工坊啤酒麥汁制備的優(yōu)化研究

方 卉

（寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，寧夏銀川 750021）

工坊啤酒以其口感柔和、味覺穩(wěn)定、色澤鮮亮、泡沫顏色潔白和質(zhì)感細(xì)膩等高品質(zhì)因素被越來越多的消費(fèi)者認(rèn)可。麥汁是發(fā)酵的主要前提和基礎(chǔ)，其對(duì)于釀造高品質(zhì)工坊啤酒的作用至關(guān)重要。麥汁制備主要包括原料的粉碎、糊化、糖化、麥汁過濾和煮沸等過程[1]。為保證工坊啤酒具有更好的口感和品質(zhì)，可選用全麥芽，不使用玉米、大米等輔料，同時(shí)在工坊啤酒麥汁制備環(huán)節(jié)省去了糊化過程。因此，通過優(yōu)化糖化、過濾等過程的參數(shù)來釀造高品質(zhì)的麥汁，可為釀造口感和品質(zhì)更好的工坊啤酒奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

大麥芽（山東中德設(shè)備有限公司）；酵母（山東中德設(shè)備有限公司）；酒花 （山東中德設(shè)備有限公司）；維也納淺色焦香麥芽（山東中德設(shè)備有限公司）。

1.2 麥汁的制備方法

取麥芽50 g，在EBC標(biāo)準(zhǔn)磨上粉碎后放入糖化杯中，在投料溫度下加入200 mL水，用水浴鍋保溫進(jìn)行蛋白質(zhì)休止，并在蛋白質(zhì)休止過程中不斷攪拌。保溫后以1 ℃/min的速度進(jìn)行水浴升溫對(duì)麥汁進(jìn)行糖化，此時(shí)向杯內(nèi)加入100 mL 70 ℃的水保溫。取出一滴麥汁，用碘液進(jìn)行檢測(cè)，觀察顏色，每5 min進(jìn)行一次，直至無碘液反應(yīng)為止。糖化過程結(jié)束后，將麥汁急速冷卻到室溫，加水使內(nèi)容物為450 g，將糖化醪過濾，收集約100 mL濾液后，將濾液返回重濾，再收集濾液于一干燒杯中[2]。

2 結(jié)果與分析

2.1 蛋白質(zhì)休止條件的確定

要釀制一定適口性、泡持性和非生物穩(wěn)定性的工坊啤酒，需將高、中、低級(jí)蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物的比例控制在合理范圍內(nèi)，因此蛋白質(zhì)休止至關(guān)重要。根據(jù)隆丁區(qū)分法，檢測(cè)麥汁的各項(xiàng)指標(biāo)，優(yōu)化蛋白質(zhì)休止溫度、時(shí)間。

2.1.1 蛋白質(zhì)休止溫度的確定

分解蛋白質(zhì)分子的酶有內(nèi)肽酶、羧肽酶、氨肽酶和二肽酶，各類蛋白酶的作用溫度略有差別，其中內(nèi)肽酶最佳作用溫度為50～60 ℃，在80 ℃會(huì)失活；羧肽酶最佳作用溫度同樣為50～60 ℃，當(dāng)溫度達(dá)到70 ℃會(huì)失活；氨肽酶最佳作用溫度為40～45 ℃， 在50 ℃以上會(huì)失活；二肽酶最佳作用溫度為40～ 50 ℃，在50 ℃以上同樣會(huì)失活[3]。由于工坊啤酒采用麥芽品質(zhì)較好的澳麥，含有足夠的可溶性氮和α-氨基氮，因此在糖化時(shí)應(yīng)限制蛋白質(zhì)分解，避免麥芽中的分子肽類被分解而形成α-氨基氮。將蛋白質(zhì)休止溫度分別設(shè)定為45 ℃、52 ℃、55 ℃，根據(jù)麥汁制備的實(shí)驗(yàn)方法，在蛋白質(zhì)休止過程中分別保持30 min，根據(jù)隆丁區(qū)分法，得到工坊啤酒的最佳蛋白質(zhì)休止溫度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 不同的蛋白質(zhì)休止溫度的確定

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著蛋白質(zhì)休止溫度的升高，α-氨基氮的含量逐漸降低，高、中分子氮所占比例逐漸升高，低分子氮所占比例逐漸降低。當(dāng)采用休止溫度為45 ℃時(shí)，蛋白質(zhì)過度分解，高分子氮偏低，會(huì)導(dǎo)致啤酒泡沫性能不良，且低分子含量偏高，釀造出來的啤酒口味淡??；52 ℃時(shí)，蛋白質(zhì)區(qū)分比例較為合理，生成的高、中分子氮含量較多，還可提供足夠酵母生長所需的α-氨基氮及低分子 氮；55 ℃休止時(shí)，高分子氮所占比例偏高，且α-氨基氮及低分子氮的含量都偏低，影響酵母的繁殖[3]。根據(jù)以上分析，52 ℃為最適宜工坊啤酒的蛋白質(zhì)休止溫度。

2.1.2 蛋白質(zhì)休止時(shí)間的確定

根據(jù)前面所述的實(shí)驗(yàn)方法，在蛋白質(zhì)休止溫度52 ℃下，調(diào)整蛋白質(zhì)的休止時(shí)間，分別保持 20 min、40 min、60 min，根據(jù)麥汁制備的實(shí)驗(yàn)方法制作成品麥汁，根據(jù)隆丁區(qū)分法，得到工坊啤酒的最佳蛋白質(zhì)休止時(shí)間，見表2。

本實(shí)驗(yàn)所選擇的澳麥溶解度較好，由表2可知，雖然蛋白質(zhì)休止時(shí)間延長，麥芽中的總氮溶解變化不大，但α-氨基氮隨著時(shí)間延長而增加。從隆丁區(qū)分看出，在20 min下蛋白質(zhì)休止時(shí)間稍短，蛋白質(zhì)分解不足，高分子氮含量偏高，產(chǎn)生的低分子氮含量偏低，影響酵母的繁殖和發(fā)酵；在60 min下，蛋白質(zhì)分解過度，導(dǎo)致高、中分子氮含量略少，不利于啤酒的泡沫和酒體；40 min為最適宜工坊啤酒的蛋白質(zhì)休止時(shí)間。

表2 不同的蛋白質(zhì)休止時(shí)間的確定

2.2 糖化條件的確定

2.2.1 糖化溫度的確定

糖化過程中應(yīng)嚴(yán)格控制溫度、保溫時(shí)間等參數(shù)，以獲得更好的麥汁組成、較高的糖化利用率及較短的糖化時(shí)間。在糖化過程中，酶的活性可直接改變麥汁組成，最終影響麥汁的發(fā)酵度[4]。糖化主要依靠α-淀粉酶和β-淀粉酶，它們分解淀粉的最適溫度和產(chǎn)物不同，見表3[5]。由于淀粉水解酶受溫度影響，因此需確定糖化溫度。本試驗(yàn)采用55 ℃、60 ℃、 62 ℃、68 ℃、72 ℃和75 ℃ 6個(gè)不同溫度進(jìn)行糖化試驗(yàn)并比較，從而確定糖化溫度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表3 淀粉水解酶的適宜條件

表4 不同糖化溫度對(duì)發(fā)酵度的影響

糖化溫度主要由淀粉酶的適宜溫度決定。由表4可知，當(dāng)加熱從55 ℃上升到62 ℃時(shí)，由于β-淀粉酶活性增加，淀粉水解加快，使發(fā)酵度提高。當(dāng)糖化溫度高于68 ℃并繼續(xù)升高后，由于β-淀粉酶活性下降直至失活，發(fā)酵度降低。α-淀粉酶不僅可以降解淀粉，還可以改善過濾性能和提高浸出率，因此在糖化過程中還應(yīng)充分發(fā)揮α-淀粉酶作用。由表3可知，α-淀粉酶適宜溫度在70～75 ℃，因此糖化過程可采用分段式糖化。當(dāng)溫度上升到75℃時(shí)，發(fā)酵度過低，因此分段糖化的第二段溫度為72℃。采用62 ℃左右的糖化溫度，可最大限度發(fā)揮β-淀粉酶的作用，形成較多的可發(fā)酵性糖，獲得較高的發(fā)酵度。采用72 ℃左右的糖化溫度，有利于發(fā)揮α-淀粉酶的作用，但低分子糊精含量增多，可發(fā)酵性糖含量降低，發(fā)酵度降低。為了工坊啤酒的質(zhì)量和口感，根據(jù)α-淀粉酶和β-淀粉酶對(duì)溫度的要求，糖化鍋分段升溫，分別為62 ℃和72 ℃。

2.2.2 糖化時(shí)間的確定

根據(jù)前面所述的實(shí)驗(yàn)方法，在糖化溫度62 ℃和72 ℃下，分別調(diào)整糖化時(shí)間，考慮到α-淀粉酶和β-淀粉酶不同的分解情況，62 ℃時(shí)分別保持20 min、40 min、60 min，72 ℃時(shí)分別保持10 min、15 min、20 min，進(jìn)行麥汁制備，并確定麥汁糖化時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

由表5可知，在糖化第一階段，β-淀粉酶起作用，還原糖增多，DE值增大，從而獲得較高的發(fā)酵度。在60 min達(dá)到最大，但若選用優(yōu)質(zhì)大麥芽，時(shí)間過長，會(huì)引起麥芽溶解過度，因此選擇40 min；在糖化第二階段，α-淀粉酶起作用，繼續(xù)水解大分子淀粉變成糊精，在15 min時(shí)DE值達(dá)到最大。因此，可糖化時(shí)間確定為62 ℃，40 min和72 ℃，15 min。

表5 不同糖化時(shí)間對(duì)麥芽糖化的影響

2.3 洗糟程度的控制

麥汁濁度越低，啤酒的品質(zhì)越好，因此需要增加麥汁在過濾過程中的回流次數(shù)和時(shí)間，以確保降低麥汁濁度。在過濾過程中，還需加入洗糟水將未被溶解的淀粉從麥糟中洗脫出來。當(dāng)加入的洗糟水溫度低時(shí)，可使啤酒更新鮮，但洗糟水溫度過低會(huì)使黏度升高，導(dǎo)致麥汁在過濾過程中的內(nèi)摩擦力增大，進(jìn)而減慢麥汁的流動(dòng)速度，增加過濾時(shí)間。一旦過濾時(shí)間過長，將增加麥糟在麥汁中的停留時(shí)間，影響啤酒的色澤、口感。因此，考慮到過濾時(shí)間這個(gè)因素，一般選擇洗糟水溫度控制為78 ℃，這時(shí)麥汁黏度降低，流動(dòng)阻力相對(duì)減小，流速加快，容易過濾。同時(shí)，當(dāng)洗糟水溫度控制為78 ℃時(shí)，所有的生物酶都停止了催化作用，可使麥汁中各種糖的比例保持穩(wěn)定。但如果溫度持續(xù)上升，超過80 ℃后，麥麩中的大量單寧會(huì)被溶解出來，導(dǎo)致麥汁味道苦澀、口感不佳。為確保未被溶解的淀粉從麥糟中洗脫出來，需控制洗糟，結(jié)果見表6。對(duì)麥汁進(jìn)行分析檢測(cè)，結(jié)果見表7。

表6 第一麥汁、第三洗糟麥汁和混合麥汁的組成

表7 麥汁制備過程中濃度的變化

由表6、表7可知，當(dāng)麥汁過濾初期，由麥汁中雜質(zhì)構(gòu)成的麥芽床結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，有大的縫隙，使麥汁中的一些雜質(zhì)隨麥汁一起帶出，使第一麥汁的浸出物較高，麥汁澄清度不高，但洗糟次數(shù)增多，麥汁中的雜質(zhì)不斷在麥芽床層堆積，形成較厚的麥芽床層后，很多雜質(zhì)被床層截流下來，第三洗糟麥汁的浸出物明顯降低，麥汁越來越清，但過度洗糟會(huì)將麥糟中的多酚等沖洗進(jìn)麥汁中，影響麥汁的品質(zhì)。通過3次洗糟后可測(cè)得混合麥汁的濃度為13.10左右，接近定型麥汁，若再增加洗糟次數(shù)，將會(huì)直接影響麥汁濃度，因此洗糟次數(shù)確定為3次。

通過對(duì)工坊啤酒麥汁制備過程的研究，優(yōu)化了麥汁制備中的蛋白質(zhì)休止溫度和時(shí)間、糖化溫度和時(shí)間、洗糟程度。在以上糖化工藝的條件下釀造工坊啤酒，并對(duì)原工藝和新工藝的發(fā)酵度進(jìn)行比較，結(jié)果如表8所示。

表8 不同糖化工藝發(fā)酵度對(duì)照

由表8可看出，將蛋白質(zhì)休止為45 ℃、60 min優(yōu)化成52 ℃、40 min；糖化一段法70 ℃、80 min優(yōu)化成糖化二段法，分別為62 ℃、40 min和72 ℃、15 min，采用78 ℃洗糟水洗滌3次而得到的麥汁所釀造的工坊啤酒發(fā)酵度明顯上升。

3 結(jié)論

麥汁是發(fā)酵的前提，是工坊啤酒的基礎(chǔ)，麥汁的質(zhì)量直接影響工坊啤酒的品質(zhì)。麥汁制備的過程主要包括原料的粉碎、糊化、糖化、麥汁過濾和煮沸等過程。寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院所研究的工坊啤酒由于采用的原料好，不添加輔料，因此此次麥汁研究主要從蛋白質(zhì)休止、糖化和洗糟3個(gè)方面進(jìn)行研究。根據(jù)分解蛋白質(zhì)分子的酶的最佳溫度，選取45 ℃、52 ℃、55 ℃ 3個(gè)蛋白質(zhì)休止溫度，20 min、40 min、60 min 3個(gè)蛋白質(zhì)休止時(shí)間，通過分析制得麥汁的總氮含量、多酚、濁度等指標(biāo)，得到最佳蛋白質(zhì)休止時(shí)間為 52 ℃、40 min。根據(jù)淀粉水解酶的最適溫度和產(chǎn)物不同，選取55 ℃、60 ℃、62 ℃、68 ℃、72 ℃和75 ℃ 6個(gè)不同溫度糖化溫度，選出糖化溫度后改變糖化時(shí)間，最終得到麥汁的糖化溫度采用兩段式溫度，分別為62 ℃、40 min和72 ℃、15 min，在此溫度下糖化時(shí)間短且酵母菌在糖化液培養(yǎng)基上生長良好。麥汁濁度越低，啤酒的品質(zhì)也越好，且在過濾的麥渣中有未被溶解的淀粉需通過洗糟水從麥糟中洗脫出來，考慮麥汁在過濾過程中的洗糟次數(shù)和時(shí)間，采用78 ℃洗糟水洗滌3次得到的麥汁效果最佳。