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）

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。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，很難正常進行麥汁的分離。當(dāng)添加的燕麥比例低于20%時，能夠在無外源酶制劑的情況下順利地進行糖化工藝。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，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，早在中世紀(jì)，歐洲的很多釀酒作坊就有過采用燕麥進行啤酒釀造的歷史。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，因為大多數(shù)麩質(zhì)過敏的成年人群對于燕麥?zhǔn)强梢越邮艿?。如果采用燕麥釀造啤酒成為主流，啤酒的可接受性就會更廣泛。研究資料同時也進一步表明，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，這個階段主要是利用酶進行相關(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)是可進行啤酒的釀造的。這與很多論文的觀點比較一致[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。

實驗輔助材料：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，其余試劑均為實驗室常用國產(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，F(xiàn)OSS定氮儀，HAAKE落球式黏度儀，其他為公司化驗室常用分析儀器和設(shè)備；500 L實驗設(shè)備，公司研發(fā)中心自備。

1.3 實驗方法

對于燕麥的添加比例，實驗選擇了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)實際條件和燕麥的數(shù)據(jù)，糖化實驗的工藝見圖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，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)

燕麥因為沒有發(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)點的開始和結(jié)束時的參數(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，黏度的升高還是非常顯著的，對麥汁的正常糖化進程有影響。

2.1.2 不同燕麥的添加比例對麥汁氮源的影響

因為未發(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，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，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。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為美拉德反應(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，因為該酶制劑包括了蛋白質(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，通常是因為麥汁β-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，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，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)酵進程的一個重要指標(biāo)，在實驗中，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，因為蛋白質(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，對添加燕麥后啤酒的非生物穩(wěn)定性進行研究。產(chǎn)品的強制循環(huán)實驗數(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，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，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，如果沒有外源酶制劑的使用，釀造的過程就無法正常進行。在添加外源酶的情況下，采用低于40%的未發(fā)芽的燕麥可以進行正常的釀造生產(chǎn)，同時為啤酒帶來口感的改變，可為新品開發(fā)帶來比較現(xiàn)實的意義。

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)酶活性的動態(tài)變化[J].中國糧油學(xué)報,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)字出版時間：2017-10-12；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20171012.1544.002.html。