啤酒非生物稳定性的影响因素与控制措施

胡华勇

(杭州千岛湖啤酒有限公司,浙江 淳安 311700)

啤酒是人类古老的酒精饮料,起源于8000年前的两河流域(底格里斯河与幼发拉底河),即现代伊拉克地区,远古时代“苏美尔人”居住的区域。饮用啤酒成了消费者的日常习惯,也是一种普遍的社交方式。啤酒以大麦麦芽、水为主要原料,添加啤酒花(包括酒花制品,如酒花颗粒、酒花浸膏和异构酒花浸膏等),经啤酒酵母发酵酿制而成的,富含多种氨基酸、维生素、低分子糖、无机盐和各种酶,营养丰富且易被人体吸收利用。2017年以来,精酿啤酒在国内兴起,特色啤酒深受消费者青睐,酿酒师热衷于差异化酿造工艺的研究。消费者热衷于啤酒的同时,客诉问题随之而来,重要原因之一就是啤酒非生物稳定性不佳,这也是困扰酿酒师的问题之一。啤酒的非生物稳定性指因非微生物污染而产生混浊沉淀现象的可能性。啤酒是成分复杂、稳定性不强的胶体溶液,在生产、仓储和销售过程中,因非生物因素,易打破胶体平衡,出现浑浊与沉淀的现象,是引起消费者投诉的原因之一。

1 影响因素

1.1 内部因素

1.1.1 蛋白质与多酚

啤酒的浑浊主要是由蛋白质、多酚及其复合物引起,蛋白质主要来自麦芽,多酚主要来自麦芽、啤酒花、大麦和小麦等辅料。蛋白质与多酚比例失调,可引起啤酒在货架期的浑浊,甚至沉淀。多酚质量分数过高,容易造成色泽加深、浑浊和沉淀等现象[1]。若酒体中含有过量热凝固蛋白,采用巴氏杀菌后就易形成絮状沉淀。

1.1.2 离 子

合理控制啤酒中铁离子、铜离子及草酸根离子等质量分数。金属离子是重要的氧化催化剂;铁离子能与高分子蛋白质形成铁-蛋白质复合物,产生浑浊,过滤助剂硅藻土中的铁离子应加以监测;草酸根离子若在糖化、发酵和过滤等生产过程中去除不够彻底,成品中与钙离子形成草酸钙沉淀析出。糖化过程添加适量氯化钙与石膏,去除草酸根离子。

1.1.3 溶 解 氧

酒体中的溶解氧对啤酒的质量影响极大,不但影响啤酒风味,而且影响啤酒非生物稳定性。对蛋白质-多酚聚合体的影响:使蛋白质与多酚氧化,使二者的聚合能力加强,快速形成更大的颗粒;对蛋白质的影响:啤酒中含有大量有巯基的蛋白质与多肽,受到氧化后形成双巯键,促进蛋白质与多肽的聚合,形成浑浊物质;对多酚的影响:促进多酚物质的氧化、聚合,使单体多酚、二聚体多酚聚合形成更易与敏感蛋白聚合的多聚体多酚,使蛋白质-多酚颗粒更大,形成浑浊更快[2]。

试验证明:包装容器中60%以上的氧是与多酚物质起作用,多酚物质的氧化不仅加速了混浊物的形成,同时也加深了啤酒的色泽,改变了啤酒的风味[3]。

1.1.4 其他内部因素

β-葡聚糖(β-葡聚糖质量分数高时,可在糖化时添加β-葡聚糖酶)、糊精(是不可发酵性糖,由糖化不完全、淀粉水解不足造成,糖化过程控制温度与pH,使用酶制剂来降解)在酒体中质量分数过高,就容易出现混浊。经巴氏杀菌后,出现黑色物质,可能是酒花树脂氧化后溶于酒体,巴士杀菌后再次析出,出现酒花树脂浑浊主要来自发酵罐的泡盖,管道CIP不彻底。

1.2 外部因素

啤酒是一种不稳定的胶体溶液,在没有外界条件的影响下,啤酒胶体溶液呈相对稳定状态。啤酒非生物稳定的影响因素除内部因子外,还有重要的外部因素。

异物带入,直接影响外观,是客诉的重要原因之一。阀门密封圈应定期检查,破损处及时更换。密封圈破损,不但密封性能欠佳,跑冒滴漏,造成浪费,而且带来其他不利影响,如微生物问题,溶解氧增加,异物带入等,这些问题可直接影响非生物稳定性。捕集袋的使用加以关注,防止破损而异物进入酒体。防止玻璃碎片(通常来自爆瓶)进入酒体,提高验瓶机灵敏度、定期清理灌装机及加强成品检验等是有效的措施。

高温、光照和振动等都对啤酒非生物稳定性起负面作用。例如,高温会加速胶体颗粒分子间的布朗运动,增加彼此碰撞接触的机会,聚集成大颗粒,形成浑浊。当受到外界条件如光照、振动、受热和氧化等因素影响时,使胶体颗粒失去电荷,互相凝聚,破坏胶体平衡而形成混浊沉淀[4]。

2 控制措施

2.1 原料控制

2.1.1 大麦选择

啤酒酿造用大麦蛋白质质量分数的高低对成品非生物稳定性起着很重要的作用,大麦蛋白质质量分数不宜超过11%,低温发芽工艺较高温发芽工艺蛋白质溶解得要好,所以采用低温发芽工艺,提高麦芽蛋白质溶解度。溶解良好的麦芽,β-葡聚糖的质量分数低,不易产生β-葡聚糖浑浊。

2.1.2 辅料使用

根据啤酒类型,合理提高辅料的使用比例(≤45%),如大米(应监测新鲜度)、糖浆和白砂糖等,降低蛋白质与多酚的质量分数,同时应保证辅料的新鲜度,减少脂肪酸不利物质的质量分数,促进啤酒非生物稳定性[5]。特别是在生产浑浊性啤酒时,适当辅料的使用,可以有效提高啤酒非生物稳定性。

2.1.3 酿造用水

酿造用水的浓度、碱浓度及pH值应控制合理。酿造用水总浓度控制在0.71～2.50 mmol/L;酿造用水pH控制在6.5～7.5,高浓液稀释用水的pH、离子浓度(如钙离子)及温度等应接近或低于待稀释酒液;酿造用水碱浓度小于1.78 mmol/L,降低铁离子等金属离子及其盐浓度[6]。

2.2 工艺条件

2.2.1 蛋白质休止

根据麦芽质量合理控制蛋白质休止的温度、时间及pH,使蛋白质分解适度,分解过度则影响啤酒泡持性与口感,分解程度低则影响啤酒非生物稳定。糖化阶段采用45～50 ℃蛋白质休止温度利于啤酒非生物稳定性[7]。

2.2.2 麦汁过滤

洗糟水温度不宜过高(不超过80 ℃),洗糟水不宜用碱性水质,洗糟不过度,否则麦皮中的多酚及其他不良物质洗出过多,不仅影响成品的口感,还影响成品的非生物稳定性。

2.2.3 麦汁煮沸

麦汁煮沸是复杂的物理与化学过程,对啤酒的非生物稳定性起促进作用。煮沸强度至关重要,需达到工艺要求,太低则麦汁不清亮而不利于啤酒非生物稳定性,太高则影响啤酒的口感及增加能耗,煮沸强度8%～11%(冷麦汁可凝固性氮含量反映煮沸强度,但可凝固性氮不易检测,可通过监测冷麦汁浊度间接指导煮沸强度。一定范围内,煮沸强度大则冷麦汁浊度低,通常认为冷麦汁浊度≤0.8EBC较为理想)可得清亮透明麦汁,使蛋白质大块凝结;加压煮沸可加速可凝固性氮析出;煮沸时间适当,煮沸时间在一定范围内越长蛋白质凝结越多,但煮沸时间过长不仅导致已凝结的复合物重新扩散,还增加能耗、加深色泽及不利泡沫性能等;降低pH,形成凝固物的最佳pH=5.2,因此要尽可能设法降低满锅麦汁的pH[8];添加酒花,酒花中的单宁、类单宁与麦汁高分子蛋白复合而沉淀。

2.2.4 发酵过程

较低pH值与贮酒温度,适宜的贮酒时间,可以促进冷凝固物及酒花树脂析出,对啤酒非生物稳定性是有利的。冷麦汁充氧质量浓度(6～10 mg/L)加以严控,太低则酵母起发慢,且易染杂菌;太高则酵母繁殖快,代谢产物增多,易上头。酵母添加量少,起发慢,同样导致发酵液pH下降慢,不利冷凝固物析出,且易引起杂菌繁殖;添加量过高,虽对非生物稳定性无影响,但酵母回收比例小,且易衰退;酵母死亡率与使用代数需加以控制。发酵过程还应及时排放酵母、酒花残渣及冷凝固物。啤酒在低温下(0～1.5 ℃)贮酒时间越长,大分子蛋白质沉淀越充分;温度愈低愈有利于冷凝固蛋白质沉淀,啤酒抗冷雾浊能力也就越强[9]。

2.2.5 清酒过滤

根据不同类型的啤酒选择合适的过滤方式,如艾尔啤酒一般采用离心过滤;控制滤前发酵液的温度,采用薄板急冷使发酵液温度降至≤-1.0 ℃,促进冷凝固物析出;合理使用过滤介质,如硅藻土和PVPP可以有效吸附蛋白质与多酚。

2.2.6 包装过程

灌装过程控制啤酒溶解氧与瓶颈空气;灌装机酒缸中压力稳定,防止大量起泡而出现析出物;根据生产啤酒的种类,选择适宜的灭菌工艺,瞬时杀菌、巴氏杀菌、温瓶工艺及物理过滤等,科学的杀菌工艺不仅利于啤酒风味,还能在货架期内保持酒体稳定。

2.2.7 卫生条件

卫生条件不佳,如罐体、管道和酒瓶等未清洗彻底,也会影响啤酒非生物稳定性,罐体、管道和酒瓶等任何与酒体直接接触的部件、器具都应保持清洁,为提高啤酒货架期的非生物稳定性提供条件。

2.3 酵母育种

发酵过程是一个非常复杂的生化过程,对最终成品的非生物稳定性影响重大,而酵母在此过程起着核心的作用。可以通过筛选、杂交和诱变等方法培育利于啤酒非生物稳性的新酵母菌株。例如,利用基因工程手段,将野生酵母中编码胞外蛋白酶的基因克隆到啤酒酵母中去,发酵时,蛋白酶分泌到细胞外,分解形成浑浊的高分子蛋白质,这对啤酒非生物稳定性是有利的,且实验结果证明无其他副作用[10]。新酵母菌株的育种,是提高啤酒非生物稳定性的另一思路。随着科学技术的飞速发展,定向培育酵母菌株,越来越多性能优良的新型酵母菌株得以运用到啤酒生产中。

2.4 橘皮添加

经大量试验,在生产某些浑浊型啤酒时,发酵2～3 d后,酒体上下分层明显,上层清亮,下层浑浊;成品非生物稳定性不佳,易产生沉淀。在煮沸过程中添加橘皮,非生物稳定性可有效改善。橘皮中的天然果胶类物质起到了增稠剂、稳定剂的作用。添加时应注意:一是煮沸的添加时间不可太迟,煮沸不充分溶出效果欠佳;二是橘皮粉碎后添加效果更佳,需让果胶类物质充分溶出;三是添加量适宜(0.8%～1.2%),太高则改变啤酒原风味,太低则效果不明显,需根据实际情况确定。橘皮的添加,也符合消费者对零添加剂食品的追求。

2.5 售后服务

啤酒包装结束后,技术人员仍应继续做好售后服务指导工作,对啤酒的运输过程、客户仓储、销售过程及终端消费等提供技术支持,提高啤酒非生物稳定性。啤酒搬运与储存,轻拿轻放,避免撞击,5～25 ℃,阴凉、干燥、通风、防雨及防嗮;销售与消费过程,先进先出,扎啤机保持卫生,冰柜不过度冷冻,啤酒开启方式正确而防止爆瓶。为消费者带来最佳的产品体验,减少因非生物稳定性问题引起的客诉,提高客户满意度。

3 结 论

啤酒的非生物稳定在一定时间内可保持,随着时间的延长,必然出现浑浊或沉淀,并非受单一因素影响,但是可以控制的。提高啤酒非生物稳定性的关键控制点贯穿啤酒整个生命周期,技术人员研究新技术的同时,需发挥原辅料供应商、物流仓储团队和售后团队,甚至是经销商团队的作用,科学控制大麦发芽过程、辅料使用比例、酿造用水质量、糖化工艺、发酵工艺、过滤工艺及包装工艺等,提高售后服务水平,直至消费者饮用。提高啤酒非生物稳定性,延长产品货架期,给消费者带去最佳的产品体验。