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        新型燕麥啤酒的研究開發(fā)

        2017-12-20 08:21:52郭澤峰
        釀酒科技 2017年12期
        關(guān)鍵詞:工藝影響

        郭澤峰

        (杭州千島湖啤酒有限公司,浙江杭州311700)

        新型燕麥啤酒的研究開發(fā)

        郭澤峰

        (杭州千島湖啤酒有限公司,浙江杭州311700)

        使用啤酒釀造的原料來開發(fā)適合市場需要的啤酒,在生產(chǎn)上處理好工藝質(zhì)量的難點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn),如果燕麥的比例達(dá)到50%或者以上,在糖化生產(chǎn)的工藝階段,很難正常進(jìn)行麥汁的分離。當(dāng)添加的燕麥比例低于20%時(shí),能夠在無外源酶制劑的情況下順利地進(jìn)行糖化工藝。經(jīng)過優(yōu)化,采用30%的燕麥添加比例,添加酶制劑A為1.5 g/kg未發(fā)芽燕麥時(shí),啤酒的品質(zhì)、口感均好于采用全麥發(fā)酵產(chǎn)的啤酒。

        可加工性; 工藝; 優(yōu)化; 口感

        現(xiàn)代研究資料表明,燕麥在營養(yǎng)價(jià)值上所具有的潛力是值得食品行業(yè)的工程技術(shù)人員認(rèn)真探究的。其實(shí),早在中世紀(jì),歐洲的很多釀酒作坊就有過采用燕麥進(jìn)行啤酒釀造的歷史。然而,當(dāng)大麥應(yīng)用于啤酒釀造后,在質(zhì)量的穩(wěn)定性、產(chǎn)品的感官等方面都比較符合釀酒師的預(yù)期。但是,越來越多的文獻(xiàn)表明,燕麥對于麩質(zhì)過敏的人群來講是非常有意義的一種谷物,因?yàn)榇蠖鄶?shù)麩質(zhì)過敏的成年人群對于燕麥?zhǔn)强梢越邮艿摹H绻捎醚帑溼勗炱【瞥蔀橹髁鳎【频目山邮苄跃蜁鼜V泛。研究資料同時(shí)也進(jìn)一步表明,燕麥的皮殼相對于大麥來講是比較多的,所以既可以理解為有助于啤酒在麥汁生產(chǎn)階段能夠更好地進(jìn)行麥糟的分離,也能理解為燕麥在麥汁的收得率方面將是比較低的。從理化指標(biāo)的對比來看,燕麥在蛋白質(zhì)的構(gòu)成上與大麥并無明顯的不同。兩者之間的區(qū)別見表1[1]。

        大麥通常作為主要原料使用的話,啤酒的生產(chǎn)總是需要經(jīng)過糖化的階段,這個(gè)階段主要是利用酶進(jìn)行相關(guān)的生物化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生所需的物質(zhì),比如氨基酸、單糖和雙糖等能夠被酵母充分利用的碳源和氮源。所以,分析燕麥發(fā)芽后指標(biāo)對于進(jìn)一步研究燕麥的釀造特性是非常有必要的。燕麥在發(fā)芽之后主要的特性變化見表2[1]。

        作為啤酒釀造的原料,燕麥的很多特性指標(biāo)是可進(jìn)行啤酒的釀造的。這與很多論文的觀點(diǎn)比較一致[2-4]。對于庫爾巴赫值的不同,則體現(xiàn)了燕麥麥芽在工業(yè)化規(guī)模的應(yīng)用上需要更加系統(tǒng)地界定這些指標(biāo)。

        表1 燕麥和大麥芽質(zhì)量指標(biāo)對比分析表

        表2 燕麥芽的特性指標(biāo)

        1 材料與方法

        1.1 材料

        麥芽:Metcalfe(50%)Gairdner(30%),麥芽為進(jìn)口原料麥在國內(nèi)麥芽公司生產(chǎn),國產(chǎn)麥芽(西北)。

        燕麥:國產(chǎn),產(chǎn)地為內(nèi)蒙古自治區(qū)。

        酒花:甘肅產(chǎn)90型顆粒啤酒花,包括香花。

        酵母:QP05,千島湖啤酒公司菌種室保存。

        實(shí)驗(yàn)輔助材料:硅藻土、硅膠和卡拉膠均為公司正常生產(chǎn)用輔助材料。

        1.2 試劑與儀器

        1.2.1 主要試劑

        硫代巴比妥酸(Sigma),濃硫酸、氫氧化鈉、二氧化鈦、硫酸銅、硫酸鉀、鉬酸鈉、甲苯、甲醇等均為國產(chǎn)分析純,其余試劑均為實(shí)驗(yàn)室常用國產(chǎn)分析純化學(xué)試劑。

        采用60%的乙酸溶解0.33 g硫代巴比妥酸,最后定容到100 mL,該溶液現(xiàn)配現(xiàn)用。

        1.2.2 主要儀器

        Angilent氣相色譜儀;7890721型分光光度計(jì),F(xiàn)OSS定氮儀,HAAKE落球式黏度儀,其他為公司化驗(yàn)室常用分析儀器和設(shè)備;500 L實(shí)驗(yàn)設(shè)備,公司研發(fā)中心自備。

        1.3 實(shí)驗(yàn)方法

        對于燕麥的添加比例,實(shí)驗(yàn)選擇了10%、20%、30%、40%的比例;糖化麥汁都統(tǒng)一到12度。

        1.3.1 糖化方法

        結(jié)合研發(fā)實(shí)際條件和燕麥的數(shù)據(jù),糖化實(shí)驗(yàn)的工藝見圖1。

        圖1 采用燕麥作為輔料的啤酒糖化工藝

        1.3.2 發(fā)酵方法

        作為淺色啤酒的釀造,結(jié)合酵母HQP03自身的特點(diǎn),發(fā)酵工藝見圖2。

        圖2 發(fā)酵工藝曲線

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同燕麥添加比例對于糖化工藝和麥汁質(zhì)量的影響

        采用燕麥作為輔助原料,由于其沒有經(jīng)過發(fā)芽,所以對糖化的影響會變得比較復(fù)雜。

        2.1.1 不同燕麥的添加比例對麥汁黏度的影響(表3)

        表3 不同添加比例的燕麥對于糖化麥汁黏度的影響 (mPa·s)

        燕麥因?yàn)闆]有發(fā)芽,所以隨著添加比例的增加,麥汁的黏度也呈現(xiàn)了升高的趨勢。表3中的工藝開始和結(jié)束即指該工藝節(jié)點(diǎn)的開始和結(jié)束時(shí)的參數(shù)。首先,在蛋白酶和細(xì)胞溶解酶作用下,開始糖化休止階段;62℃即指的是在淀粉水解的情況下對于糖化的起止階段;72℃即指的是在淀粉水解第二階段的情況下對于糖化的起止階段;78℃是指糖化終了的起止。在上述的各個(gè)參數(shù)中,燕麥的添加比例低于20%,表明糖化過程是完全正常的。當(dāng)超過了40%時(shí),黏度的升高還是非常顯著的,對麥汁的正常糖化進(jìn)程有影響。

        2.1.2 不同燕麥的添加比例對麥汁氮源的影響

        因?yàn)槲窗l(fā)芽的燕麥的蛋白質(zhì)和氨基酸含量和大麥芽有區(qū)別,所以當(dāng)采用燕麥作為輔料時(shí),麥汁中的游離氨基氮含量會有所改變,見圖3。

        圖3 不同的燕麥添加比例對麥汁中游離氨基氮含量的影響

        由圖3數(shù)據(jù)可以看出,隨著未發(fā)芽燕麥的添加量的逐步增大,最終糖化麥汁中的FAN含量變得越來越低。全部使用大麥麥芽所生產(chǎn)的麥汁的FAN含量在355 mg/L,一直降至40%的未發(fā)芽的燕麥所生產(chǎn)的麥汁的FAN含量只有215 mg/L的水平。當(dāng)使用20%未發(fā)芽的燕麥來代替大麥芽時(shí),這種FAN的損失幾乎都是發(fā)生在當(dāng)糖化溫度升到65℃和在此溫度下的相關(guān)工藝結(jié)束時(shí)。從化學(xué)的組分來講,或許和燕麥中的高脂肪含量有關(guān)系。數(shù)據(jù)結(jié)果表明,在麥汁的生產(chǎn)過程中,麥汁中的脂肪和蛋白質(zhì)化合物之間會發(fā)生反應(yīng),該反應(yīng)和麥汁生產(chǎn)過程中的美拉德反應(yīng)有關(guān),美拉德反應(yīng)生成了類黑精這一類的物質(zhì)[5](造成了麥汁/糖化醪液的顏色變深,見圖4)。

        圖4 不同的燕麥添加比例對麥汁色度的影響

        麥汁色度的提高主要是因?yàn)槊览路磻?yīng)后麥汁中類黑精的形成造成色度的提高,這些美拉德反應(yīng)和這個(gè)階段的FAN的形成有直接關(guān)系。通常來講,發(fā)生在糖化階段的非酶褐變反應(yīng)隨著麥汁的pH值升高會變得越來越高,即pH值越高,這些褐變反應(yīng)會賦予麥汁更高的色度值。

        添加酶可以改善最終的麥汁的組分,因?yàn)樵撁钢苿┌说鞍踪|(zhì)內(nèi)切酶和脂肪酶等,還包括了一些可以明顯提高最終麥汁中FAN濃度的其他酶系;提高比例在21.2%~55.9%之間,如果要想達(dá)到該推薦標(biāo)準(zhǔn)濃度的含量,當(dāng)采用20%的未發(fā)芽的燕麥來替代原料中的大麥芽,可以不添加外加的酶制劑作為保證該工藝的手段。

        2.1.3 不同燕麥的添加比例對麥汁β-葡聚糖含量的影響

        如前所述,燕麥的添加造成了麥汁黏度的改變,這種改變,通常是因?yàn)辂溨?葡聚糖含量的改變,其影響見圖5。

        圖5 不同的燕麥添加比例對麥汁β-葡聚糖含量的影響

        麥芽中的β-葡聚糖內(nèi)切酶可以將糖化醪中被溶解出來的β-葡聚糖降解為小分子的糖類物質(zhì)纖維二糖、昆布二糖。β-葡聚糖內(nèi)切酶在60℃時(shí)不具備生物學(xué)活性。這就非常好地說明了在糖化過程中,當(dāng)糖化升溫到72℃之前,β-葡聚糖的含量都是逐步升高的原因,所以在此階段的糖化休止的反應(yīng)時(shí)間里,β-葡聚糖的含量也是逐步升高的。

        當(dāng)未發(fā)芽的燕麥添加比例從0%提高到40%時(shí),麥汁的β-葡聚糖含量提高非常明顯。在糖化休止后,在細(xì)胞分解酶和蛋白質(zhì)水解酶的作用下,麥汁的β-葡聚糖含量降低顯著。當(dāng)加熱到65℃時(shí),麥汁中的組分會發(fā)生比較明顯的變化,其中最明顯的變化是燕麥中大量的高分子β-葡聚糖被釋放到糖化醪液中,這個(gè)現(xiàn)象可以解釋為:首先,燕麥在糊化的作用下,β-葡聚糖釋放出來,其次,在β-葡聚糖溶解酶的作用下,β-葡聚糖進(jìn)入到糖化醪液中;β-葡聚糖溶解酶的最佳作用溫度是62~65℃,最佳作用的pH6.8。

        2.2 不同的燕麥添加比例對于發(fā)酵質(zhì)量和發(fā)酵液口味的影響

        麥汁組分的改變,通常會對發(fā)酵質(zhì)量帶來影響。

        2.2.1 不同的燕麥添加比例對于雙乙酰還原的影響

        雙乙酰是衡量發(fā)酵進(jìn)程的一個(gè)重要指標(biāo),在實(shí)驗(yàn)中,對不同比例添加燕麥的雙乙酰的還原情況作了研究,結(jié)果見表4。

        由表4數(shù)據(jù)可以看出,采用燕麥作為輔料進(jìn)行啤酒釀造,對于啤酒發(fā)酵過程中雙乙酰的還原沒有明顯的影響,發(fā)酵正常進(jìn)行。

        2.2.2 不同的燕麥添加比例對酵母數(shù)量的影響

        對于發(fā)酵過程影響因素比較大的還有啤酒酵母數(shù)量,為了考察不同的燕麥添加比例對于啤酒酵母數(shù)量的影響,對酵母細(xì)胞數(shù)量的變化做了相應(yīng)研究,結(jié)果見表5。

        2.3 采用不同燕麥添加比例對于成品質(zhì)量的影響

        燕麥的添加,因?yàn)榈鞍踪|(zhì)、多酚等指標(biāo)都和大麥不同,所以對產(chǎn)品的最終質(zhì)量也會帶來相應(yīng)的影響。

        2.3.1 不同燕麥添加比例對啤酒膠體穩(wěn)定性的影響

        作為考察的重點(diǎn),對添加燕麥后啤酒的非生物穩(wěn)定性進(jìn)行研究。產(chǎn)品的強(qiáng)制循環(huán)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表6。

        根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)燕麥添加比例低于30%時(shí),對于啤酒非生物穩(wěn)定性沒有影響。

        2.3.2 不同燕麥添加比例對啤酒口感的影響

        啤酒的口感評價(jià)是非常關(guān)鍵的,公司品評小組暗評的結(jié)果見表7。

        從評價(jià)的結(jié)果看,隨著燕麥比例的增加,品評人員對于燕麥啤酒口感的豐滿度的評價(jià)比較高。

        表4 不同的燕麥添加比例對于雙乙酰還原的影響 (mg/L)

        表5 不同的燕麥添加比例對于酵母數(shù)的影響

        表6 不同的燕麥添加比例對于循環(huán)試驗(yàn)的影響

        2.3.3 不同燕麥添加比例對啤酒風(fēng)味的影響

        對于啤酒風(fēng)味指標(biāo)的分析,能從另外一方面描述燕麥對于啤酒質(zhì)量的影響。結(jié)果見表8。

        從表8的數(shù)據(jù)可以看出,燕麥的添加比例對于醇酯比有一定影響。

        表7 不同的燕麥添加比例對于啤酒口感的影響

        表8 不同的燕麥添加比例對于啤酒風(fēng)味的影響 (mg/L)

        3 結(jié)論

        從研究結(jié)果來看,當(dāng)未發(fā)芽的燕麥添加比例低于20%時(shí),啤酒的釀造工藝過程未受到任何的影響,當(dāng)燕麥的添加比例超過40%時(shí),如果沒有外源酶制劑的使用,釀造的過程就無法正常進(jìn)行。在添加外源酶的情況下,采用低于40%的未發(fā)芽的燕麥可以進(jìn)行正常的釀造生產(chǎn),同時(shí)為啤酒帶來口感的改變,可為新品開發(fā)帶來比較現(xiàn)實(shí)的意義。

        基于使用條件的限制,沒有對諸如麥汁流變性能、釀造中燕麥成分對發(fā)酵動(dòng)力學(xué)的影響展開研究。

        參考資料:

        [1]KLOSE C,MAUCH A,WUNDERLICH S,et al.Brewing with 100%oat malt[J].Journal of the Instituteof Brewing,2011,117(3):411-421.

        [2]李利霞,方凱,李巨秀,等.制麥工藝對燕麥麥芽營養(yǎng)品質(zhì)的影響[J].食品科學(xué),2012,33(22):33-34.

        [3]SCHNITZENBAUMER B,ARENDT E K.Brewing with up to 40%unmalted oats(Avena sativa)and sorghum(Sorghum bicolor):a review[J].Journal of the Institute of Brewing,2014,120(4):315-330.

        [4]徐建國,郝艷芳,閆華娟,等.燕麥發(fā)芽過程中淀粉及其相關(guān)酶活性的動(dòng)態(tài)變化[J].中國糧油學(xué)報(bào),2012(4):25-28.

        [5]SCHNITZENBAUMER B,ARENDT E K.Effect of unmalted oats(Avena sativaL.)on the quality of high-gravity mashes and worts without or with exogenous enzyme addition[J].European food research and technology,2014,238(2):225-235.

        Development of New-Type Oat Beer

        GUO Zefeng(Cheerday Brewery Co.Ltd.,Hangzhou,Zhejiang 311700,China)

        s:The research demonstrated that,as oat ratio reached up to 50%or above,it was hard to separate wort in saccharification process.However,when oat ratio was less than 20%,saccharification processed smoothly with no addition of exogenous zymin.Accordingly,the adding ratio of oat was determined as 30%,and the adding level of zymin A was determined as 1.5 g/kg(unmalted oat).Through such technical improvement,the produced beer was better in both quality and taste than whole-oat beer.

        processability;technology;optimization;taste

        TS262.5;TS261.4

        A

        1001-9286(2017)12-0093-05

        10.13746/j.njkj.2017173

        2017-06-14

        郭澤峰(1974-),男,安徽五河人,工學(xué)碩士,高級工程師。

        優(yōu)先數(shù)字出版時(shí)間:2017-10-12;地址:http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20171012.1544.002.html。

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