殼聚糖金屬配合物樹脂在啤酒澄清中的應用

張國玉，徐 瑩，汪東風，胡維勝，尹 華

(1.中國海洋大學食品科學與工程學院，山東青島 266003; 2.福建英博雪津啤酒有限公司，福建莆田 351111; 3.青島啤酒有限公司研發中心，山東青島 266003)

殼聚糖金屬配合物樹脂在啤酒澄清中的應用

張國玉1，徐 瑩1，汪東風1，胡維勝2，尹 華3

(1.中國海洋大學食品科學與工程學院，山東青島 266003; 2.福建英博雪津啤酒有限公司，福建莆田 351111; 3.青島啤酒有限公司研發中心，山東青島 266003)

采用反相懸浮交聯法制備殼聚糖金屬配合物樹脂，將其應用于啤酒澄清工藝中，測定了啤酒澄清前后各項指標變化，并與成品啤酒作比較。結果顯示，啤酒經澄清后敏感多酚含量下降99.92%，濁度下降97.10%，敏感蛋白下降48.6%，無機離子和風味物質沒有發生明顯變化，糖組分和有機酸也沒有明顯變化，氨基酸含量增加9.84%。因此，殼聚糖金屬配合物樹脂可作為一種新型的啤酒澄清劑。

殼聚糖，樹脂，啤酒，澄清

啤酒是一種成分復雜、穩定性不強的膠體，在儲藏過程中會產生渾濁，渾濁嚴重影響了啤酒的外觀和貨架壽命，是影響啤酒質量的主要因素之一。引起啤酒混濁的原因很多，種類也不同，一般可以分為生物渾濁和非生物渾濁兩大類，其中非生物渾濁是引起啤酒儲藏過程中產生渾濁的主要原因［1］。非生物渾濁主要是蛋白質和多酚發生聚合反應而產生的。Chapon［2］等研究發現，在正常情況下，成品啤酒中蛋白質和多酚的單體物質平衡存在，若去除待濾酒中的蛋白質和多酚，會大大增強啤酒的穩定性。因此，在實際生產中可通過去除部分蛋白及多酚來穩定啤酒。目前啤酒釀造過程中通常采用加入硅膠、木瓜蛋白酶、PVPP、異維生素C鈉等多種手段提高啤酒的非生物穩定性［3］。雖然這些方法對提高啤酒的非生物穩定性有一定的作用，但仍存在處理效果、安全性或資源限制等問題。如木瓜蛋白酶對啤酒泡沫有影響;異維生素C鈉氧化后本身轉變成為影響啤酒風味的物質;硅膠系不可再生資源，且貯量有限;PVPP的添加對提高啤酒非生物穩定性起到顯著的作用，但其可能的殘留已引起人們重視。目前國際上出現一種較為先進的啤酒澄清方式—CSS系統，能同時去除敏感蛋白和敏感多酚，該系統中的吸附劑是一種從海藻中提取的高級交聯不溶性多糖，并經特殊工藝處理而成［4－5］。據報道［6］，殼聚糖金屬配合物微球能顯著提高果汁的透光率，并對果汁中的蛋白質或多肽具有水解作用，能增加果汁中氨基酸含量，提高果汁的營養價值，并對果汁其他營養成分影響較小。此外李海燕等研究發現球狀殼聚糖樹脂對茶多酚具有吸附作用，吸附過程受粒子內擴散模型控制［7］。本文將殼聚糖金屬配合物樹脂應用于啤酒澄清，旨在降低啤酒中敏感蛋白和敏感多酚的含量，提高啤酒的非生物穩定性并改善啤酒的感官品質，為啤酒澄清處理技術提供新的材料。

表1 樹脂處理對啤酒的主要質量指標含量的影響

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

殼聚糖 粘均分子量5.1×105，脫乙酰度86%，青島利中甲殼質公司;其它化學品 國產分析純。

UNICO2100紫外可見分光光度計;WGZ－2－PJ濁度儀;AGILENT 1100液相色譜儀;AGILENT 6890氣相色譜儀。

1.2 啤酒澄清工藝

采用層析方式澄清啤酒。將按汪東風專利［8］制備的殼聚糖金屬配合物樹脂裝到玻璃層析柱中，用大量蒸餾水平衡，然后排出玻璃層析柱內多余的蒸餾水，將未經任何處理的啤酒發酵液注入玻璃層析柱中，使之通過樹脂，檢測過濾液糖度，當發酵液糖度與過濾液糖度相差±0.3時，收集過濾液為檢測樣品。

1.3 啤酒非生物穩定性的測定

收集不同流出體積的過濾液，檢測濾液中總蛋白、總多酚、敏感蛋白和敏感多酚含量［9］。

1.4 啤酒其他主要成分的測定

有機酸采用液相色譜法測定;可發酵糖采用液相色譜法測定;氨基酸含量采用氨基酸自動分析儀測定;無機離子含量采用電感耦合等離子體發射光譜測定［9］;風味成分采取氣相色譜法測定［9］。

2 結果與討論

2.1 啤酒的非生物穩定性和樹脂飽和吸附量

影響啤酒非生物穩定性的因素主要是敏感蛋白和敏感多酚，兩者在后期會形成不溶性的蛋白－多酚復合物，從而影響啤酒品質。由表1比較可知，殼聚糖金屬配合物樹脂的飽和處理量為樹脂體積的80倍，啤酒經該樹脂過濾后，敏感多酚基本全部吸附，濁度大幅下降，敏感蛋白下降48.6%，總多酚下降56.3%，總蛋白含量下降不明顯。啤酒在過濾后，敏感多酚的下降可能是由殼聚糖吸附導致的［7］，敏感蛋白的減少可能是該樹脂對蛋白的水解導致［6］。總蛋白含量下降不明顯，對啤酒的泡沫不會產生大的影響。

2.2 啤酒中氨基酸含量的變化

由表2看出，經樹脂過濾后，啤酒發酵液中的各種氨基酸含量均有所增加(但除絲氨酸外)，氨基酸總量增加了9.84%。表2結果提示，當啤酒通過RCCM樹脂柱后，在澄清的同時一部分蛋白質或寡肽被樹脂水解了，致使過柱之后的游離氨基酸總量高于原發酵液中的氨基酸總量。而取自大生產中成品啤酒中的氨基酸總量低于其它兩種樣品，可能的原因是該啤酒發酵液在經過硅藻土及PVPP等澄清處理后，成品啤酒中的氨基酸含量有所下降。

表2 樹脂處理對啤酒中氨基酸含量的影響(mg/L)

啤酒經RCCM過濾后，敏感蛋白含量降低(見表1)，同時氨基酸總量增加，表明該樹脂將敏感蛋白水解成部分氨基酸。這一結果提示，用該樹脂處理不僅能提高啤酒的營養，還將提高其非生物穩定性。

2.3 啤酒中無機離子和風味物質含量的變化由表3和表4知，啤酒發酵液經樹脂處理后，其風味物質基本不變或變化很小，保障了使用該樹脂處理后啤酒的傳統風味，而無機離子中Fe、Cu含量大幅度降低，對啤酒減緩氧化進程、提高風味穩定性還有一定的作用。

2.4 啤酒中有機酸變化

有機酸除了影響啤酒的pH外，還影響啤酒的風味和口感。它是啤酒的主要呈味成分，適量的有機酸使啤酒口感好，酸缺乏或過量都會導致口感不協調。從圖1發現，啤酒發酵液經過樹脂處理后，有機酸種類沒有改變，但是初濾液中有機酸含量減少，在終濾液中有機酸含量幾乎不變，只有出峰時間在5.7min(乳酸)，8.9min和14.2min的三種有機酸略有減少，但是不影響啤酒濾液的pH(經測定，初濾液pH5.38，終濾液pH4.26，啤酒發酵液pH4.22)。

表3 樹脂處理對啤酒中無機離子含量的影響

表4 樹脂處理對啤酒中主要風味物質含量的影響

表5 啤酒的感官評定

圖1 啤酒發酵液和RCCM樹脂過濾液中有機酸的HPLC疊加圖譜

2.5 啤酒中可發酵糖的變化

可發酵糖是啤酒的營養成分之一，它的含量是啤酒的重要分析指標。從圖2和圖3可知，啤酒發酵液經過樹脂后，可發酵糖的種類和含量沒有改變。說明該樹脂對啤酒中糖含量不會有影響。

圖2 啤酒發酵液糖含量的HPLC圖譜

2.6 感官評定

由表5知，啤酒發酵液經樹脂過濾后，其口味淡爽，酒體協調，屬于清淡型啤酒，適口性好。

圖3RCCM樹脂過濾后糖含量的HPLC圖譜

3 結論

采用殼聚糖金屬配合物樹脂處理啤酒，敏感多酚大幅度降低、敏感蛋白也有一定程度的降低，這對提高啤酒的非生物穩定性有重要作用;無機離子中Fe、Cu含量大幅度降低，也將有利于啤酒減緩氧化進程;用該樹脂處理的啤酒，其風味物質含量、糖的組分、有機酸組分無明顯變化，不影響其傳統風味。由于殼聚糖金屬配合物樹脂具有一定的水解肽鍵作用，本次實驗也證實經該樹脂處理后的啤酒中氨基酸含量有所增加，提高了啤酒的營養價值。

目前，啤酒澄清的主要方式是硅藻土和PVPP過濾，但硅藻土屬于不可再生資源;PVPP的添加可絡合除去部分蛋白質，對提高啤酒非生物穩定性有較大作用，但其可能的殘留已引起人們重視，美國FDA規定不得超過10mg/L。本文采用殼聚糖金屬配合物樹脂替代硅藻土和PVPP過濾，結果表明，該樹脂既能改善啤酒的感官品質又能提高營養成分，是啤酒澄清中的一種新型過濾介質。

［1］梅叢笑.啤酒的澄清化技術［J］.食品科技，2000(1): 41－43.

［2］Chapon，L.Nephelometry as a method for studying the relations between Polyphenols and proteins［J］.Inst Brew，1996，99:49－61.

［3］王家林，孟凡青，于世敏，等.氧對啤酒風味穩定性的影響［J］.啤酒科技，2001(5):30－31.

［4］Jany A，et al.Combined stabilization systems(CSS):A new beer stabilization process［J］.Inst Brew，2005(10):141－144.

［5］Mussche R A，et al.The latest trends in physic－chemical beer stabilization:From brewing liquor to bright beer tank［J］.Brew Biotechnol，2003，28(1):47－53.

［6］蘇琳，汪東風，于麗娜，等.殼聚糖/Ce4+復合物微球在蘋果汁澄清中的應用［J］.食品發酵工業，2006，32(1):141－143.

［7］李海燕，汪東風，胡維勝，等.球狀殼聚糖樹脂對茶多酚的吸附熱力學和動力學研究［J］.茶葉科學，2009，29(4): 313－318.

［8］汪東風，于麗娜，蘇琳，等.一種多功能稀土多糖微粒及其制備工藝［P］.中國發明專利2005100422288，2005－03－29.

［9］啤酒分析方法.GB/T 4928－2008［S］.

The use of resins made by complexes of chitosan and metals to clarify beer

ZHANG Guo－yu1，XU Ying1，WANG Dong－feng1，HU Wei－sheng2，YIN Hua3
(1.College of Food Science and Engineering，Ocean University of China，Qingdao 266003，China; 2.ABInbev Sedrin Corporation，Putian 351111，China; 3.R＆D Centre of Tsingtao，Qingdao 266003，China)

The resins made from complexes of chitosan and metal(RCCM)prepared by opposite crosslinking method were applied in the beer clarification.The effects of RCCM on beer quality were determined and compared with the finished product beer.The results indicated that the sensitive polyphenols were nearly all adsorbed，the turbidity decreased 97.10%，and the sensitive proteins decreased 48.6%.Meanwhile，the inorganic ions，the flavor compounds，the saccharides and the organic acids had no obvious changes.The amino acids increased 9.84%. Thus the resins made from complexes of chitosan and metal can be used as a new beer clarifier.

chitosan;resins;beer;clarification

TS262.5

B

1002－0306(2011)11－0318－04

2010－09－10

張國玉，男，碩士研究生，研究方向:食品化學與營養。

青島市科技發展計劃項目(081345jch);國家海洋公益性項目(201005020)。