不同糖化工艺对大麦啤酒的麦汁质量的影响

王秀丽，王家林

（青岛科技大学化工学院，山东 青岛 266042）

2011年我国的啤酒产量突破了461.262亿升，连续10年保持世界第一啤酒大国的称号，人均消费量也逐年增加。啤酒生产的主要原料是大麦芽，大麦芽与大麦的差价在1000元/t以上。并且制麦过程能耗非常大，不经过制麦过程，直接用大麦为原料生产啤酒，可以大幅度降低生产成本[1]。

大麦与麦芽相比，没有经过发芽过程，很多酶没有被激活或者合成，缺少了糖化过程必须的几种酶。并且大麦的颗粒坚硬，韧性大，粉粹较难，不易溶解，这些问题都需要通过外加酶制剂来解决，酶制剂在啤酒酿造中的应用也越来越广泛[2-3]。诺维信公司推出Ondea Pro，与大麦本身含有的各种酶协同作用可以使用全大麦直接制备麦汁，从而酿制全大麦啤酒。近年国内很多酶制剂公司也致力于研发大麦复合酶制剂，也颇有成效。

主要是对大麦啤酒的麦汁质量进行了研究，分别在糖化过程添加国产大麦复合酶制剂、诺维信Ondea Pro，将制得的麦汁与麦芽麦汁相对比，分析研究两种酶制剂对麦汁组分及发酵能力的影响。

1 材料与方法

1.1 试剂与设备

大麦、麦芽：国产；国产大麦复合酶制剂：青岛康地恩生物科技有限公司；诺维信Ondea Pro；消化催化片：9 g K2SO4，1 g Cu2SO4；单宁：国外进口（浓度 16%）；钼酸钠溶液（浓度50%）；硼酸指示剂混合液：1000 mL硼酸溶液加10 mL溴甲酚绿（0.1%）溶液；7 mL甲基红（0.1%）溶液；氢氧化钠溶液（40%）。

分析天平：梅特勒-托利多（上海）公司；带摇床恒温水浴：杭州雪中炭恒温技术公司；PE-LC-250高效液相色谱仪：美国P1ERKIN-ELMER公司；全自动糖化仪：杭州博日科技公司；凯氏定氮仪：Kjeltec2100瑞典；粉碎机：济南章丘发达机械厂；生化培养箱：常州诺基仪器有限公司；电热恒温鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司；灭菌锅：上海博讯实业有限公司；锤式糖度计。

1.2 方法

本实验制备3种麦汁样品：①100%麦芽糖化制备麦汁；②100%全大麦外加国产大麦复合酶制备麦汁；③100%全大麦外加诺维信Ondea Pro制备麦汁。

1.2.1 粉粹

原料粉碎是为了让谷物经粉碎后有更大的比表面积，增加和水、酶的接触面积，加快物料的溶解和酶促反应的速度[4]。粉粹度是否合理，直接关系到麦汁组成成分，特别是可发酵性糖的含量。粉粹大麦和麦芽时，要注意调节粉粹机的粗细程度，因为大麦的粉粹比麦芽要困难，为了糖化的效果更好，大麦通常比麦芽粉粹要细。为了达到更好的过滤效果，尽量做到谷皮破而不碎，内容物越碎越好，这样才能既有利于酶促反映的进行，又能使麦汁更好的过滤[5]。

1.2.2 糖化工艺

当温度达到53℃时，将粉碎好的大麦和麦芽分别和水按照1∶3.5的比例添加到全自动糖化仪的糖化杯中，同时根据实验方案在不同的糖化杯中添加不同量的国产大麦复合酶、诺维信Ondea Pro，其中麦芽不添加任何酶制剂，国产大麦复合酶的用量为300 mg/kg，诺维信Ondea Pro用量为120 U/kg，具体糖化工艺为，先升温至53℃投料，保温50 min进行蛋白质休止，而后升温至63℃，保温60 min进行糖化，糖化结束后，升温至73℃，立即取出糖化醪进行过滤，分别收集滤液即得到麦汁。

1.2.3 麦汁糖谱的测定

利用高效液相色谱测定样品麦汁中的各种可发酵糖的含量[6]。采用氨基柱，乙睛和水作为流动相，能够完全分离麦汁中的果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖和麦芽三糖。

1.2.4 麦汁中α-氨基氮的测定

采用茚三酮法测定α-氨基氮含量，茚三酮作为氧化剂，能与麦汁中的α-氨基氮反应，生成蓝紫色缩合物，产生的颜色与游离氨基酸态氮含量成正比，在波长570 nm处有最大的吸收值，测定吸光值，计算麦汁中的α-氨基氮的含量[7]。

1.2.5 麦汁最终发酵度的测定

将制得的不同的麦汁均稀释到13°P，各取300 mL稀释后的麦汁于500 mL锥形瓶中，灭菌冷却后加入3 g酵母泥，摇匀，放置于25℃恒温培养箱中发酵，每隔8 h振动1次，经72 h培养，发酵终了，将酵母过滤，取发酵液100 g，进行蒸馏，测定其比重，查表即可得到残留浸出物的浓度，并计算发酵液的最终发酵度。

2 结果与讨论

2.1 样品糖谱的变化规律

样品麦汁由高效液相色谱进行糖谱的测定结果见表1。

表1 样品中可发酵糖的含量Table 1 The content of fermentable sugar in samples %

由表1可以看出，3种样品均以麦芽糖为主，其中样品1中麦芽糖含量最高，添加了国产大麦复合酶和诺维信Ondea Pro之后糖类含量有所变化，其中麦芽糖均比例下降，而葡萄糖的比例国产大麦复合酶反而有略有上升，诺维信Ondea Pro则有所下降。麦汁营养成分中糖类成分占90%左右，这些可发酵性糖是啤酒酵母的主要碳素营养物质，这其中麦芽糖是麦汁中最重要的可发酵性糖，经比较可知，通过在大麦糖化过程添加复合酶产生的麦汁能够满足酵母正常生长的需要。

2.2 麦汁中α-氨基氮的变化规律

不同的糖化工艺对麦汁最终发酵度的影响见图1。

图1 3种麦汁样品α-氨基氮含量的变化趋势Fig.1 Changes of contents of alpha amino nitrogen of three kinds samples

由图1可以看出样品1麦芽汁中的α-氨基氮含量最高，添加国产复合酶和诺维信Ondea Pro之后α-氨基氮含量有所下降。麦汁中的α-氨基氮的含量不仅是检验麦汁质量的一个重要指标，是酵母营养的必须成分，对发酵也具有重要的指导意义。同时也是产生醛类物质的成分，也就是促使啤酒老化的原因之一。通常情况下，仅需要9 mg/（°P·L）～10 mg/（°P·L）就可以确保大麦汁充分发酵。况且α-氨基氮含量过高还容易引起啤酒老化，所以加入酶制剂以后的大麦汁可以保证酵母的正常生长和发酵。

2.3 麦汁的最终发酵度的变化规律

在糖化过程中添加国产大麦复合酶和诺维信Ondea Pro，与麦芽麦汁进行发酵小试实验，结果如图2。

图2 三种麦汁样品最终发酵度的变化趋势Fig.2 Changes of limiting fermentation degree of three kinds of the malt

可以看出，添加酶制剂以后，麦汁的最终发酵度都较麦芽麦汁发酵度有所提高，可见加入酶制剂以后加大了对于原料大麦的利用，使其充分糖化，使得麦汁中营养更充分，酵母的发酵性能更优越，其中国产大麦复合酶对发酵度的提高效果更明显。啤酒发酵度一般低于麦汁最终发酵度2%左右[8]，添加酶制剂以后，麦汁的最终发酵度均在72%以上，使啤酒发酵度能够高于70%。

3 结论

直接采用大麦酿造啤酒，通过在糖化阶段添加大麦复合酶，能得到和麦芽相似的麦汁，通过对比可以看出，添加复合酶制剂以后对于麦汁质量也有所提高，使得大麦麦汁中的麦芽糖、α-氨基氮含量能够满足酵母生长、发酵的需要，最终发酵度也较麦芽麦汁高。不经过制麦过程，使得啤酒酿造过程更为简单，对于原料的限制减少，可以降低啤酒的生产成本，一个产能10万kL的啤酒厂每年最多可减少3000 t的二氧化碳排放量，可实现节能减排。

[1]王海明,姜宏杰,李久尊.大麦啤酒的生产[J].酿酒科技,2010(6):69-71

[2]王家林,韩华.酶制剂在啤酒酿造中的应用[J].酿酒科技,2009,11:76-79

[3]朱德瑾,戴显谟,龙莹,等.外加酶糖化法制啤酒的研究[J].食品与发酵工业,1991,17(5):17-23

[4]徐斌.啤酒生产问答：修订版[M].北京:中国轻工业出版社,1998:51-52

[5]任永新.浅谈影响啤酒发酵度的工艺途径[J].山东食品发酵,2004(3):16-20

[6]单连菊,王成红,单凌青,等.高效液相色谱法测定啤酒、发酵液和麦汁中的可发酵糖和有机酸[J].分析化学来稿摘登,2000(4):524

[7]田红荀,王家林.中性蛋白酶对啤酒酿造中麦汁质量的影响[J].中国酿造,2011(2):74-75

[8]王志坚.影响啤酒发酵度因素及提高发酵度的途径[J].山东食品发酵,2006(1):23-26