啤酒糖漿的生產(chǎn)應用及其發(fā)展趨勢的研究

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國家固態(tài)釀造工程技術研究中心，四川瀘州646000）

隨著我國對啤酒的需求持續(xù)上漲和消費水平的不斷提高，啤酒企業(yè)對麥芽的需求量也在不斷攀升。一方面，由于國產(chǎn)啤酒大麥無法滿足持續(xù)膨脹的生產(chǎn)需求，另一方面過分地依賴進口的大麥，造成啤酒質(zhì)量浮動較大。所以，為了降低成本，提高質(zhì)量，增強啤酒企業(yè)的核心競爭力，研發(fā)和使用啤酒糖漿代替啤酒用大麥勢在必行。

在我國，玉米是僅次于小麥種植的第二大經(jīng)濟糧食作物，所以將玉米作為制備糖漿的來源就相對廣泛，更易普及，并且玉米具有較高的保健價值，這都為降低啤酒成本和保障啤酒的質(zhì)量穩(wěn)定提供了堅實的基礎保證。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?shù)氖褂幂o料可調(diào)節(jié)麥汁的碳氮比，從而達到降低啤酒色度簡化工藝的作用，還能提高啤酒的生產(chǎn)能力，降低生產(chǎn)成本，并降低廢液廢渣對環(huán)境的污染。

1 國內(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世紀的歐洲，通過提高糖化麥汁的濃度從而提高30%左右的產(chǎn)能（包括勞動力、消耗及機器設備的利用率等方面）[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用，在各國也大量普遍的開始推廣生產(chǎn)。在啤酒生產(chǎn)過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濾槽易堵塞、色值偏高、發(fā)酵度不穩(wěn)定等問題。我國的啤酒糖漿應用于啤酒高濃釀造的起步期較晚，20世紀末無錫輕工業(yè)學院成功測試了用玉米糖漿進行啤酒發(fā)酵的中試實驗，次年在北京通過國家輕工局主持的技術鑒定[7]。

在啤酒行業(yè)，珠江啤酒集團最早于2000年率先將啤酒用糖漿應用于啤酒的大規(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，啤酒廠與國內(nèi)的淀粉廠聯(lián)合做了很多高麥芽糖漿在啤酒中的應用探討，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，同時生產(chǎn)出的淡爽型啤酒受到了廣大消費者的喜愛。

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、大米等都是我國重要的糧食、飼料和經(jīng)濟作物，在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟中占有重要地位。但由于小麥和大米又是中國人的主糧，所以玉米被更多的應用于淀粉糖漿的生產(chǎn)。至2017年，我國的玉米總產(chǎn)量已達4394億斤，這也為制備淀粉糖漿提供了穩(wěn)定的來源。目前根據(jù)這些糖漿在啤酒高濃度釀造過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、大米的淀粉通過液糖化、過濾、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，從而達到降低成本和提高產(chǎn)能的作用。此種糖漿主要應用于淡爽型淺色啤酒。

2.1.2 全營養(yǎng)型糖漿

全營養(yǎng)型糖漿主要由大麥、麥芽和玉米淀粉等復配后經(jīng)過液糖化等工序制成。例如含α-N復合糖漿，它在高麥芽糖漿制備的基礎上通過采用現(xiàn)代生物技術來制成一種能夠部分替代麥汁的同時還能增強啤酒風味的新型糖漿。該糖漿的特點為專一性強、營養(yǎng)全面，組分與麥汁幾乎一致，且含有麥汁獨有的香味前體物質(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制成。它的產(chǎn)量比高麥芽糖漿高，麥芽寡糖等主要被應用于啤酒釀造后期的稀釋和低醇度啤酒的生產(chǎn)以達到降低啤酒發(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)過程中，當麥芽中的含氮物質(zhì)過量時，高分子的含氮物質(zhì)最終會導致成品酒渾濁，甚至會影響啤酒的貨架期。此時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)過程中幾乎將蛋白質(zhì)完全去除，不會給麥汁帶來含氮物質(zhì)，同時還可以降低整體的高分子含氮物質(zhì)的含量，最終達到提高啤酒膠體穩(wěn)定性的目的。

2.2.2 增強啤酒淡爽的口感及風味的穩(wěn)定性

使用麥芽糖漿生產(chǎn)的貨架期較長的啤酒，其口感相對于以全麥汁或大米為原料的啤酒更為淡爽。在啤酒釀造過程中大量使用麥芽糖漿需要通過工藝的反復測試和發(fā)酵參數(shù)的靈活調(diào)節(jié)，才能防止因為麥芽糖漿添加量過多而導致發(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)酵后期高級醇、雙乙酰等副產(chǎn)物的富集[10]，這些次級代謝產(chǎn)物會嚴重影響啤酒的風味和口感。

麥芽糖漿作為輔料的高濃釀造生產(chǎn)出的啤酒，其風味穩(wěn)定性更好。這主要是因為麥芽糖漿在精制過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，當麥芽糖漿應用于生產(chǎn)時進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

當啤酒釀造糖化期發(fā)酵度較高時，可采用增減麥芽糖漿的添加量來有效快速的調(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性的與糖廠溝通，定制出更適合本廠啤酒發(fā)酵度波動范圍的麥芽糖漿。

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，同時對含氮物質(zhì)要求也可適當放寬，故有效地提高了設備效率，并降低啤酒的生產(chǎn)成本。

3 啤酒糖漿應用生產(chǎn)的最新研究進展

據(jù)統(tǒng)計，我國年產(chǎn)2200萬噸啤酒，每年用大麥至少在220萬噸以上，大米輔料也在200萬噸[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 復合啤酒糖漿

復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配后，經(jīng)液糖化、過濾、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]通過了大量實驗，發(fā)現(xiàn)了當玉米淀粉、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味。

3.1.2 高α-氨基氮啤酒營養(yǎng)糖漿

α-氨基氮是麥汁中特有的啤酒風味物質(zhì)的前體物質(zhì)，它是影響啤酒中高級醇和雙乙酰質(zhì)量濃度以及啤酒質(zhì)量的一個關鍵因素。α-氨基氮啤酒糖漿是在高麥芽糖漿的基礎上利用生物水解法制成的強化糖漿營養(yǎng)成分的新型糖漿。關曉慶、趙紫華等人[14]通過酸性蛋白水解法，經(jīng)過大量的前處理和單因素及正交試驗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]以國產(chǎn)大麥為原料，采用全酶法在傳統(tǒng)工藝的基礎上增加了預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)中已得到廣泛的應用而且取得了不錯的經(jīng)濟效益[18]。在近年來以大米為原料的釀造酒不斷的受到生產(chǎn)成本提高、設備產(chǎn)能較為低下及市場競爭日益激烈的沖擊，因此開發(fā)新的釀酒原料對于釀造業(yè)來說是企業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的關鍵任務之一。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，所以整個發(fā)酵過程進行得迅速且高效。

4 啤酒糖漿在生產(chǎn)中遇到的問題及解決的思路探索

隨著啤酒糖漿越來越廣泛的應用于啤酒領域，各大糖廠對專用型糖漿的生產(chǎn)及研究也越發(fā)的深入，對于生產(chǎn)過程中遇到的問題只有保持端正的心態(tài)、嚴謹?shù)目茖W精神才能貼合客戶的需求，引領市場的步伐，使淀粉糖企業(yè)在激烈的市場競爭中屹立不倒，并成為該領域的翹楚。

4.1 生產(chǎn)過程中組分的控制

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)量優(yōu)劣的一個重要指標[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)過程中啤酒糖漿的組分對啤酒的發(fā)酵度影響很大。在生產(chǎn)中會因為很多原因造成組分的波動而影響產(chǎn)品的質(zhì)量，生產(chǎn)根據(jù)實驗室的數(shù)據(jù)通過調(diào)整用酶量、液化時間及糖化條件來調(diào)整糖漿的組分。同時，一些研究者也發(fā)現(xiàn)不同啤酒廠的酵母對同一種可發(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)過程對啤酒糖漿氣味的影響

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

5 小結

從2000年至今，高麥芽糖漿應用于啤酒生產(chǎn)的工藝也日趨成熟，國內(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?shù)刭Y源，可以降低糖漿的生產(chǎn)成本。因為只有糖漿的成本下降了，生產(chǎn)的糖漿才有市場競爭力，企業(yè)才有利潤。

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