不同糖化工藝對大麥啤酒的麥汁質量的影響

王秀麗，王家林

（青島科技大學化工學院，山東 青島 266042）

2011年我國的啤酒產量突破了461.262億升，連續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，不經過制麥過程，直接用大麥為原料生產啤酒，可以大幅度降低生產成本[1]。

大麥與麥芽相比，沒有經過發芽過程，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。近年國內很多酶制劑公司也致力于研發大麥復合酶制劑，也頗有成效。

主要是對大麥啤酒的麥汁質量進行了研究，分別在糖化過程添加國產大麥復合酶制劑、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；國產大麥復合酶制劑：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?。汉贾菅┲刑亢銣丶夹g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：濟南章丘發達機械廠；生化培養箱：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，特別是可發酵性糖的含量。粉粹大麥和麥芽時，要注意調節粉粹機的粗細程度，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，同時根據實驗方案在不同的糖化杯中添加不同量的國產大麥復合酶、諾維信Ondea Pro，其中麥芽不添加任何酶制劑，國產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，產生的顏色與游離氨基酸態氮含量成正比，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℃恒溫培養箱中發酵，每隔8 h振動1次，經72 h培養，發酵終了，將酵母過濾，取發酵液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，并計算發酵液的最終發酵度。

2 結果與討論

2.1 樣品糖譜的變化規律

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。麥汁營養成分中糖類成分占90%左右，這些可發酵性糖是啤酒酵母的主要碳素營養物質，這其中麥芽糖是麥汁中最重要的可發酵性糖，經比較可知，通過在大麥糖化過程添加復合酶產生的麥汁能夠滿足酵母正常生長的需要。

2.2 麥汁中α-氨基氮的變化規律

不同的糖化工藝對麥汁最終發酵度的影響見圖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量的一個重要指標，是酵母營養的必須成分，對發酵也具有重要的指導意義。同時也是產生醛類物質的成分，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酵。

2.3 麥汁的最終發酵度的變化規律

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

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

可以看出，添加酶制劑以后，麥汁的最終發酵度都較麥芽麥汁發酵度有所提高，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，使得麥汁中營養更充分，酵母的發酵性能更優越，其中國產大麥復合酶對發酵度的提高效果更明顯。啤酒發酵度一般低于麥汁最終發酵度2%左右[8]，添加酶制劑以后，麥汁的最終發酵度均在72%以上，使啤酒發酵度能夠高于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、發酵的需要，最終發酵度也較麥芽麥汁高。不經過制麥過程，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成本，一個產能10萬kL的啤酒廠每年最多可減少3000 t的二氧化碳排放量，可實現節能減排。

[1]王海明,姜宏杰,李久尊.大麥啤酒的生產[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].食品與發酵工業,1991,17(5):17-23

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

[5]任永新.淺談影響啤酒發酵度的工藝途徑[J].山東食品發酵,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、發酵液和麥汁中的可發酵糖和有機酸[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量的影響[J].中國釀造,2011(2):74-75

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