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過粉碎、調漿、糖化、過濾、濃縮后制得的一種用于啤酒加工的工業原料，因其具有天然健康、經濟價值較高等優勢，故被廣泛應用于食品和飲料的生產中。

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

1 實驗材料、設備和方法

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，根據實驗方案加入酶制劑，設定pH值、溫度，酶解時間90分鐘。酶解結束后需冷卻過濾，濾液加熱后冷卻，開始出現絮凝沉淀，放入4℃冷庫中沉降15h，待沉降完全后轉移至200mL量筒中靜置穩定分層，再取部分樣品至離心機中以5000r/min離心5min，取上清液測量相應理化指標。

2 酶法澄清單因素試驗及數據分析

2.1 溫度對酶制劑澄清效果的單因素試驗及數據分析

2.1.1 中性蛋白酶試驗數據

溫度：25、30、35、40、45、50、55、60、65℃，對應濁度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，經中性蛋白酶作用后的麥芽汁濁度有所下降，經統計分析，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據

溫 度：40、45、50、55、60、65、70、75、80、85℃，對應濁度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，經真菌木聚糖酶作用后的麥芽汁濁度有所下降，經統計分析，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-淀粉酶試驗數據

溫度：30、35、40、45、50、55、60、65、70℃，對應濁度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α-淀粉酶作用后的樣品濁度有所下降，經統計分析，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

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，對應濁度FUN為158、142、121、63、75。以上數據可知，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值繼續上升時，濁度升高。中性蛋白酶活性在pH值6.0～7.5區間較好，根據實驗結果作用于麥芽汁時，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，對應濁度FUN為108、98、71、58、65、86、90。由以上數據可知，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值繼續上升時，濁度升高。真菌木聚糖酶活性在pH值5.0～5.5區間較好，根據實驗結果作用于麥芽汁時，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，對應濁度FUN為97、95、92、90、90、92、94。由以上數據可知，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值繼續上升時，濁度升高。α-淀粉酶活性在pH值5.0～6.0區間較好，根據實驗結果作用于麥芽汁時，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

設定溫度42℃，pH值6.0，添加量0、0.02%、0.05%、0.10%、0.20%、0.50%，對應濁度FUN為60.23、26.60、25、39.83、50.63、39.87。由以上數據可知，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

設定溫度71℃、pH值5.0，添加量0、0.03%、0.05%、0.06%、0.30%、0.50%，對應濁度FUN為95.4、65.2、51.36、57.84、79.35、73.45。由以上數據可知，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

設定溫度55℃，pH值5.5，添加量0、0.03%、0.05%、0.06%、0.30%、0.60%， 對 應 濁 度FUN為109.24、105.35、101.86、102.25、107.53、107.01。由以上數據可知，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%時達到最優澄清效果，濁度降幅為6.76%。

表1 蛋白酶、真菌木聚糖酶聯合作用澄清效果正交試驗結果及分析

2.3.4 小結

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。在達到最優效果的添加量水平之后，繼續增加3種酶的劑量后均出現濁度回升現象，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合作用澄清效果的正交試驗及數據分析

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合作用時的最佳工藝參數，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數據分析可知，中性蛋白酶與真菌木聚糖酶聯合使用相比單獨使用可明顯提高麥芽汁澄清效率，最佳濁度結果對應條件為：蛋白酶添加量0.05%、真菌木聚糖酶添加量0.045%、pH值5.4。

4 結論

本實驗主要通過酶法來實現啤酒麥芽汁的澄清，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%時達到最優澄清效果，實現濁度降幅58.49%；真菌木聚糖酶在溫度71℃、pH值5.0、添加量0.05%時達到最優澄清效果，實現濁度降幅46.16%；α-淀粉酶在溫度55℃、pH值5.5、添加量0.05%時達到最優澄清效果，實現濁度降幅6.76%。正交試驗結果表明，中性蛋白酶與真菌木聚糖酶聯合使用時的最佳工藝參數為：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用工業具有一定的實際指導意義。