不同糖化工藝對大麥啤酒的麥汁質(zhì)量的影響

王秀麗，王家林

（青島科技大學化工學院，山東 青島 266042）

2011年我國的啤酒產(chǎn)量突破了461.262億升，連續(xù)10年保持世界第一啤酒大國的稱號，人均消費量也逐年增加。啤酒生產(chǎn)的主要原料是大麥芽，大麥芽與大麥的差價在1000元/t以上。并且制麥過程能耗非常大，不經(jīng)過制麥過程，直接用大麥為原料生產(chǎn)啤酒，可以大幅度降低生產(chǎn)成本[1]。

大麥與麥芽相比，沒有經(jīng)過發(fā)芽過程，很多酶沒有被激活或者合成，缺少了糖化過程必須的幾種酶。并且大麥的顆粒堅硬，韌性大，粉粹較難，不易溶解，這些問題都需要通過外加酶制劑來解決，酶制劑在啤酒釀造中的應用也越來越廣泛[2-3]。諾維信公司推出Ondea Pro，與大麥本身含有的各種酶協(xié)同作用可以使用全大麥直接制備麥汁，從而釀制全大麥啤酒。近年國內(nèi)很多酶制劑公司也致力于研發(fā)大麥復合酶制劑，也頗有成效。

主要是對大麥啤酒的麥汁質(zhì)量進行了研究，分別在糖化過程添加國產(chǎn)大麥復合酶制劑、諾維信Ondea Pro，將制得的麥汁與麥芽麥汁相對比，分析研究兩種酶制劑對麥汁組分及發(fā)酵能力的影響。

1 材料與方法

1.1 試劑與設備

大麥、麥芽：國產(chǎn)；國產(chǎn)大麥復合酶制劑：青島康地恩生物科技有限公司；諾維信Ondea Pro；消化催化片：9 g K2SO4，1 g Cu2SO4；單寧：國外進口（濃度 16%）；鉬酸鈉溶液（濃度50%）；硼酸指示劑混合液：1000 mL硼酸溶液加10 mL溴甲酚綠（0.1%）溶液；7 mL甲基紅（0.1%）溶液；氫氧化鈉溶液（40%）。

分析天平：梅特勒-托利多（上海）公司；帶搖床恒溫水浴：杭州雪中炭恒溫技術公司；PE-LC-250高效液相色譜儀：美國P1ERKIN-ELMER公司；全自動糖化儀：杭州博日科技公司；凱氏定氮儀：Kjeltec2100瑞典；粉碎機：濟南章丘發(fā)達機械廠；生化培養(yǎng)箱：常州諾基儀器有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱：上海一恒科學儀器有限公司；滅菌鍋：上海博訊實業(yè)有限公司；錘式糖度計。

1.2 方法

本實驗制備3種麥汁樣品：①100%麥芽糖化制備麥汁；②100%全大麥外加國產(chǎn)大麥復合酶制備麥汁；③100%全大麥外加諾維信Ondea Pro制備麥汁。

1.2.1 粉粹

原料粉碎是為了讓谷物經(jīng)粉碎后有更大的比表面積，增加和水、酶的接觸面積，加快物料的溶解和酶促反應的速度[4]。粉粹度是否合理，直接關系到麥汁組成成分，特別是可發(fā)酵性糖的含量。粉粹大麥和麥芽時，要注意調(diào)節(jié)粉粹機的粗細程度，因為大麥的粉粹比麥芽要困難，為了糖化的效果更好，大麥通常比麥芽粉粹要細。為了達到更好的過濾效果，盡量做到谷皮破而不碎，內(nèi)容物越碎越好，這樣才能既有利于酶促反映的進行，又能使麥汁更好的過濾[5]。

1.2.2 糖化工藝

當溫度達到53℃時，將粉碎好的大麥和麥芽分別和水按照1∶3.5的比例添加到全自動糖化儀的糖化杯中，同時根據(jù)實驗方案在不同的糖化杯中添加不同量的國產(chǎn)大麥復合酶、諾維信Ondea Pro，其中麥芽不添加任何酶制劑，國產(chǎn)大麥復合酶的用量為300 mg/kg，諾維信Ondea Pro用量為120 U/kg，具體糖化工藝為，先升溫至53℃投料，保溫50 min進行蛋白質(zhì)休止，而后升溫至63℃，保溫60 min進行糖化，糖化結束后，升溫至73℃，立即取出糖化醪進行過濾，分別收集濾液即得到麥汁。

1.2.3 麥汁糖譜的測定

利用高效液相色譜測定樣品麥汁中的各種可發(fā)酵糖的含量[6]。采用氨基柱，乙睛和水作為流動相，能夠完全分離麥汁中的果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖和麥芽三糖。

1.2.4 麥汁中α-氨基氮的測定

采用茚三酮法測定α-氨基氮含量，茚三酮作為氧化劑，能與麥汁中的α-氨基氮反應，生成藍紫色縮合物，產(chǎn)生的顏色與游離氨基酸態(tài)氮含量成正比，在波長570 nm處有最大的吸收值，測定吸光值，計算麥汁中的α-氨基氮的含量[7]。

1.2.5 麥汁最終發(fā)酵度的測定

將制得的不同的麥汁均稀釋到13°P，各取300 mL稀釋后的麥汁于500 mL錐形瓶中，滅菌冷卻后加入3 g酵母泥，搖勻，放置于25℃恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵，每隔8 h振動1次，經(jīng)72 h培養(yǎng)，發(fā)酵終了，將酵母過濾，取發(fā)酵液100 g，進行蒸餾，測定其比重，查表即可得到殘留浸出物的濃度，并計算發(fā)酵液的最終發(fā)酵度。

2 結果與討論

2.1 樣品糖譜的變化規(guī)律

樣品麥汁由高效液相色譜進行糖譜的測定結果見表1。

表1 樣品中可發(fā)酵糖的含量Table 1 The content of fermentable sugar in samples %

由表1可以看出，3種樣品均以麥芽糖為主，其中樣品1中麥芽糖含量最高，添加了國產(chǎn)大麥復合酶和諾維信Ondea Pro之后糖類含量有所變化，其中麥芽糖均比例下降，而葡萄糖的比例國產(chǎn)大麥復合酶反而有略有上升，諾維信Ondea Pro則有所下降。麥汁營養(yǎng)成分中糖類成分占90%左右，這些可發(fā)酵性糖是啤酒酵母的主要碳素營養(yǎng)物質(zhì)，這其中麥芽糖是麥汁中最重要的可發(fā)酵性糖，經(jīng)比較可知，通過在大麥糖化過程添加復合酶產(chǎn)生的麥汁能夠滿足酵母正常生長的需要。

2.2 麥汁中α-氨基氮的變化規(guī)律

不同的糖化工藝對麥汁最終發(fā)酵度的影響見圖1。

圖1 3種麥汁樣品α-氨基氮含量的變化趨勢Fig.1 Changes of contents of alpha amino nitrogen of three kinds samples

由圖1可以看出樣品1麥芽汁中的α-氨基氮含量最高，添加國產(chǎn)復合酶和諾維信Ondea Pro之后α-氨基氮含量有所下降。麥汁中的α-氨基氮的含量不僅是檢驗麥汁質(zhì)量的一個重要指標，是酵母營養(yǎng)的必須成分，對發(fā)酵也具有重要的指導意義。同時也是產(chǎn)生醛類物質(zhì)的成分，也就是促使啤酒老化的原因之一。通常情況下，僅需要9 mg/（°P·L）～10 mg/（°P·L）就可以確保大麥汁充分發(fā)酵。況且α-氨基氮含量過高還容易引起啤酒老化，所以加入酶制劑以后的大麥汁可以保證酵母的正常生長和發(fā)酵。

2.3 麥汁的最終發(fā)酵度的變化規(guī)律

在糖化過程中添加國產(chǎn)大麥復合酶和諾維信Ondea Pro，與麥芽麥汁進行發(fā)酵小試實驗，結果如圖2。

圖2 三種麥汁樣品最終發(fā)酵度的變化趨勢Fig.2 Changes of limiting fermentation degree of three kinds of the malt

可以看出，添加酶制劑以后，麥汁的最終發(fā)酵度都較麥芽麥汁發(fā)酵度有所提高，可見加入酶制劑以后加大了對于原料大麥的利用，使其充分糖化，使得麥汁中營養(yǎng)更充分，酵母的發(fā)酵性能更優(yōu)越，其中國產(chǎn)大麥復合酶對發(fā)酵度的提高效果更明顯。啤酒發(fā)酵度一般低于麥汁最終發(fā)酵度2%左右[8]，添加酶制劑以后，麥汁的最終發(fā)酵度均在72%以上，使啤酒發(fā)酵度能夠高于70%。

3 結論

直接采用大麥釀造啤酒，通過在糖化階段添加大麥復合酶，能得到和麥芽相似的麥汁，通過對比可以看出，添加復合酶制劑以后對于麥汁質(zhì)量也有所提高，使得大麥麥汁中的麥芽糖、α-氨基氮含量能夠滿足酵母生長、發(fā)酵的需要，最終發(fā)酵度也較麥芽麥汁高。不經(jīng)過制麥過程，使得啤酒釀造過程更為簡單，對于原料的限制減少，可以降低啤酒的生產(chǎn)成本，一個產(chǎn)能10萬kL的啤酒廠每年最多可減少3000 t的二氧化碳排放量，可實現(xiàn)節(jié)能減排。

[1]王海明,姜宏杰,李久尊.大麥啤酒的生產(chǎn)[J].釀酒科技,2010(6):69-71

[2]王家林,韓華.酶制劑在啤酒釀造中的應用[J].釀酒科技,2009,11:76-79

[3]朱德瑾,戴顯謨,龍瑩,等.外加酶糖化法制啤酒的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè),1991,17(5):17-23

[4]徐斌.啤酒生產(chǎn)問答：修訂版[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,1998:51-52

[5]任永新.淺談影響啤酒發(fā)酵度的工藝途徑[J].山東食品發(fā)酵,2004(3):16-20

[6]單連菊,王成紅,單凌青,等.高效液相色譜法測定啤酒、發(fā)酵液和麥汁中的可發(fā)酵糖和有機酸[J].分析化學來稿摘登,2000(4):524

[7]田紅荀,王家林.中性蛋白酶對啤酒釀造中麥汁質(zhì)量的影響[J].中國釀造,2011(2):74-75

[8]王志堅.影響啤酒發(fā)酵度因素及提高發(fā)酵度的途徑[J].山東食品發(fā)酵,2006(1):23-26