淺析酶法澄清啤酒麥芽提取物最佳工藝

□ 宋淑紅 德樂食品飲品配料(上海)有限公司

啤酒麥芽提取物是將大麥芽經(jīng)過粉碎、調(diào)漿、糖化、過濾、濃縮后制得的一種用于啤酒加工的工業(yè)原料，因其具有天然健康、經(jīng)濟價值較高等優(yōu)勢，故被廣泛應(yīng)用于食品和飲料的生產(chǎn)中。

啤酒麥芽提取物屬于膠體溶液，存在顆粒超過10-3μm的大分子物質(zhì)，主要包括蛋白質(zhì)、多酚、多肽和麥芽糊精等，這些物質(zhì)會因外界氧化、溫度驟降、物理振動，甚至光照因素等而出現(xiàn)理化變化，不僅會影響膠體溶液的穩(wěn)定性，還會導致啤酒麥芽提取物出現(xiàn)渾濁物質(zhì)—可根據(jù)形成過程可分兩種類型：直接引起渾濁而產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)，以及由于共沉作用在沉降過程中被吸附或攜帶的物質(zhì)。本試驗通過酶解技術(shù)來解決啤酒麥芽汁的非生物穩(wěn)定性問題，具有操作方便、效率高、效果好等優(yōu)點，對啤酒或飲料工業(yè)具有一定的實際指導意義。

1 實驗材料、設(shè)備和方法

1.1 實驗材料

啤酒麥芽提取物（80%）、中性蛋白酶、真菌木聚糖酶、α-淀粉酶、檸檬酸、檸檬酸納。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平、啤酒糖化儀、濁度計、糖度計、EBC色度計、總酸測定儀、離心機、pH計。

1.3 實驗方法

將麥芽提取物加水稀釋至Brix=25%后，取稀釋后的樣品300mL。然后，根據(jù)實驗方案加入酶制劑，設(shè)定pH值、溫度，酶解時間90分鐘。酶解結(jié)束后需冷卻過濾，濾液加熱后冷卻，開始出現(xiàn)絮凝沉淀，放入4℃冷庫中沉降15h，待沉降完全后轉(zhuǎn)移至200mL量筒中靜置穩(wěn)定分層，再取部分樣品至離心機中以5000r/min離心5min，取上清液測量相應(yīng)理化指標。

2 酶法澄清單因素試驗及數(shù)據(jù)分析

2.1 溫度對酶制劑澄清效果的單因素試驗及數(shù)據(jù)分析

2.1.1 中性蛋白酶試驗數(shù)據(jù)

溫度：25、30、35、40、45、50、55、60、65℃，對應(yīng)濁度FUN為1、0.82、0.63、0.55、0.5、0.58、0.7、0.77、0.93。當酶解溫度在40～45℃時，經(jīng)中性蛋白酶作用后的麥芽汁濁度有所下降，經(jīng)統(tǒng)計分析，P=0.001，與空白對照存在顯著差異，且差異性極顯著。由此可知，添加中性蛋白酶對于麥芽汁具有澄清作用，且效果較好。

2.1.2 真菌木聚糖酶試驗數(shù)據(jù)

溫 度：40、45、50、55、60、65、70、75、80、85℃，對應(yīng)濁度FUN為0.97、0.94、0.90、0.88、0.85、0.83、0.81、0.83、0.85、0.90。當酶解溫度在65～70℃時，經(jīng)真菌木聚糖酶作用后的麥芽汁濁度有所下降，經(jīng)統(tǒng)計分析，P＜0.001，與空白對照存在顯著差異，差異性極顯著。由此可知，添加真菌木聚糖酶對于麥芽汁具有澄清作用，且效果較好。

2.1.3 α-淀粉酶試驗數(shù)據(jù)

溫度：30、35、40、45、50、55、60、65、70℃，對應(yīng)濁度FUN為1、0.98、0.95、0.92、0.90、0.92、0.94、0.96、0.98。當酶解溫度在50～55℃時，經(jīng)α-淀粉酶作用后的樣品濁度有所下降，經(jīng)統(tǒng)計分析，P=0.027，與空白對照存在顯著差異。因此，初步認為添加α-淀粉酶對于麥芽汁具有一定的澄清作用。

2.1.4 小結(jié)

綜上所述，在溫度對3種酶制劑澄清效果的單因素試驗中，中性蛋白酶、真菌木聚糖酶及α-淀粉酶均與空白對照存在顯著差異，其中，前兩者差異性極顯著，故可認為溫度對酶制劑澄清效果有一定影響。

2.2 pH值對酶法澄清效果的單因素試驗

2.2.1 pH值對中性蛋白酶澄清效果的影響

pH值：空白、5.03、5.44、5.96、6.47，對應(yīng)濁度FUN為158、142、121、63、75。以上數(shù)據(jù)可知，當麥芽汁pH值從5.03上升至5.96時，相比空白組的濁度明顯下降；當pH值繼續(xù)上升時，濁度升高。中性蛋白酶活性在pH值6.0～7.5區(qū)間較好，根據(jù)實驗結(jié)果作用于麥芽汁時，中性蛋白酶最佳活性pH值約為6.0。

2.2.2 pH值對木聚糖酶澄清效果的影響

pH值：空白、4.08、4.56、5.01、5.42、6.01、6.44，對應(yīng)濁度FUN為108、98、71、58、65、86、90。由以上數(shù)據(jù)可知，當樣品麥芽汁pH值從4.08上升至6.44時，相比空白組的濁度明顯下降；當pH值繼續(xù)上升時，濁度升高。真菌木聚糖酶活性在pH值5.0～5.5區(qū)間較好，根據(jù)實驗結(jié)果作用于麥芽汁時，真菌木聚糖酶最佳活性pH值約為5.0。

2.2.3 pH值對α-淀粉酶澄清效果的影響

pH值：空白、4.09、4.52、5.03、5.47、5.96、6.43，對應(yīng)濁度FUN為97、95、92、90、90、92、94。由以上數(shù)據(jù)可知，當樣品麥芽汁pH值從4.09上升至5.47時，相比空白組的濁度明顯下降；當pH值繼續(xù)上升時，濁度升高。α-淀粉酶活性在pH值5.0～6.0區(qū)間較好，根據(jù)實驗結(jié)果作用于麥芽汁時，α-淀粉酶最佳活性pH值約為5.5。

2.3 酶制劑添加量對酶法澄清效果的單因素試驗

2.3.1 中性蛋白酶添加量對于澄清效果的影響

設(shè)定溫度42℃，pH值6.0，添加量0、0.02%、0.05%、0.10%、0.20%、0.50%，對應(yīng)濁度FUN為60.23、26.60、25、39.83、50.63、39.87。由以上數(shù)據(jù)可知，隨著中性蛋白酶添加量從0.02%增加至0.05%，樣品麥芽汁的濁度顯著下降，并在添加量0.05%時達到最優(yōu)澄清效果，濁度降幅為58.49%。

2.3.2 真菌木聚糖酶添加量對于澄清效果的影響

設(shè)定溫度71℃、pH值5.0，添加量0、0.03%、0.05%、0.06%、0.30%、0.50%，對應(yīng)濁度FUN為95.4、65.2、51.36、57.84、79.35、73.45。由以上數(shù)據(jù)可知，隨著真菌木聚糖酶添加量從0.03%增加至0.06%，樣品麥芽汁的濁度顯著下降，并在添加量0.05%時達到最優(yōu)澄清效果，濁度降幅為46.16%。

2.3.3 α-淀粉酶添加量對于澄清效果的影響

設(shè)定溫度55℃，pH值5.5，添加量0、0.03%、0.05%、0.06%、0.30%、0.60%， 對 應(yīng) 濁 度FUN為109.24、105.35、101.86、102.25、107.53、107.01。由以上數(shù)據(jù)可知，隨著α-淀粉酶添加量從0.03%增加至0.05%，樣品麥芽汁的濁度顯著下降，并在添加量0.05%時達到最優(yōu)澄清效果，濁度降幅為6.76%。

表1 蛋白酶、真菌木聚糖酶聯(lián)合作用澄清效果正交試驗結(jié)果及分析

2.3.4 小結(jié)

綜上所述，添加中性蛋白酶、真菌木聚糖酶和α-淀粉酶這3種酶中的任意一種，均對麥芽汁有一定的澄清作用，即能夠有效提高其穩(wěn)定性。其中，中性蛋白酶澄清水平最佳，其次為真菌木聚糖酶，最次是α-淀粉酶，但三者均顯著提高了樣品麥汁的澄清度。在達到最優(yōu)效果的添加量水平之后，繼續(xù)增加3種酶的劑量后均出現(xiàn)濁度回升現(xiàn)象，由此可以確定3種酶的最適條件—中性蛋白酶：溫度42℃、pH值6.0、添加量0.02%～0.05%；真菌木聚糖酶：71℃、pH值5.0、添加量0.03%～0.06%；α-淀粉酶：溫度55℃、pH值5.5、添加量0.05%～0.06%。

3 蛋白酶與木聚糖酶聯(lián)合作用澄清效果的正交試驗及數(shù)據(jù)分析

以影響澄清效果主要因素的中性蛋白酶和真菌木聚糖酶的添加量、pH值作為研究對象進行正交試驗，以濁度作為評定指標，每個因素擬定3個水平，選用L9（34）正交表（見表1）來確定中性蛋白酶與真菌木聚糖酶聯(lián)合作用時的最佳工藝參數(shù)，并與單一酶澄清效果作比較分析。

水平：1、2、3；A蛋白酶添加量：0.02%、0.035%、0.05%；B木聚糖酶添加量：0.03%、0.045%、0.06%；CpH 值：5.4、5.7、6。

由表1數(shù)據(jù)分析可知，中性蛋白酶與真菌木聚糖酶聯(lián)合使用相比單獨使用可明顯提高麥芽汁澄清效率，最佳濁度結(jié)果對應(yīng)條件為：蛋白酶添加量0.05%、真菌木聚糖酶添加量0.045%、pH值5.4。

4 結(jié)論

本實驗主要通過酶法來實現(xiàn)啤酒麥芽汁的澄清，探究了中性蛋白酶、真菌木聚糖酶、α-淀粉酶的最適作用條件對于麥芽汁澄清效果的影響。單因素結(jié)果表明：中性蛋白酶在溫度42℃、pH值6.0、添加量0.05%時達到最優(yōu)澄清效果，實現(xiàn)濁度降幅58.49%；真菌木聚糖酶在溫度71℃、pH值5.0、添加量0.05%時達到最優(yōu)澄清效果，實現(xiàn)濁度降幅46.16%；α-淀粉酶在溫度55℃、pH值5.5、添加量0.05%時達到最優(yōu)澄清效果，實現(xiàn)濁度降幅6.76%。正交試驗結(jié)果表明，中性蛋白酶與真菌木聚糖酶聯(lián)合使用時的最佳工藝參數(shù)為：蛋白酶添加量0.05%、木聚糖酶添加量0.045%、pH值5.4。因此，本實驗對于啤酒麥芽汁的應(yīng)用工業(yè)具有一定的實際指導意義。