王秀麗，王家林

（青島科技大學(xué)化工學(xué)院，山東 青島 266042）

2011年我國(guó)的啤酒產(chǎn)量突破了461.262億升，連續(xù)10年保持世界第一啤酒大國(guó)的稱號(hào)，人均消費(fèi)量也逐年增加。啤酒生產(chǎn)的主要原料是大麥芽，大麥芽與大麥的差價(jià)在1000元/t以上。并且制麥過(guò)程能耗非常大，不經(jīng)過(guò)制麥過(guò)程，直接用大麥為原料生產(chǎn)啤酒，可以大幅度降低生產(chǎn)成本[1]。

大麥與麥芽相比，沒(méi)有經(jīng)過(guò)發(fā)芽過(guò)程，很多酶沒(méi)有被激活或者合成，缺少了糖化過(guò)程必須的幾種酶。并且大麥的顆粒堅(jiān)硬，韌性大，粉粹較難，不易溶解，這些問(wèn)題都需要通過(guò)外加酶制劑來(lái)解決，酶制劑在啤酒釀造中的應(yīng)用也越來(lái)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(xié)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(guó)內(nèi)很多酶制劑公司也致力于研發(fā)大麥復(fù)合酶制劑，也頗有成效。

主要是對(duì)大麥啤酒的麥汁質(zhì)量進(jìn)行了研究，分別在糖化過(guò)程添加國(guó)產(chǎn)大麥復(fù)合酶制劑、諾維信Ondea Pro，將制得的麥汁與麥芽麥汁相對(duì)比，分析研究?jī)煞N酶制劑對(duì)麥汁組分及發(fā)酵能力的影響。

1 材料與方法

1.1 試劑與設(shè)備

大麥、麥芽：國(guó)產(chǎn)；國(guó)產(chǎn)大麥復(fù)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(guó)外進(jìn)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(shù)公司；PE-LC-250高效液相色譜儀：美國(guó)P1ERKIN-ELMER公司；全自動(dòng)糖化儀：杭州博日科技公司；凱氏定氮儀：Kjeltec2100瑞典；粉碎機(jī)：濟(jì)南章丘發(fā)達(dá)機(jī)械廠；生化培養(yǎng)箱：常州諾基儀器有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；滅菌鍋：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司；錘式糖度計(jì)。

1.2 方法

本實(shí)驗(yàn)制備3種麥汁樣品：①100%麥芽糖化制備麥汁；②100%全大麥外加國(guó)產(chǎn)大麥復(fù)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(jīng)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(yīng)的速度[4]。粉粹度是否合理，直接關(guān)系到麥汁組成成分，特別是可發(fā)酵性糖的含量。粉粹大麥和麥芽時(shí)，要注意調(diào)節(jié)粉粹機(jī)的粗細(xì)程度，因?yàn)榇篼湹姆鄞獗塞溠恳щy，為了糖化的效果更好，大麥通常比麥芽粉粹要細(xì)。為了達(dá)到更好的過(guò)濾效果，盡量做到谷皮破而不碎，內(nèi)容物越碎越好，這樣才能既有利于酶促反映的進(jìn)行，又能使麥汁更好的過(guò)濾[5]。

1.2.2 糖化工藝

當(dāng)溫度達(dá)到53℃時(shí)，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(dòng)糖化儀的糖化杯中，同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案在不同的糖化杯中添加不同量的國(guó)產(chǎn)大麥復(fù)合酶、諾維信Ondea Pro，其中麥芽不添加任何酶制劑，國(guó)產(chǎn)大麥復(fù)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(jìn)行蛋白質(zhì)休止，而后升溫至63℃，保溫60 min進(jìn)行糖化，糖化結(jié)束后，升溫至73℃，立即取出糖化醪進(jìn)行過(guò)濾，分別收集濾液即得到麥汁。

1.2.3 麥汁糖譜的測(cè)定

利用高效液相色譜測(cè)定樣品麥汁中的各種可發(fā)酵糖的含量[6]。采用氨基柱，乙睛和水作為流動(dòng)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(cè)定

采用茚三酮法測(cè)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(yīng)，生成藍(lán)紫色縮合物，產(chǎn)生的顏色與游離氨基酸態(tài)氮含量成正比，在波長(zhǎng)570 nm處有最大的吸收值，測(cè)定吸光值，計(jì)算麥汁中的α-氨基氮的含量[7]。

1.2.5 麥汁最終發(fā)酵度的測(cè)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(yǎng)箱中發(fā)酵，每隔8 h振動(dòng)1次，經(jīng)72 h培養(yǎng)，發(fā)酵終了，將酵母過(guò)濾，取發(fā)酵液100 g，進(jìn)行蒸餾，測(cè)定其比重，查表即可得到殘留浸出物的濃度，并計(jì)算發(fā)酵液的最終發(fā)酵度。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品糖譜的變化規(guī)律

樣品麥汁由高效液相色譜進(jìn)行糖譜的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 樣品中可發(fā)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(guó)產(chǎn)大麥復(fù)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(guó)產(chǎn)大麥復(fù)合酶反而有略有上升，諾維信Ondea Pro則有所下降。麥汁營(yíng)養(yǎng)成分中糖類成分占90%左右，這些可發(fā)酵性糖是啤酒酵母的主要碳素營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這其中麥芽糖是麥汁中最重要的可發(fā)酵性糖，經(jīng)比較可知，通過(guò)在大麥糖化過(guò)程添加復(fù)合酶產(chǎn)生的麥汁能夠滿足酵母正常生長(zhǎng)的需要。

2.2 麥汁中α-氨基氮的變化規(guī)律

不同的糖化工藝對(duì)麥汁最終發(fā)酵度的影響見(jiàn)圖1。

圖1 3種麥汁樣品α-氨基氮含量的變化趨勢(shì)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(guó)產(chǎn)復(fù)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(yàn)麥汁質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，是酵母營(yíng)養(yǎng)的必須成分，對(duì)發(fā)酵也具有重要的指導(dǎo)意義。同時(shí)也是產(chǎn)生醛類物質(zhì)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(fā)酵。況且α-氨基氮含量過(guò)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(zhǎng)和發(fā)酵。

2.3 麥汁的最終發(fā)酵度的變化規(guī)律

在糖化過(guò)程中添加國(guó)產(chǎn)大麥復(fù)合酶和諾維信Ondea Pro，與麥芽麥汁進(jìn)行發(fā)酵小試實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖2。

圖2 三種麥汁樣品最終發(fā)酵度的變化趨勢(shì)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(fā)酵度都較麥芽麥汁發(fā)酵度有所提高，可見(jiàn)加入酶制劑以后加大了對(duì)于原料大麥的利用，使其充分糖化，使得麥汁中營(yíng)養(yǎng)更充分，酵母的發(fā)酵性能更優(yōu)越，其中國(guó)產(chǎn)大麥復(fù)合酶對(duì)發(fā)酵度的提高效果更明顯。啤酒發(fā)酵度一般低于麥汁最終發(fā)酵度2%左右[8]，添加酶制劑以后，麥汁的最終發(fā)酵度均在72%以上，使啤酒發(fā)酵度能夠高于70%。

3 結(jié)論

直接采用大麥釀造啤酒，通過(guò)在糖化階段添加大麥復(fù)合酶，能得到和麥芽相似的麥汁，通過(guò)對(duì)比可以看出，添加復(fù)合酶制劑以后對(duì)于麥汁質(zhì)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(zhǎng)、發(fā)酵的需要，最終發(fā)酵度也較麥芽麥汁高。不經(jīng)過(guò)制麥過(guò)程，使得啤酒釀造過(guò)程更為簡(jiǎn)單，對(duì)于原料的限制減少，可以降低啤酒的生產(chǎn)成本，一個(gè)產(chǎn)能10萬(wàn)kL的啤酒廠每年最多可減少3000 t的二氧化碳排放量，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

[1]王海明,姜宏杰,李久尊.大麥啤酒的生產(chǎn)[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(yīng)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(fā)酵工業(yè),1991,17(5):17-23

[4]徐斌.啤酒生產(chǎn)問(wèn)答：修訂版[M].北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,1998:51-52

[5]任永新.淺談?dòng)绊懫【瓢l(fā)酵度的工藝途徑[J].山東食品發(fā)酵,2004(3):16-20

[6]單連菊,王成紅,單凌青,等.高效液相色譜法測(cè)定啤酒、發(fā)酵液和麥汁中的可發(fā)酵糖和有機(jī)酸[J].分析化學(xué)來(lái)稿摘登,2000(4):524

[7]田紅荀,王家林.中性蛋白酶對(duì)啤酒釀造中麥汁質(zhì)量的影響[J].中國(guó)釀造,2011(2):74-75

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