張 方，熊燕飛，曾鳳鳴，丁海龍，孫麗穎，宋 川，李 嘉，俞 佳

（1中糧（成都）糧油工業(yè)有限公司，四川成都611435； 2瀘州老窖股份有限公司，四川瀘州646000；3國(guó)家固態(tài)釀造工程技術(shù)研究中心，四川瀘州646000）

隨著我國(guó)對(duì)啤酒的需求持續(xù)上漲和消費(fèi)水平的不斷提高，啤酒企業(yè)對(duì)麥芽的需求量也在不斷攀升。一方面，由于國(guó)產(chǎn)啤酒大麥無(wú)法滿足持續(xù)膨脹的生產(chǎn)需求，另一方面過(guò)分地依賴進(jìn)口的大麥，造成啤酒質(zhì)量浮動(dòng)較大。所以，為了降低成本，提高質(zhì)量，增強(qiáng)啤酒企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，研發(fā)和使用啤酒糖漿代替啤酒用大麥勢(shì)在必行。

在我國(guó)，玉米是僅次于小麥種植的第二大經(jīng)濟(jì)糧食作物，所以將玉米作為制備糖漿的來(lái)源就相對(duì)廣泛，更易普及，并且玉米具有較高的保健價(jià)值，這都為降低啤酒成本和保障啤酒的質(zhì)量穩(wěn)定提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保證。啤酒生產(chǎn)所用輔料直接影響啤酒質(zhì)量和成本，啤酒輔料包括：淀粉質(zhì)輔料如大米、大麥等，糖類輔料如轉(zhuǎn)化糖、糖漿等[1-2]。啤酒生產(chǎn)中適當(dāng)?shù)氖褂幂o料可調(diào)節(jié)麥汁的碳氮比，從而達(dá)到降低啤酒色度簡(jiǎn)化工藝的作用，還能提高啤酒的生產(chǎn)能力，降低生產(chǎn)成本，并降低廢液廢渣對(duì)環(huán)境的污染。

1 國(guó)內(nèi)外啤酒糖漿用于高濃釀造的研究背景

高濃釀造就是高濃度的麥汁發(fā)酵，在生產(chǎn)后期用脫氧水稀釋成正常濃度的啤酒。它起源于20世紀(jì)的歐洲，通過(guò)提高糖化麥汁的濃度從而提高30%左右的產(chǎn)能（包括勞動(dòng)力、消耗及機(jī)器設(shè)備的利用率等方面）[3-6]。麥芽糖漿的高濃度釀造隨著酸水解法和生物酶法的廣泛應(yīng)用，在各國(guó)也大量普遍的開始推廣生產(chǎn)。在啤酒生產(chǎn)過(guò)程的糖化階段加入麥芽糖漿，有效地解決了麥汁濃度低且釀造后期的過(guò)濾槽易堵塞、色值偏高、發(fā)酵度不穩(wěn)定等問(wèn)題。我國(guó)的啤酒糖漿應(yīng)用于啤酒高濃釀造的起步期較晚，20世紀(jì)末無(wú)錫輕工業(yè)學(xué)院成功測(cè)試了用玉米糖漿進(jìn)行啤酒發(fā)酵的中試實(shí)驗(yàn)，次年在北京通過(guò)國(guó)家輕工局主持的技術(shù)鑒定[7]。

在啤酒行業(yè)，珠江啤酒集團(tuán)最早于2000年率先將啤酒用糖漿應(yīng)用于啤酒的大規(guī)模生產(chǎn)，這次成功的嘗試取得了較好的反響和良好的收益[8]。近年來(lái)，啤酒廠與國(guó)內(nèi)的淀粉廠聯(lián)合做了很多高麥芽糖漿在啤酒中的應(yīng)用探討，并得到了一定的效果，在不改變啤酒口感和質(zhì)量的前提下，麥芽糖漿使啤酒的生產(chǎn)周期縮短28 d，每噸啤酒可降低成本80元，同時(shí)生產(chǎn)出的淡爽型啤酒受到了廣大消費(fèi)者的喜愛。

2 啤酒糖漿的分類及其在啤酒高濃釀造中的作用

2.1 啤酒糖漿的分類

玉米、小麥、大米等都是我國(guó)重要的糧食、飼料和經(jīng)濟(jì)作物，在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。但由于小麥和大米又是中國(guó)人的主糧，所以玉米被更多的應(yīng)用于淀粉糖漿的生產(chǎn)。至2017年，我國(guó)的玉米總產(chǎn)量已達(dá)4394億斤，這也為制備淀粉糖漿提供了穩(wěn)定的來(lái)源。目前根據(jù)這些糖漿在啤酒高濃度釀造過(guò)程中所起的不同作用可將其分為以下3種。

2.1.1 高麥芽糖漿

高麥芽糖漿主要采用全酶法將玉米、小麥、大米的淀粉通過(guò)液糖化、過(guò)濾、離交等工序精制成以麥芽糖為主的麥芽糖漿。它的成分主要以麥芽糖和麥芽三糖為主，可以作為傳統(tǒng)啤酒發(fā)酵生產(chǎn)中的碳源，全部替代大米或部分替代麥汁，從而達(dá)到降低成本和提高產(chǎn)能的作用。此種糖漿主要應(yīng)用于淡爽型淺色啤酒。

2.1.2 全營(yíng)養(yǎng)型糖漿

全營(yíng)養(yǎng)型糖漿主要由大麥、麥芽和玉米淀粉等復(fù)配后經(jīng)過(guò)液糖化等工序制成。例如含α-N復(fù)合糖漿，它在高麥芽糖漿制備的基礎(chǔ)上通過(guò)采用現(xiàn)代生物技術(shù)來(lái)制成一種能夠部分替代麥汁的同時(shí)還能增強(qiáng)啤酒風(fēng)味的新型糖漿。該糖漿的特點(diǎn)為專一性強(qiáng)、營(yíng)養(yǎng)全面，組分與麥汁幾乎一致，且含有麥汁獨(dú)有的香味前體物質(zhì)。

2.1.3 麥芽寡糖或異麥芽寡糖糖漿

這一類低聚糖漿主要是采用糖化階段外加水解酶的方式來(lái)制成。它的產(chǎn)量比高麥芽糖漿高，麥芽寡糖等主要被應(yīng)用于啤酒釀造后期的稀釋和低醇度啤酒的生產(chǎn)以達(dá)到降低啤酒發(fā)酵度的效果。

2.2 啤酒糖漿在高濃釀造中的作用

2.2.1 提高啤酒的膠體穩(wěn)定性

在啤酒生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)麥芽中的含氮物質(zhì)過(guò)量時(shí)，高分子的含氮物質(zhì)最終會(huì)導(dǎo)致成品酒渾濁，甚至?xí)绊懫【频呢浖芷?。此時(shí)若按照一定比例添加麥芽糖漿，能夠稀釋最終麥汁含氮物質(zhì)的水平[9]。這是由于麥芽糖漿在生產(chǎn)過(guò)程中幾乎將蛋白質(zhì)完全去除，不會(huì)給麥汁帶來(lái)含氮物質(zhì)，同時(shí)還可以降低整體的高分子含氮物質(zhì)的含量，最終達(dá)到提高啤酒膠體穩(wěn)定性的目的。

2.2.2 增強(qiáng)啤酒淡爽的口感及風(fēng)味的穩(wěn)定性

使用麥芽糖漿生產(chǎn)的貨架期較長(zhǎng)的啤酒，其口感相對(duì)于以全麥汁或大米為原料的啤酒更為淡爽。在啤酒釀造過(guò)程中大量使用麥芽糖漿需要通過(guò)工藝的反復(fù)測(cè)試和發(fā)酵參數(shù)的靈活調(diào)節(jié)，才能防止因?yàn)辂溠刻菨{添加量過(guò)多而導(dǎo)致發(fā)酵液中的總氨基酸含量不足，影響釀酒酵母的正常代謝，從而造成發(fā)酵后期高級(jí)醇、雙乙酰等副產(chǎn)物的富集[10]，這些次級(jí)代謝產(chǎn)物會(huì)嚴(yán)重影響啤酒的風(fēng)味和口感。

麥芽糖漿作為輔料的高濃釀造生產(chǎn)出的啤酒，其風(fēng)味穩(wěn)定性更好。這主要是因?yàn)辂溠刻菨{在精制過(guò)程中幾乎完全去除了脂肪，將其部分代替麥汁可以更好地避免在發(fā)酵過(guò)程中脂肪水解產(chǎn)生醛類等羰基化合物的前體物質(zhì)，從而減緩啤酒的老化速度。

2.2.3 降低啤酒的色度

多酚物質(zhì)是啤酒色度的主要來(lái)源之一，而麥芽糖漿本身不含有多酚類物質(zhì)，故使用麥芽糖漿部分代替麥汁能夠降低發(fā)酵液中多酚類物質(zhì)的含量[11]。麥芽糖漿的生產(chǎn)過(guò)程中有一步重要的脫色工序，使得麥芽糖漿幾乎呈現(xiàn)為透明或微黃色液體，當(dāng)麥芽糖漿應(yīng)用于生產(chǎn)時(shí)進(jìn)一步降低了啤酒的色度。

2.2.4 調(diào)節(jié)啤酒生產(chǎn)的發(fā)酵度

當(dāng)啤酒釀造糖化期發(fā)酵度較高時(shí)，可采用增減麥芽糖漿的添加量來(lái)有效快速的調(diào)節(jié)發(fā)酵液的發(fā)酵度。不同的啤酒廠家還可根據(jù)自家酵母特性有針對(duì)性的與糖廠溝通，定制出更適合本廠啤酒發(fā)酵度波動(dòng)范圍的麥芽糖漿。

2.2.5 降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)能

由于啤酒糖漿替代了部分麥芽等輔料，可大大減少麥芽的用量，并且由于糖漿直接添加于煮沸鍋中，減少了煮沸工序，同時(shí)對(duì)含氮物質(zhì)要求也可適當(dāng)放寬，故有效地提高了設(shè)備效率，并降低啤酒的生產(chǎn)成本。

3 啤酒糖漿應(yīng)用生產(chǎn)的最新研究進(jìn)展

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)年產(chǎn)2200萬(wàn)噸啤酒，每年用大麥至少在220萬(wàn)噸以上，大米輔料也在200萬(wàn)噸[12]，麥芽糖漿不僅能代替大米做輔料，而且能使糖漿的組成盡可能地和麥汁成分接近，做到能替代部分進(jìn)口麥芽或全部替代大米，這樣就能在保證啤酒質(zhì)量的前提下，進(jìn)一步提升產(chǎn)能，降低成本。

3.1 新型啤酒糖漿的研究

3.1.1 復(fù)合啤酒糖漿

復(fù)合啤酒糖漿是一種將玉米淀粉、小麥、大麥芽、麩皮等按照一定的比例復(fù)配后，經(jīng)液糖化、過(guò)濾、離交、混床、蒸發(fā)等工序制成的組分與麥芽汁幾乎一致的啤酒糖漿。岳春等[13]通過(guò)了大量實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了當(dāng)玉米淀粉、小麥、大麥芽和小麥芽以10∶4∶2∶3的比例混配，并在一定的液糖化條件下制成的復(fù)合型啤酒糖漿更加有效地提高了啤酒的抗氧化值和口感風(fēng)味。

3.1.2 高α-氨基氮啤酒營(yíng)養(yǎng)糖漿

α-氨基氮是麥汁中特有的啤酒風(fēng)味物質(zhì)的前體物質(zhì)，它是影響啤酒中高級(jí)醇和雙乙酰質(zhì)量濃度以及啤酒質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素。α-氨基氮啤酒糖漿是在高麥芽糖漿的基礎(chǔ)上利用生物水解法制成的強(qiáng)化糖漿營(yíng)養(yǎng)成分的新型糖漿。關(guān)曉慶、趙紫華等人[14]通過(guò)酸性蛋白水解法，經(jīng)過(guò)大量的前處理和單因素及正交試驗(yàn)確定了最佳的水解條件和工藝參數(shù)，成功的改善了高產(chǎn)α-氨基氮啤酒營(yíng)養(yǎng)糖漿生產(chǎn)條件，為工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。

3.2 全酶轉(zhuǎn)化法制備麥芽糖漿

現(xiàn)階段，啤酒用麥芽糖漿的糖化工藝較為單一，這種單一的糖化工藝不能使酶制劑充分的發(fā)揮各自的最優(yōu)作用，且麥芽糖漿的糖譜與傳統(tǒng)麥汁有一定的偏差，其中的氨基氮含量偏低，不能大量或完全的替代麥汁[15-16]。全酶轉(zhuǎn)化法通過(guò)分段式糖化生產(chǎn)工藝為今后的麥芽糖漿的生產(chǎn)提供了新的思路和方法。程美科等[17]以國(guó)產(chǎn)大麥為原料，采用全酶法在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上增加了預(yù)水解和兩段糖化工藝制得與普通麥汁糖譜相近，且含有相近的α-氨基氮、可溶性氮含量的新型糖漿。他們采用液化前后分批次加入復(fù)配酶制劑的工藝，從而能夠更靈活地根據(jù)廠家的需求調(diào)整糖漿的可發(fā)酵性糖的含量。

3.3 麥芽糖漿應(yīng)用于其他酒類生產(chǎn)的研究

麥芽糖漿作為輔料在啤酒釀造生產(chǎn)中已得到廣泛的應(yīng)用而且取得了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益[18]。在近年來(lái)以大米為原料的釀造酒不斷的受到生產(chǎn)成本提高、設(shè)備產(chǎn)能較為低下及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的沖擊，因此開發(fā)新的釀酒原料對(duì)于釀造業(yè)來(lái)說(shuō)是企業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的關(guān)鍵任務(wù)之一。黃媛媛等[19]以麥芽糖漿代替大米等糧食作為主要原料，添加酒母、麥曲、酶制劑等糖化發(fā)酵劑，直接投料發(fā)酵生產(chǎn)黃酒。與大米作為輔料相比，麥芽糖漿基本不含有蛋白質(zhì)、脂肪等，其中的麥芽糖、麥芽三糖等可以被酵母直接利用，所以整個(gè)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行得迅速且高效。

4 啤酒糖漿在生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題及解決的思路探索

隨著啤酒糖漿越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于啤酒領(lǐng)域，各大糖廠對(duì)專用型糖漿的生產(chǎn)及研究也越發(fā)的深入，對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題只有保持端正的心態(tài)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神才能貼合客戶的需求，引領(lǐng)市場(chǎng)的步伐，使淀粉糖企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中屹立不倒，并成為該領(lǐng)域的翹楚。

4.1 生產(chǎn)過(guò)程中組分的控制

極限發(fā)酵度是衡量啤酒糖漿中酵母可利用糖的占比及其質(zhì)量?jī)?yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)[20]。啤酒糖漿的組分直接決定了啤酒糖漿的發(fā)酵度，在啤酒生產(chǎn)過(guò)程中啤酒糖漿的組分對(duì)啤酒的發(fā)酵度影響很大。在生產(chǎn)中會(huì)因?yàn)楹芏嘣蛟斐山M分的波動(dòng)而影響產(chǎn)品的質(zhì)量，生產(chǎn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)通過(guò)調(diào)整用酶量、液化時(shí)間及糖化條件來(lái)調(diào)整糖漿的組分。同時(shí)，一些研究者也發(fā)現(xiàn)不同啤酒廠的酵母對(duì)同一種可發(fā)酵糖含量的啤酒糖漿的極限發(fā)酵度也不同，故淀粉糖廠需更加靈活的調(diào)節(jié)自己的生產(chǎn)工藝參數(shù)為不同的客戶提供合適的糖漿。

4.2 生產(chǎn)過(guò)程對(duì)啤酒糖漿氣味的影響

啤酒的口感和風(fēng)味也是決定其質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)之一，故啤酒糖漿作為其重要輔料之一，它的氣味也會(huì)間接的對(duì)啤酒風(fēng)味造成一定的影響[21]。筆者在啤酒糖漿的生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，離交、混床、脫味的運(yùn)行時(shí)間及pH值等因素都會(huì)對(duì)后期成品的氣味有較大的影響。經(jīng)過(guò)初步的生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，在離交、混床、脫味的運(yùn)行中期的氣味最好，而初期和末期氣味均有一定的下降。

5 小結(jié)

從2000年至今，高麥芽糖漿應(yīng)用于啤酒生產(chǎn)的工藝也日趨成熟，國(guó)內(nèi)大多以玉米淀粉作為原料大批量的生產(chǎn)，這為麥芽糖漿廣泛應(yīng)用在啤酒行業(yè)提供了可靠和穩(wěn)定的資源。少量的廠家也利用大麥等作為原料為客戶定制專用糖漿。根據(jù)不同需求采用不同的原料，合理使用當(dāng)?shù)刭Y源，可以降低糖漿的生產(chǎn)成本。因?yàn)橹挥刑菨{的成本下降了，生產(chǎn)的糖漿才有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，企業(yè)才有利潤(rùn)。

同時(shí)，在啤酒糖漿的生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)組分的精密調(diào)控可通過(guò)糖化加酶量和滅酶時(shí)間來(lái)決定，故對(duì)生產(chǎn)工藝人員的要求一樣很高。糖廠可與客戶共同試驗(yàn)合作，根據(jù)客戶的要求，來(lái)靈活的調(diào)節(jié)組分及糖漿的成品，從而生產(chǎn)出客戶滿意的原料。