壳聚糖金属配合物树脂在啤酒澄清中的应用

张国玉，徐 莹，汪东风，胡维胜，尹 华

(1.中国海洋大学食品科学与工程学院，山东青岛 266003; 2.福建英博雪津啤酒有限公司，福建莆田 351111; 3.青岛啤酒有限公司研发中心，山东青岛 266003)

壳聚糖金属配合物树脂在啤酒澄清中的应用

张国玉1，徐 莹1，汪东风1，胡维胜2，尹 华3

(1.中国海洋大学食品科学与工程学院，山东青岛 266003; 2.福建英博雪津啤酒有限公司，福建莆田 351111; 3.青岛啤酒有限公司研发中心，山东青岛 266003)

采用反相悬浮交联法制备壳聚糖金属配合物树脂，将其应用于啤酒澄清工艺中，测定了啤酒澄清前后各项指标变化，并与成品啤酒作比较。结果显示，啤酒经澄清后敏感多酚含量下降99.92%，浊度下降97.10%，敏感蛋白下降48.6%，无机离子和风味物质没有发生明显变化，糖组分和有机酸也没有明显变化，氨基酸含量增加9.84%。因此，壳聚糖金属配合物树脂可作为一种新型的啤酒澄清剂。

壳聚糖，树脂，啤酒，澄清

啤酒是一种成分复杂、稳定性不强的胶体，在储藏过程中会产生浑浊，浑浊严重影响了啤酒的外观和货架寿命，是影响啤酒质量的主要因素之一。引起啤酒混浊的原因很多，种类也不同，一般可以分为生物浑浊和非生物浑浊两大类，其中非生物浑浊是引起啤酒储藏过程中产生浑浊的主要原因［1］。非生物浑浊主要是蛋白质和多酚发生聚合反应而产生的。Chapon［2］等研究发现，在正常情况下，成品啤酒中蛋白质和多酚的单体物质平衡存在，若去除待滤酒中的蛋白质和多酚，会大大增强啤酒的稳定性。因此，在实际生产中可通过去除部分蛋白及多酚来稳定啤酒。目前啤酒酿造过程中通常采用加入硅胶、木瓜蛋白酶、PVPP、异维生素C钠等多种手段提高啤酒的非生物稳定性［3］。虽然这些方法对提高啤酒的非生物稳定性有一定的作用，但仍存在处理效果、安全性或资源限制等问题。如木瓜蛋白酶对啤酒泡沫有影响;异维生素C钠氧化后本身转变成为影响啤酒风味的物质;硅胶系不可再生资源，且贮量有限;PVPP的添加对提高啤酒非生物稳定性起到显著的作用，但其可能的残留已引起人们重视。目前国际上出现一种较为先进的啤酒澄清方式—CSS系统，能同时去除敏感蛋白和敏感多酚，该系统中的吸附剂是一种从海藻中提取的高级交联不溶性多糖，并经特殊工艺处理而成［4－5］。据报道［6］，壳聚糖金属配合物微球能显著提高果汁的透光率，并对果汁中的蛋白质或多肽具有水解作用，能增加果汁中氨基酸含量，提高果汁的营养价值，并对果汁其他营养成分影响较小。此外李海燕等研究发现球状壳聚糖树脂对茶多酚具有吸附作用，吸附过程受粒子内扩散模型控制［7］。本文将壳聚糖金属配合物树脂应用于啤酒澄清，旨在降低啤酒中敏感蛋白和敏感多酚的含量，提高啤酒的非生物稳定性并改善啤酒的感官品质，为啤酒澄清处理技术提供新的材料。

表1 树脂处理对啤酒的主要质量指标含量的影响

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

壳聚糖 粘均分子量5.1×105，脱乙酰度86%，青岛利中甲壳质公司;其它化学品 国产分析纯。

UNICO2100紫外可见分光光度计;WGZ－2－PJ浊度仪;AGILENT 1100液相色谱仪;AGILENT 6890气相色谱仪。

1.2 啤酒澄清工艺

采用层析方式澄清啤酒。将按汪东风专利［8］制备的壳聚糖金属配合物树脂装到玻璃层析柱中，用大量蒸馏水平衡，然后排出玻璃层析柱内多余的蒸馏水，将未经任何处理的啤酒发酵液注入玻璃层析柱中，使之通过树脂，检测过滤液糖度，当发酵液糖度与过滤液糖度相差±0.3时，收集过滤液为检测样品。

1.3 啤酒非生物稳定性的测定

收集不同流出体积的过滤液，检测滤液中总蛋白、总多酚、敏感蛋白和敏感多酚含量［9］。

1.4 啤酒其他主要成分的测定

有机酸采用液相色谱法测定;可发酵糖采用液相色谱法测定;氨基酸含量采用氨基酸自动分析仪测定;无机离子含量采用电感耦合等离子体发射光谱测定［9］;风味成分采取气相色谱法测定［9］。

2 结果与讨论

2.1 啤酒的非生物稳定性和树脂饱和吸附量

影响啤酒非生物稳定性的因素主要是敏感蛋白和敏感多酚，两者在后期会形成不溶性的蛋白－多酚复合物，从而影响啤酒品质。由表1比较可知，壳聚糖金属配合物树脂的饱和处理量为树脂体积的80倍，啤酒经该树脂过滤后，敏感多酚基本全部吸附，浊度大幅下降，敏感蛋白下降48.6%，总多酚下降56.3%，总蛋白含量下降不明显。啤酒在过滤后，敏感多酚的下降可能是由壳聚糖吸附导致的［7］，敏感蛋白的减少可能是该树脂对蛋白的水解导致［6］。总蛋白含量下降不明显，对啤酒的泡沫不会产生大的影响。

2.2 啤酒中氨基酸含量的变化

由表2看出，经树脂过滤后，啤酒发酵液中的各种氨基酸含量均有所增加(但除丝氨酸外)，氨基酸总量增加了9.84%。表2结果提示，当啤酒通过RCCM树脂柱后，在澄清的同时一部分蛋白质或寡肽被树脂水解了，致使过柱之后的游离氨基酸总量高于原发酵液中的氨基酸总量。而取自大生产中成品啤酒中的氨基酸总量低于其它两种样品，可能的原因是该啤酒发酵液在经过硅藻土及PVPP等澄清处理后，成品啤酒中的氨基酸含量有所下降。

表2 树脂处理对啤酒中氨基酸含量的影响(mg/L)

啤酒经RCCM过滤后，敏感蛋白含量降低(见表1)，同时氨基酸总量增加，表明该树脂将敏感蛋白水解成部分氨基酸。这一结果提示，用该树脂处理不仅能提高啤酒的营养，还将提高其非生物稳定性。

2.3 啤酒中无机离子和风味物质含量的变化由表3和表4知，啤酒发酵液经树脂处理后，其风味物质基本不变或变化很小，保障了使用该树脂处理后啤酒的传统风味，而无机离子中Fe、Cu含量大幅度降低，对啤酒减缓氧化进程、提高风味稳定性还有一定的作用。

2.4 啤酒中有机酸变化

有机酸除了影响啤酒的pH外，还影响啤酒的风味和口感。它是啤酒的主要呈味成分，适量的有机酸使啤酒口感好，酸缺乏或过量都会导致口感不协调。从图1发现，啤酒发酵液经过树脂处理后，有机酸种类没有改变，但是初滤液中有机酸含量减少，在终滤液中有机酸含量几乎不变，只有出峰时间在5.7min(乳酸)，8.9min和14.2min的三种有机酸略有减少，但是不影响啤酒滤液的pH(经测定，初滤液pH5.38，终滤液pH4.26，啤酒发酵液pH4.22)。

表3 树脂处理对啤酒中无机离子含量的影响

表4 树脂处理对啤酒中主要风味物质含量的影响

表5 啤酒的感官评定

图1 啤酒发酵液和RCCM树脂过滤液中有机酸的HPLC叠加图谱

2.5 啤酒中可发酵糖的变化

可发酵糖是啤酒的营养成分之一，它的含量是啤酒的重要分析指标。从图2和图3可知，啤酒发酵液经过树脂后，可发酵糖的种类和含量没有改变。说明该树脂对啤酒中糖含量不会有影响。

图2 啤酒发酵液糖含量的HPLC图谱

2.6 感官评定

由表5知，啤酒发酵液经树脂过滤后，其口味淡爽，酒体协调，属于清淡型啤酒，适口性好。

图3RCCM树脂过滤后糖含量的HPLC图谱

3 结论

采用壳聚糖金属配合物树脂处理啤酒，敏感多酚大幅度降低、敏感蛋白也有一定程度的降低，这对提高啤酒的非生物稳定性有重要作用;无机离子中Fe、Cu含量大幅度降低，也将有利于啤酒减缓氧化进程;用该树脂处理的啤酒，其风味物质含量、糖的组分、有机酸组分无明显变化，不影响其传统风味。由于壳聚糖金属配合物树脂具有一定的水解肽键作用，本次实验也证实经该树脂处理后的啤酒中氨基酸含量有所增加，提高了啤酒的营养价值。

目前，啤酒澄清的主要方式是硅藻土和PVPP过滤，但硅藻土属于不可再生资源;PVPP的添加可络合除去部分蛋白质，对提高啤酒非生物稳定性有较大作用，但其可能的残留已引起人们重视，美国FDA规定不得超过10mg/L。本文采用壳聚糖金属配合物树脂替代硅藻土和PVPP过滤，结果表明，该树脂既能改善啤酒的感官品质又能提高营养成分，是啤酒澄清中的一种新型过滤介质。

［1］梅丛笑.啤酒的澄清化技术［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.氧对啤酒风味稳定性的影响［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］苏琳，汪东风，于丽娜，等.壳聚糖/Ce4+复合物微球在苹果汁澄清中的应用［J］.食品发酵工业，2006，32(1):141－143.

［7］李海燕，汪东风，胡维胜，等.球状壳聚糖树脂对茶多酚的吸附热力学和动力学研究［J］.茶叶科学，2009，29(4): 313－318.

［8］汪东风，于丽娜，苏琳，等.一种多功能稀土多糖微粒及其制备工艺［P］.中国发明专利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

张国玉，男，硕士研究生，研究方向:食品化学与营养。

青岛市科技发展计划项目(081345jch);国家海洋公益性项目(201005020)。