新型燕麥啤酒的研究開發

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

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適合市場需要的啤酒，在生產上處理好工藝質量的難點。研究發現，如果燕麥的比例達到50%或者以上，在糖化生產的工藝階段，很難正常進行麥汁的分離。當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。經過優化，采用30%的燕麥添加比例，添加酶制劑A為1.5 g/kg未發芽燕麥時，啤酒的品質、口感均好于采用全麥發酵產的啤酒。

可加工性； 工藝； 優化； 口感

現代研究資料表明，燕麥在營養價值上所具有的潛力是值得食品行業的工程技術人員認真探究的。其實，早在中世紀，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，當大麥應用于啤酒釀造后，在質量的穩定性、產品的感官等方面都比較符合釀酒師的預期。但是，越來越多的文獻表明，燕麥對于麩質過敏的人群來講是非常有意義的一種谷物，因為大多數麩質過敏的成年人群對于燕麥是可以接受的。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。從理化指標的對比來看，燕麥在蛋白質的構成上與大麥并無明顯的不同。兩者之間的區別見表1[1]。

大麥通常作為主要原料使用的話，啤酒的生產總是需要經過糖化的階段，這個階段主要是利用酶進行相關的生物化學反應產生所需的物質，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，分析燕麥發芽后指標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，則體現了燕麥麥芽在工業化規模的應用上需要更加系統地界定這些指標。

表1 燕麥和大麥芽質量指標對比分析表

表2 燕麥芽的特性指標

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麥芽公司生產，國產麥芽（西北）。

燕麥：國產，產地為內蒙古自治區。

酒花：甘肅產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、甲醇等均為國產分析純，其余試劑均為實驗室常用國產分析純化學試劑。

采用60%的乙酸溶解0.33 g硫代巴比妥酸，最后定容到100 mL，該溶液現配現用。

1.2.2 主要儀器

Angilent氣相色譜儀；7890721型分光光度計，FOSS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備；500 L實驗設備，公司研發中心自備。

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；糖化麥汁都統一到12度。

1.3.1 糖化方法

結合研發實際條件和燕麥的數據，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 發酵方法

作為淺色啤酒的釀造，結合酵母HQP03自身的特點，發酵工藝見圖2。

圖2 發酵工藝曲線

2 結果與分析

2.1 不同燕麥添加比例對于糖化工藝和麥汁質量的影響

采用燕麥作為輔助原料，由于其沒有經過發芽，所以對糖化的影響會變得比較復雜。

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)

燕麥因為沒有發芽，所以隨著添加比例的增加，麥汁的黏度也呈現了升高的趨勢。表3中的工藝開始和結束即指該工藝節點的開始和結束時的參數。首先，在蛋白酶和細胞溶解酶作用下，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。在上述的各個參數中，燕麥的添加比例低于20%，表明糖化過程是完全正常的。當超過了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

因為未發芽的燕麥的蛋白質和氨基酸含量和大麥芽有區別，所以當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數據可以看出，隨著未發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的麥汁的FAN含量在355 mg/L，一直降至40%的未發芽的燕麥所生產的麥汁的FAN含量只有215 mg/L的水平。當使用20%未發芽的燕麥來代替大麥芽時，這種FAN的損失幾乎都是發生在當糖化溫度升到65℃和在此溫度下的相關工藝結束時。從化學的組分來講，或許和燕麥中的高脂肪含量有關系。數據結果表明，在麥汁的生產過程中，麥汁中的脂肪和蛋白質化合物之間會發生反應，該反應和麥汁生產過程中的美拉德反應有關，美拉德反應生成了類黑精這一類的物質[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后麥汁中類黑精的形成造成色度的提高，這些美拉德反應和這個階段的FAN的形成有直接關系。通常來講，發生在糖化階段的非酶褐變反應隨著麥汁的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內切酶和脂肪酶等，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，如果要想達到該推薦標準濃度的含量，當采用20%的未發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纖維二糖、昆布二糖。β-葡聚糖內切酶在60℃時不具備生物學活性。這就非常好地說明了在糖化過程中，當糖化升溫到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時間里，β-葡聚糖的含量也是逐步升高的。

當未發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，在細胞分解酶和蛋白質水解酶的作用下，麥汁的β-葡聚糖含量降低顯著。當加熱到65℃時，麥汁中的組分會發生比較明顯的變化，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酵質量和發酵液口味的影響

麥汁組分的改變，通常會對發酵質量帶來影響。

2.2.1 不同的燕麥添加比例對于雙乙酰還原的影響

雙乙酰是衡量發酵進程的一個重要指標，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，結果見表4。

由表4數據可以看出，采用燕麥作為輔料進行啤酒釀造，對于啤酒發酵過程中雙乙酰的還原沒有明顯的影響，發酵正常進行。

2.2.2 不同的燕麥添加比例對酵母數量的影響

對于發酵過程影響因素比較大的還有啤酒酵母數量，為了考察不同的燕麥添加比例對于啤酒酵母數量的影響，對酵母細胞數量的變化做了相應研究，結果見表5。

2.3 采用不同燕麥添加比例對于成品質量的影響

燕麥的添加，因為蛋白質、多酚等指標都和大麥不同，所以對產品的最終質量也會帶來相應的影響。

2.3.1 不同燕麥添加比例對啤酒膠體穩定性的影響

作為考察的重點，對添加燕麥后啤酒的非生物穩定性進行研究。產品的強制循環實驗數據見表6。

根據相關標準，當燕麥添加比例低于30%時，對于啤酒非生物穩定性沒有影響。

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鍵的，公司品評小組暗評的結果見表7。

從評價的結果看，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的影響

表6 不同的燕麥添加比例對于循環試驗的影響

2.3.3 不同燕麥添加比例對啤酒風味的影響

對于啤酒風味指標的分析，能從另外一方面描述燕麥對于啤酒質量的影響。結果見表8。

從表8的數據可以看出，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味的影響 (mg/L)

3 結論

從研究結果來看，當未發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%的未發芽的燕麥可以進行正常的釀造生產，同時為啤酒帶來口感的改變，可為新品開發帶來比較現實的意義。

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酵動力學的影響展開研究。

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品質的影響[J].食品科學,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.燕麥發芽過程中淀粉及其相關酶活性的動態變化[J].中國糧油學報,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，工學碩士，高級工程師。

優先數字出版時間：2017-10-12；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20171012.1544.002.html。