工坊啤酒麥汁制備的優化研究

方 卉

（寧夏工商職業技術學院，寧夏銀川 750021）

工坊啤酒以其口感柔和、味覺穩定、色澤鮮亮、泡沫顏色潔白和質感細膩等高品質因素被越來越多的消費者認可。麥汁是發酵的主要前提和基礎，其對于釀造高品質工坊啤酒的作用至關重要。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，可選用全麥芽，不使用玉米、大米等輔料，同時在工坊啤酒麥汁制備環節省去了糊化過程。因此，通過優化糖化、過濾等過程的參數來釀造高品質的麥汁，可為釀造口感和品質更好的工坊啤酒奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

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

1.2 麥汁的制備方法

取麥芽50 g，在EBC標準磨上粉碎后放入糖化杯中，在投料溫度下加入200 mL水，用水浴鍋保溫進行蛋白質休止，并在蛋白質休止過程中不斷攪拌。保溫后以1 ℃/min的速度進行水浴升溫對麥汁進行糖化，此時向杯內加入100 mL 70 ℃的水保溫。取出一滴麥汁，用碘液進行檢測，觀察顏色，每5 min進行一次，直至無碘液反應為止。糖化過程結束后，將麥汁急速冷卻到室溫，加水使內容物為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 結果與分析

2.1 蛋白質休止條件的確定

要釀制一定適口性、泡持性和非生物穩定性的工坊啤酒，需將高、中、低級蛋白質分解產物的比例控制在合理范圍內，因此蛋白質休止至關重要。根據隆丁區分法，檢測麥汁的各項指標，優化蛋白質休止溫度、時間。

2.1.1 蛋白質休止溫度的確定

分解蛋白質分子的酶有內肽酶、羧肽酶、氨肽酶和二肽酶，各類蛋白酶的作用溫度略有差別，其中內肽酶最佳作用溫度為50～60 ℃，在80 ℃會失活；羧肽酶最佳作用溫度同樣為50～60 ℃，當溫度達到70 ℃會失活；氨肽酶最佳作用溫度為40～45 ℃， 在50 ℃以上會失活；二肽酶最佳作用溫度為40～ 50 ℃，在50 ℃以上同樣會失活[3]。由于工坊啤酒采用麥芽品質較好的澳麥，含有足夠的可溶性氮和α-氨基氮，因此在糖化時應限制蛋白質分解，避免麥芽中的分子肽類被分解而形成α-氨基氮。將蛋白質休止溫度分別設定為45 ℃、52 ℃、55 ℃，根據麥汁制備的實驗方法，在蛋白質休止過程中分別保持30 min，根據隆丁區分法，得到工坊啤酒的最佳蛋白質休止溫度，實驗結果見表1。

表1 不同的蛋白質休止溫度的確定

從實驗結果可以看出，隨著蛋白質休止溫度的升高，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。當采用休止溫度為45 ℃時，蛋白質過度分解，高分子氮偏低，會導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薄；52 ℃時，蛋白質區分比例較為合理，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，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]。根據以上分析，52 ℃為最適宜工坊啤酒的蛋白質休止溫度。

2.1.2 蛋白質休止時間的確定

根據前面所述的實驗方法，在蛋白質休止溫度52 ℃下，調整蛋白質的休止時間，分別保持 20 min、40 min、60 min，根據麥汁制備的實驗方法制作成品麥汁，根據隆丁區分法，得到工坊啤酒的最佳蛋白質休止時間，見表2。

本實驗所選擇的澳麥溶解度較好，由表2可知，雖然蛋白質休止時間延長，麥芽中的總氮溶解變化不大，但α-氨基氮隨著時間延長而增加。從隆丁區分看出，在20 min下蛋白質休止時間稍短，蛋白質分解不足，高分子氮含量偏高，產生的低分子氮含量偏低，影響酵母的繁殖和發酵；在60 min下，蛋白質分解過度，導致高、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休止時間。

表2 不同的蛋白質休止時間的確定

2.2 糖化條件的確定

2.2.1 糖化溫度的確定

糖化過程中應嚴格控制溫度、保溫時間等參數，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。本試驗采用55 ℃、60 ℃、 62 ℃、68 ℃、72 ℃和75 ℃ 6個不同溫度進行糖化試驗并比較，從而確定糖化溫度，實驗結果見表4。

表3 淀粉水解酶的適宜條件

表4 不同糖化溫度對發酵度的影響

糖化溫度主要由淀粉酶的適宜溫度決定。由表4可知，當加熱從55 ℃上升到62 ℃時，由于β-淀粉酶活性增加，淀粉水解加快，使發酵度提高。當糖化溫度高于68 ℃并繼續升高后，由于β-淀粉酶活性下降直至失活，發酵度降低。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充分發揮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。當溫度上升到75℃時，發酵度過低，因此分段糖化的第二段溫度為72℃。采用62 ℃左右的糖化溫度，可最大限度發揮β-淀粉酶的作用，形成較多的可發酵性糖，獲得較高的發酵度。采用72 ℃左右的糖化溫度，有利于發揮α-淀粉酶的作用，但低分子糊精含量增多，可發酵性糖含量降低，發酵度降低。為了工坊啤酒的質量和口感，根據α-淀粉酶和β-淀粉酶對溫度的要求，糖化鍋分段升溫，分別為62 ℃和72 ℃。

2.2.2 糖化時間的確定

根據前面所述的實驗方法，在糖化溫度62 ℃和72 ℃下，分別調整糖化時間，考慮到α-淀粉酶和β-淀粉酶不同的分解情況，62 ℃時分別保持20 min、40 min、60 min，72 ℃時分別保持10 min、15 min、20 min，進行麥汁制備，并確定麥汁糖化時間，實驗結果見表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，從而獲得較高的發酵度。在60 min達到最大，但若選用優質大麥芽，時間過長，會引起麥芽溶解過度，因此選擇40 min；在糖化第二階段，α-淀粉酶起作用，繼續水解大分子淀粉變成糊精，在15 min時DE值達到最大。因此，可糖化時間確定為62 ℃，40 min和72 ℃，15 min。

表5 不同糖化時間對麥芽糖化的影響

2.3 洗糟程度的控制

麥汁濁度越低，啤酒的品質越好，因此需要增加麥汁在過濾過程中的回流次數和時間，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。當加入的洗糟水溫度低時，可使啤酒更新鮮，但洗糟水溫度過低會使黏度升高，導致麥汁在過濾過程中的內摩擦力增大，進而減慢麥汁的流動速度，增加過濾時間。一旦過濾時間過長，將增加麥糟在麥汁中的停留時間，影響啤酒的色澤、口感。因此，考慮到過濾時間這個因素，一般選擇洗糟水溫度控制為78 ℃，這時麥汁黏度降低，流動阻力相對減小，流速加快，容易過濾。同時，當洗糟水溫度控制為78 ℃時，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定。但如果溫度持續上升，超過80 ℃后，麥麩中的大量單寧會被溶解出來，導致麥汁味道苦澀、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，結果見表6。對麥汁進行分析檢測，結果見表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，當麥汁過濾初期，由麥汁中雜質構成的麥芽床結構不穩定，有大的縫隙，使麥汁中的一些雜質隨麥汁一起帶出，使第一麥汁的浸出物較高，麥汁澄清度不高，但洗糟次數增多，麥汁中的雜質不斷在麥芽床層堆積，形成較厚的麥芽床層后，很多雜質被床層截流下來，第三洗糟麥汁的浸出物明顯降低，麥汁越來越清，但過度洗糟會將麥糟中的多酚等沖洗進麥汁中，影響麥汁的品質。通過3次洗糟后可測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，將會直接影響麥汁濃度，因此洗糟次數確定為3次。

通過對工坊啤酒麥汁制備過程的研究，優化了麥汁制備中的蛋白質休止溫度和時間、糖化溫度和時間、洗糟程度。在以上糖化工藝的條件下釀造工坊啤酒，并對原工藝和新工藝的發酵度進行比較，結果如表8所示。

表8 不同糖化工藝發酵度對照

由表8可看出，將蛋白質休止為45 ℃、60 min優化成52 ℃、40 min；糖化一段法70 ℃、80 min優化成糖化二段法，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酵度明顯上升。

3 結論

麥汁是發酵的前提，是工坊啤酒的基礎，麥汁的質量直接影響工坊啤酒的品質。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。寧夏工商職業技術學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休止、糖化和洗糟3個方面進行研究。根據分解蛋白質分子的酶的最佳溫度，選取45 ℃、52 ℃、55 ℃ 3個蛋白質休止溫度，20 min、40 min、60 min 3個蛋白質休止時間，通過分析制得麥汁的總氮含量、多酚、濁度等指標，得到最佳蛋白質休止時間為 52 ℃、40 min。根據淀粉水解酶的最適溫度和產物不同，選取55 ℃、60 ℃、62 ℃、68 ℃、72 ℃和75 ℃ 6個不同溫度糖化溫度，選出糖化溫度后改變糖化時間，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，在此溫度下糖化時間短且酵母菌在糖化液培養基上生長良好。麥汁濁度越低，啤酒的品質也越好，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和時間，采用78 ℃洗糟水洗滌3次得到的麥汁效果最佳。