馬鈴薯釀造淡啤酒加工工藝研究

◎ 汪思源，何 湘

（蘇州農業職業技術學院，江蘇 蘇州 215008）

傳統啤酒釀造以麥芽、酒花和酵母為原料，需要在大麥出芽后進行烘干、粉碎等一系列復雜步驟才能制得麥汁[1]，周期長、原料損耗大，并破壞了原料本身的營養價值[2]。因此，在生產中逐漸用麥芽糖漿替代需要繁復工藝的大麥[3]。為滿足消費者各方面需求，非麥“啤酒糖漿”橫空出世，替代部分麥芽糖漿，釀造出的啤酒呈現獨特的風味[4]。

目前我國啤酒產量和馬鈴薯產量均穩居世界第一。馬鈴薯富含蛋白質、氨基酸及多種維生素、礦物質，其維生素種類及含量尤其豐富[5]。馬鈴薯抗性淀粉含量高，能一定程度上緩解長期飲啤酒造成的肥胖和亞健康[6-7]，同時含有足量營養物質為酵母生長提供條件[8]。

淡啤酒相對常規啤酒，含啤酒花較少，熱量較低，酒精和非發酵性糖較少，更適合現代人群健康需求。本研究探索以馬鈴薯為部分原料制造“啤酒糖漿”并將其應用到淡啤酒加工中，以期能以低成本釀造適合大眾口味、營養、低熱量等需求的健康淡啤酒。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

黃心土豆（購于蘇州市長江路農副產品批發市場）；α-淀粉酶（邢臺萬達生物有限公司）；β-淀粉酶（邢臺萬達生物有限公司）；食品級活性炭（承德赫達活性炭制造公司）；啤酒花（上海華寶孔雀香精公司）；大麥芽（粵海永順泰麥芽有限公司）；拉格酵母（安琪酵母股份有限公司）；純凈水（杭州娃哈哈集團有限公司）。

1.2 實驗設備

FA1002 電子天平（天津天馬橫基儀器有限公司）；JDF50L-N 型發酵罐（南陽市賽得啤酒科技有限公司）；糖化煮沸鍋（山東湯宸機械設備有限公司）；FF-A60粉碎機（上海先鋒機電有限公司）；60 目篩（上虞市金鼎標準篩具廠）；PHB-4 型pH 計（青島聚創環保集團有限公司）；YL288 型酒精計（北京中西華大科技有限公司）；分光光度計（南北儀器科技有限公司）。

1.3 實驗方法

1.3.1 馬鈴薯淡啤酒加工工藝流程

根據楊川[9]對馬鈴薯啤酒制作中馬鈴薯糖漿工藝的研究，結合常規淡啤酒制作工藝，經反復實驗摸索確定以馬鈴薯為原料釀造淡啤酒的加工工藝，具體流程如圖1 所示。制得的馬鈴薯糖漿經檢測后符合啤酒用糖漿A 型（QB/T 2687—2005）品質。

圖1 馬鈴薯釀造淡啤酒加工工藝流程圖

1.3.2 馬鈴薯糖漿的制備

（1）挑選馬鈴薯。制作馬鈴薯糖漿對其淀粉含量要求高，因此挑選黃心馬鈴薯[10]。

（2）制粉。馬鈴薯去皮洗凈，為防止褐變，馬鈴薯去皮后即浸入0.2%硫酸氫鈉溶液。預處理后置于恒溫干燥箱中以35 ℃干燥至表面無明顯水分，后將其置入粉碎機過60 目篩，為制得更細膩薯粉，本步驟重復兩次。

（3）液化。將制得薯粉置于糖化鍋中，60 ℃溫水充分溶解后攪拌呈質地均勻懸濁液，并將液體pH 值調節至6.8。根據薯粉質量加入0.25% α-淀粉酶和0.15%氯化鈉再次攪拌均勻，同時開啟煮沸功能并設置為92 ℃、60 min，期間每隔20 min 進行一次攪拌混勻。

（4）糖化。將液化后的薯液滅酶處理并過濾冷卻至50 ～60 ℃，濾液調節pH 值至5.7 ～6.3。而后混入0.15% β-淀粉酶，混勻后調節溫度至55 ℃。

（5）脫色。糖化后的馬鈴薯液加入1.5%食品級活性炭，混勻后調節溫度至80 ℃靜置30 min。

（6）濃縮。為使成品制作效率更高、風味更明顯，將脫色后的糖液過濾及蒸發濃縮。

1.3.3 馬鈴薯淡啤酒加工工藝

（1）稱量。稱取適量大麥芽。

（2）粉碎。將麥芽均勻攤開于濕度50%以上的室內，并不停翻攪碾碎，10 min 后置于粉碎機中攪碎成細粉并過60 目篩。

（3）糖化。將粉碎后的麥芽置于糖化鍋中，先將設備溫度調至50 ℃并在攪勻后保持溫度30 min，然后將溫度升至62 ℃后進行40 min 保溫處理，接著再分別升溫至68 ℃和72 ℃，各保持30 min。

（4）過濾。篩板和麥糟構成過濾介質，將麥芽醪液用濾槽靜壓法過濾。

（5）混合、煮沸并分次加入啤酒花。過濾得到的麥芽液加入一定量的馬鈴薯糖漿，煮沸并保持60 min，在沸騰的10 min、30 min、55 min 時分別加入啤酒花總量的20%、36%以及剩余全部。加入全部啤酒花后再保持沸騰5 min，轉入旋沉槽處理40 min。

（6）冷卻。旋沉后的液體通過換熱裝置冷卻至常溫（20 ℃）。

（7）充氧。冷卻后混入一定量酵母，并將發酵罐調節至一定的發酵溫度，而后用氣罐向發酵罐中充入適量氧氣讓罐內氣壓保持在（0.18±0.10）Mpa。

（8）發酵。啤酒液發酵10 d 左右至適宜狀態（3.5% vol）后將發酵罐溫度降至5 ℃保持24 h 后0 ℃保持20 h。

（9）排渣。發酵后每隔24 h 進行一次排渣，此步驟重復3 次。

（10）過濾。將3次排渣后的啤酒液過濾灌裝保存，得成品淡啤酒。

1.4 樣品淡啤酒感官品評

根據《啤酒》（GB/T 4927—2008）和《啤酒分析方法》（GB/T 4928—2008），對樣品淡啤酒的外觀、風味、口感進行感官品評，共計10 分。每次品評成員選擇不同種類、性別、年齡段進行評價，品評小組分兩組，分別是專業品酒師5 人和非專業5 人，根據專業組平均分占80%、非專業組平均分占20%的比例求得樣品感官評分[11]。感官評分標準如表1 所示。

表1 感官評分標準表

1.5 單因素實驗設計

（1）馬鈴薯糖漿添加量。經預實驗分析，馬鈴薯糖漿添加量對產品品質有顯著影響。馬鈴薯糖漿超過50%時，混合糖漿中所含碳源過多，發酵過程中會促使酵母大量繁殖，而大量酵母衰亡后啤酒澄清度會顯著下降，同時影響啤酒品質。為找到最適馬鈴薯糖漿添加量，于糖漿混合時分別加入30%、35%、40%、45%和50%馬鈴薯糖漿，煮沸時混入總量0.9 g·L-1的酒花，冷卻后接種3%酵母，控制發酵溫度為16 ℃，進行單因素實驗，對樣品進行感官品評。

（2）酵母接種量。經預實驗分析，酵母接種量不足時，酒液發酵程度差，馬鈴薯糖漿和麥汁中糖類物質無法充分利用。當酵母接種量上升至4.5%時，原料發酵過度又會造成酒液渾濁、酒精味過重等問題。為找到最適酵母接種量，生產時用30%的馬鈴薯糖漿與麥汁混合，煮沸時混入總量0.9 g·L-1的酒花，冷卻后分別接種2.0%、2.5%、3.0%、3.5%和4.0%的酵母，控制發酵溫度為16 ℃，進行單因素實驗，對樣品進行感官品評。

（3）酒花添加量。經預實驗分析，酒花添加量不足時啤酒中芳香物質少且原料中蛋白絡合析出程度低，酒花添加量過高時苦味顯著，影響風味品質。為找到最適酒花添加量，生產時用30%的馬鈴薯糖漿與麥汁混合，煮沸時分別混入總量為0.5 g·L-1、0.7 g·L-1、0.9 g·L-1、1.1 g·L-1和1.3 g·L-1的酒花，冷卻后分別接種3%酵母，控制發酵溫度為16 ℃，進行單因素實驗，對樣品進行感官品評。

（4）發酵溫度。經預實驗分析，發酵溫度較低時，酵母活性較差，相同發酵周期內，原料發酵程度不足，而過高時又會造成酵母老化速度過快，生成的醇類物質會降低淡啤酒柔和度，影響風味品質。為找到最適發酵溫度，生產時用30%馬鈴薯糖漿與麥汁混合，煮沸時混入總量0.9 g·L-1的酒花，冷卻后接種3%酵母，分別控制發酵溫度為8 ℃、12 ℃、16 ℃、20 ℃和24 ℃，進行單因素實驗，對樣品進行感官品評。

1.6 正交實驗設計

單因素實驗感官品評確定馬鈴薯糖漿添加量、酵母接種量、酒花添加量、發酵溫度合適范圍后，通過L9(43)正交實驗感官品評確定4 因素交叉后最適量 。正交實驗水平因素設計如表2 所示。

表2 正交試驗因素與水平設計表

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果與分析

單因素實驗結果如表3 所示。馬鈴薯糖漿添加量為45%時，品評分數最高，樣品品質良好。酵母接種量為3.0%時，品評分數最高，發酵程度合適，香氣宜人，泡沫豐富，樣品品質良好。當酒花的添加量為0.9 g·L-1時，品評分數最高，澄清度良好，呈淡稻草色。當發酵溫度為16 ℃時，品評分數最高，原料發酵程度合適，口感柔和無異味，樣品品質良好。

表3 單因素實驗結果表

2.2 正交實驗結果與分析

正交實驗結果如表4 所示。極差分析的主次因素順序為A＞D＞C＞B，馬鈴薯糖漿添加量對成品影響最為顯著，發酵溫度次之。直觀分析和計算分析均得較優組合為A2B3C1D2，即以45%馬鈴薯糖漿與麥汁混合煮沸，期間分次加入0.9 g·L-1酒花，待酒液冷卻后加入總量為3.5%的酵母，并以16 ℃溫度進行10 d發酵。此條件下釀成的淡啤酒色澤良好，分光光度計測定EBC 為4，呈淡稻草色，酒質清亮，泡沫潔白細膩持久掛杯，泡持性良好，酒香四溢無異香，口感純正爽口，符合淡色啤酒優級標準。相比常規淡啤酒苦味較少，更為醇和，且成本更為低廉，適合大規模生產。

表4 正交實驗結果表

3 結論

以常規淡啤酒制作工藝為基礎，以馬鈴薯為原料制作馬鈴薯糖漿，替代部分麥芽糖漿進行淡啤酒釀造。對工藝中馬鈴薯糖漿添加量、酒花添加量、酵母接種量、發酵溫度4 個成品質量關鍵因素進行單因素和正交實驗分析。確定適宜的馬鈴薯糖漿添加量為45%，酒花添加量為0.9 g·L-1，酵母接種量為3.5%，發酵溫度為16 ℃。此時成品EBC 為4，品質及風味最佳，符合淡色啤酒優級標準，相較于小麥淡啤酒苦味少更醇和，成本低廉。