啤酒歷史悠久，是人類發(fā)展史中的一種重要飲品。早在公元前3 000年，美索不達米亞的蘇美爾就有關(guān)于啤酒的相關(guān)記載，而真正的起源還要更為久遠[1]。而我國同樣在3 000多年前出現(xiàn)了使用麥芽釀造的被稱為醴的酒，但因其味苦淡，不符合我國居民口味而逐漸被其他酒類取代[2]。幾千年過去了，啤酒依然受到人們的喜愛，也發(fā)展出了眾多的品類。麥芽作為啤酒的主要原料，其品質(zhì)會極大影響最終獲得啤酒的質(zhì)量、風(fēng)味，同時也決定了釀造工藝的制定和生產(chǎn)成本。專利技術(shù)可以展現(xiàn)產(chǎn)業(yè)中的技術(shù)運用情況和技術(shù)發(fā)展方向。麥芽發(fā)芽基本技術(shù)已十分成熟，其機理也已被掌握，早年的專利技術(shù)雖然多，但已成為常規(guī)技術(shù)或被更新替換，本文通過考察近幾十年相關(guān)專利技術(shù)，可以更好聚焦于當前的發(fā)展方向。

1 啤酒行業(yè)基本現(xiàn)狀及麥芽發(fā)芽工藝基本原理

隨著近年來我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，我國啤酒行業(yè)也在不斷發(fā)展，且保持了較高的發(fā)展速度。2018年我國啤酒制造企業(yè)數(shù)已達562家，全國啤酒產(chǎn)量為3 212 200萬升，2019年我國啤酒行業(yè)凈利潤增幅更是超越了白酒[3]。隨著近年的消費升級，精釀啤酒受到消費者的喜愛，而麥芽對啤酒的風(fēng)格具有重要的作用[4]。除通常以大麥為原料制備的普通大麥麥芽外，還可通過調(diào)整干燥、烘干工藝，調(diào)整原料，調(diào)整發(fā)芽時間制備一些特種麥芽，這些麥芽可以帶來不同品質(zhì)特性，并可通過復(fù)配獲得口味、色度、香味、豐滿型以及泡沫等特性不一的啤酒。

麥芽生產(chǎn)的基本工藝流程為原大麥→粗選→貯存→精選→分級→浸麥→發(fā)芽→干燥→除根→貯存→拋光→商（成）品麥芽[5]。制麥工藝的核心步驟就是發(fā)芽。大麥種子發(fā)芽的過程中會激活種子中的酶系，這些酶包括多種水解酶類，可以將長鏈淀粉轉(zhuǎn)化為短鏈淀粉，將淀粉轉(zhuǎn)化成糖，分解蛋白質(zhì)和高黏度的β-葡聚糖，從而獲得可供發(fā)酵產(chǎn)生酒精的底物、部分風(fēng)味物質(zhì)以及與黏稠度、泡沫性能相關(guān)的成分。大麥發(fā)芽時的溫度和濕度十分重要，溫度過高容易滋生霉菌，溫度過低則會使大麥停止發(fā)芽。此外，種子發(fā)芽過程中會釋熱量，因此需要對發(fā)芽過程中的溫度和濕度進行人工控制。

2 近年全球相關(guān)專利申請情況

通過梳理啤酒麥芽發(fā)芽工藝專利申請的數(shù)量，發(fā)現(xiàn)自20世紀90年代以來，啤酒麥芽發(fā)芽工藝專利申請進入了第2次上升階段，然而每年的申請量并不穩(wěn)定，波動較大。食品行業(yè)的相關(guān)技術(shù)發(fā)展，尤其是與消費端聯(lián)系更為緊密的部分，通常是一種長期緩慢演變的過程，較少出現(xiàn)集中爆發(fā)式的技術(shù)革新和專利申請。一般來說，伴隨著其他學(xué)科新技術(shù)的出現(xiàn)與普及，將這些新技術(shù)引入到食品行業(yè)時會帶來食品領(lǐng)域技術(shù)的一輪新發(fā)展。同時，消費者喜好與需求的變化也是促進食品領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)發(fā)展的一大因素。

與過去相比，近年來食品行業(yè)相關(guān)專利申請國出現(xiàn)了一定程度的變化，自1990年以來我國的相關(guān)專利申請數(shù)量已躍居世界第一。改革開放后，我國經(jīng)濟增長動力強勁，形成了巨大的消費市場，同時國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和專利申請也存在一定的空白，這就促使國內(nèi)外企業(yè)在搶占市場的同時借助專利技術(shù)進行排他性競爭。歐美一些發(fā)達國家則已經(jīng)形成了較為完善的啤酒產(chǎn)業(yè)以及較為穩(wěn)定的市場，在專利申請量上呈現(xiàn)出一種較為平穩(wěn)的態(tài)勢，且保持在較高位。傳統(tǒng)啤酒生產(chǎn)大國日本也同樣保持在一定的申請量水平。

主要的專利技術(shù)申請主體為企業(yè)類創(chuàng)新主體，其中申請量最大的為嘉士伯系企業(yè)，其同時以嘉士伯啤酒和其2008年全資收購的法國馳名品牌Brasseries Kronenbourg的名義擁有大量專利。日本啤酒企業(yè)札幌啤酒和三得利則分列第二和四位。除專門的啤酒企業(yè)外，涉足啤酒行業(yè)的食品、化工大型跨國集團也在啤酒麥芽發(fā)芽領(lǐng)域具有較多的申請量，如嘉吉、帝斯曼、巴斯夫以及陶氏。金山啤酒原料是2010年成立的專業(yè)生產(chǎn)銷售麥芽、啤酒花等啤酒原料的公司，啤酒麥芽的相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)是其核心智力資產(chǎn)。青島啤酒也申請了少量的啤酒麥芽發(fā)芽工藝的相關(guān)專利，此外還有部分高校也關(guān)注于相關(guān)領(lǐng)域的研究。

3 麥芽發(fā)芽工藝專利技術(shù)方向及目的

（1）技術(shù)方向。筆者統(tǒng)計了1990—2022年30多年的啤酒麥芽發(fā)芽工藝專利技術(shù)申請情況，梳理發(fā)現(xiàn)技術(shù)改進主要集中在以下幾個方面。較多的技術(shù)改進是在傳統(tǒng)發(fā)芽工藝的基礎(chǔ)上進行的，發(fā)明人通過引入一些特殊的步驟如超聲波處理、可變磁場處理、菌種預(yù)發(fā)酵、含水陽極電解液產(chǎn)物處理、假發(fā)芽以及一步加工不干燥等方式提高生產(chǎn)效率和增強麥芽品質(zhì)。在傳統(tǒng)工藝步驟的基礎(chǔ)上，通過探索特定小范圍的參數(shù)組合對各步驟的具體工藝參數(shù)進行優(yōu)化。此外，采用發(fā)芽促進劑也是較為主要的發(fā)展方向。通過抑制生根來提高麥芽品質(zhì)，提供工業(yè)化設(shè)備以實現(xiàn)更高效的工業(yè)化生產(chǎn)也具有一定的關(guān)注度。

（2）技術(shù)目的。大部分的技術(shù)改進旨在提高麥芽的品質(zhì)，以獲得品質(zhì)較好的啤酒，保障麥芽糖品質(zhì)是在日益激烈的市場競爭中滿足消費者隨時變化的喜好需求的重要一環(huán)。麥芽的品質(zhì)主要涉及安全性、風(fēng)味、起泡性、濁度和口感等方面，由于麥芽發(fā)芽是一個較為復(fù)雜的生化過程，通常改進后的工藝所帶來的是多個方面品質(zhì)的同時或者整體的增強。效率同樣是技術(shù)改進的目的，通過提高對原料大麥的利用率、縮短發(fā)芽的周期、降低生產(chǎn)過程中的直接能耗等，都能降低生產(chǎn)企業(yè)的整體生產(chǎn)成本，從而提高企業(yè)在市場上的競爭力。

產(chǎn)品的品質(zhì)以及生產(chǎn)的成本是企業(yè)在市場上競爭力以及是否能夠存活的重要因素，從專利技術(shù)的改進和發(fā)展上也可以看出，各啤酒麥芽技術(shù)生產(chǎn)者也是集中關(guān)注在這些方面的。

4 近年來主要專利技術(shù)進展

啤酒麥芽的制備實質(zhì)也是植物種子萌發(fā)的過程，因而促進麥芽發(fā)芽的方法，主要集中在將植物種子普適性促發(fā)芽技術(shù)應(yīng)用在麥芽發(fā)芽技術(shù)領(lǐng)域。而啤酒麥芽最終目的是用于釀造啤酒，與農(nóng)業(yè)上種子促發(fā)芽目的（育苗栽種）不同，因此在具體的促發(fā)芽手段上會存在一些差異。

（1）使用發(fā)芽促進劑來促進萌發(fā)。赤霉素是一種常見的發(fā)芽促進劑，陶氏化學(xué)在使用了赤霉素的同時，針對啤酒麥芽的促發(fā)芽過程確定了具體的溫度和時間，以高效率獲得高質(zhì)量的啤酒麥芽[6]。楊暉和周文存[7]采用蕓苔素內(nèi)酯和6-芐氨基嘌呤部分替代了赤霉素，在保證促發(fā)芽效果的基礎(chǔ)上降低赤霉素對色度的影響，這是一種較常見的發(fā)芽促進劑在啤酒麥芽發(fā)芽中的具體復(fù)配嘗試。將金屬離子與赤霉素搭配使用也可用于制備特殊的淺色麥芽，同時提高麥芽中極限糊精酶的活力[8]。

（2）使用酸類營養(yǎng)物質(zhì)促進種子萌發(fā)。如JUROBSHCHESTOV等[9]嘗試了以花生四烯酸、二十碳五烯酸、茉莉酸以及它們的低級烷基酯組成的發(fā)芽促進劑。糖類物質(zhì)如還海藻寡糖[10]、甜菊糖苷[11]，其他的如氯化物[12]、大麥提取物[13]也是促進麥芽發(fā)芽的因子。

（3）使用特定酶或復(fù)合酶促進種子萌發(fā)。發(fā)芽的過程是通過利用種子中自身酶系對種子中的物質(zhì)進行酶解，從而促進芽萌發(fā)生長，通過添加外源酶，尤其是含有多種酶的復(fù)合酶來促進種子中物質(zhì)被酶解的過程一種常規(guī)的方法。研發(fā)人員研究了不同酶及不同酶組合對麥芽品質(zhì)的影響，如有學(xué)者使用包含菠蘿蛋白酶、胰蛋白酶、β-葡萄糖苷酶、纖維二糖酶、戊聚糖酶及脂肪酶的復(fù)合酶制劑來提升綠麥芽品質(zhì)，降低麥汁濁度[14]。江南大學(xué)則通過使用特定里氏木霉菌株在大麥表面生長分泌阿拉伯木聚糖降解酶系，促進江蘇大麥麥芽中高分子量阿拉伯木聚糖的降解，進而提高協(xié)定麥汁的過濾速度[15]。

（4）抑制根的生長。種子發(fā)芽的過程不僅會長出綠芽，還會長出根，根對于栽培十分必要，但對于啤酒制作而言是不被期望的，這也是啤酒中的大麥發(fā)芽與作物種植中的種子發(fā)芽的不同之處。通過使用生根抑制劑來控制啤酒用麥芽根的生成也是一個研發(fā)方向。如有專利通過添加乳酸而實現(xiàn)了對根的抑制[16]，還有專利則通過將大麥預(yù)先在磷酸溶液中浸泡的方式實現(xiàn)了根抑制[17]。

（5）采用特殊工藝促進發(fā)芽。通過一些特殊的處理工藝同樣也可以提高麥芽發(fā)芽效率和麥芽品質(zhì)。有專利通過使用乳酸菌制劑來抑制原料大麥以及發(fā)芽過程中微生物的生長，從而保證發(fā)芽的效果[18]。在浸麥步驟中采用經(jīng)過特殊處理的溶液也可以促進麥芽發(fā)芽，如以陽極電解液和陰極電解液先后進行處理[19]。

（6）使用替代原料。小麥或大麥替代品也是一個發(fā)展方向。青島啤酒通過采用特定的多次浸水斷水法、低溫高頻補水發(fā)芽、恒溫焙焦工藝，實現(xiàn)了對藜麥麥芽長度的控制，確保其α-氨基氮[20]和蛋白[21]的含量，可作為制備啤酒的原料。

此外，還有許多企業(yè)針對性地研發(fā)了生產(chǎn)線設(shè)備以實現(xiàn)流水線式的工業(yè)化生產(chǎn)，這些設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)及特點與各企業(yè)自身的啤酒或制麥工藝相關(guān)，而這往往又具有不同的地域特色或是不同消費者的偏好。因此專利技術(shù)中的設(shè)備通常是一些具體獲得某種特定效用的裝置。還有許多專利針對制麥工藝中不同步驟或是某一細節(jié)進行改進嘗試，均得到了較好的效果。

5 結(jié)語

除各企業(yè)結(jié)合自身工藝流程研發(fā)的配套設(shè)備之外，如何促進麥芽的高效發(fā)芽，并使其含有所需要的成分是一個長期探索目標。對新的發(fā)芽促進劑、復(fù)合酶制劑、菌種、生根抑制劑的研發(fā)和對發(fā)芽條件的精確控制，以及探索不同的麥芽原料以獲得更具風(fēng)味和特色的啤酒，將是今后的重點技術(shù)發(fā)展方向。