。麦汁浓度的升高导致酵母活细胞率降低，但促进了胞内海藻糖的合成。葡萄糖和蔗糖的添加不利于胞内海藻糖的积累，从而降低了酵母活细胞率。在24°P超高浓发酵过程中，麦芽糖的添加显著促进了细胞对甘氨酸和丙氨酸的分泌及发酵后期细胞对脯氨酸的吸收。麦汁浓度的升高（由18°P升高至24°P）降低了细胞对高级醇的合成，但促进了酯的合成，葡萄糖的添加显著提高了风味物质的含量。
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