糖化过程对啤酒酿造的影响

糖化过程对啤酒酿造的影响

摘要：

对二次煮出糖化法（方法A）和一次煮出糖化法（方法B）对啤酒发酵的影响进行了对比。这些实验以工业化的形式用了相同的原料（麦芽和少量的玉米为辅料）。在麦芽和啤酒的高重力系统下对糖化的方法A和方法B进行了评价。对麦汁和啤酒的分析参数和生产的经济方面（产量、啤酒的质量、时间和能量）进行了讨论。结果表明，啤酒的质量没有相当大的差异，而显著的差异是麦汁发酵糖的组成情况。其中在转化酒精的发酵过程中，方法B可以使麦汁发酵的含糖量高，因此，它在相同的质量下可以获得较高的啤酒产量，同时节省了时间和能量。

关键词：糖化浆化输注麦芽啤酒啤酒产量

引言：

糖化是酿造过程中的重要一步，它影响生产啤酒的类型和质量。糖化的目的是生产一种麦芽含有适量的发酵糖、酵母营养成分和风味化合物。最终的麦汁成分取决于所采用的温度-时间曲线，其中的改变是根据成品啤酒的类型和质量。选择合适的温度-时间曲线的目的是生产所需求性质的麦汁［1］。在特定的温度下糖化对于诱导某些酶的变化是非常重要的。

糖化步骤：

1.直接溶解物质于水中

2.一系列的物质溶解后伴随着的酶水解对于啤酒的类型和性质很重要

3.溶解物质的分离

酿造过程中，酶作用的结果是将大分子分解成酵母生长和发酵所需的小分子。实际上，淀粉分解成很容易转化成酒精成分的发酵糖。参与水解物质的这些酶包括：淀粉酶、蛋白酶、肽酶、葡萄糖苷酶、磷酸化酶。控制这些酶活性的主要因素有：温度、PH值、时间、麦汁浓度［2］。淀粉水解酶的热稳定性对糖化过程中糖的产量是非常关键的。实际上，糖化温度曲线是使淀粉糊化高效水解所需的温度和这些酶热失活率的速率之间的平衡［3］。两个主要的消耗淀粉酶从麦芽、α-淀粉酶、β-淀粉酶中释放出来。β-淀粉酶的最大活性温度是在60-65℃，而65–70 °C是α-淀粉酶操作所需要的温度［4,5］。α-淀粉酶，通过把长链分子分割成可以被β-淀粉酶进攻的短链分子（例如，部分发酵的多糖组分、糊精、三糖麦芽）可以迅速的分解可溶性和不溶性的淀粉。在足够长的静置时间下，α-淀粉酶可以把所有的糊精转换成麦芽糖、葡萄糖、极小链的糊精。然而，用更快作用的β-淀粉酶使淀粉转化是更加有效的。因为β-淀粉酶在同一时间内从淀粉链中分割二糖，所以β-淀粉酶比α-淀粉酶的选择性更高。β-

淀粉酶开始相继从大分子糊精非还原末端消除麦芽糖单元。它产生最常见的糖：麦芽糖。总而言之，α-淀粉酶和β-淀粉酶只有将可用淀粉的60–80%转化成可发酵糖的能力。蛋白酶由酶组成，通过打破蛋白质间的肽键减少高分子量蛋白质，形成简单氨基酸成分。蛋白质和肽是属于这一组织中的主要酶。其余的蛋白质是减少在混合物中的高分子质量蛋白质的总长度，这将对低分子质量蛋白质造成起沫不稳定和烟雾［5,6］。

糖化方法可分为两大类：浸出糖化和煮出糖化。浸出糖化法最常联系到生产麦芽酒和烈性黑啤酒，但是它也被一些啤酒制造商成功的应用。作为优化后的或者酶活性弱得麦芽，煮出糖化很大程度上的发展被应用于啤酒的大规模生产。在这个系统中，糖化（即煎煮）的一部分，沸腾已经被移除，然后，提高温度返回到主要的糖化过程中。煮出糖化包括一次,二次,三次煮出步骤，同时给出了一次,二次,三次煮出糖化的初始阶段［6］。

在这篇论文中对酿造过程中的二次煮出糖化法（方法A）和一次煮出法（方法B）结果进行了比较。一般来说，为了获得最佳的产量和质量结果，方法A和方法B适用于不同的原料组成。

对方法A和方法B在麦汁的组成和啤酒质量上，从化学和经济学的观点上的影响进行了评价。通过测定PH值、碳水化合物、多酚类物质和总可溶性氮分析了麦芽和相对啤酒的样品。

材料和方法

麦汁和啤酒生产

在意大利的啤酒工厂进行了大规模的工业化糖化实验。这个工厂在意大利是最新、最现代化的工厂之一。所有的操作都是用现代化技术完成的，并由控制室的技术人员全天24小时监督。全年的生产能力约为1000,000百升。用方法A和方法B在高重力系统下生产啤酒。所用的糖化液的总体积是400百升。

在麦汁冷却后和酵母投放前进行抽样工作，在酒瓶包装之后对啤酒样品进行检查。为了阻止微生物的生长，将叠氮化钠（NaN3，10毫克/毫升）添加到麦汁样品中。用方法A和方法B的三个工业化实验用17柏拉图温度（°P）的麦汁和5%酒精度的啤酒进行。

糖化方法A

简单的说，谷物用52°C的热水冲洗。第一次煮出是除去39%的混合物，到一个单独的容器里加热到78°C，返回到主糊状物中保持65°C。第二次煮出是除去40%的糊状物，其中18分钟达到沸点，并在此温度下保持5分钟，当返回到主糊状物中时在10分钟内将温度有65°C升高到72°C。这个糊状物在72°C保持35分钟。之后在10分钟之内把温度提高到76°C。这个糊状物在76°C仅保持一分钟（图1）。

图1 在二次煮出方法中温度时间图

糖化方法B

第一阶段糖化煮出方法的制定同方法A 中的一样。在此之后，通过总质量制定温度时间，在65°C,72°C,76°C分别持续10分钟,20分钟,1分钟（图2）。

图2 在一次煮出法中的温度-时间图

麦汁和啤酒的分析

进行了三个工业化的实验，每一次分析都做了两次，因此报告中的数据是六个数的平均值。

PH值

PH的测量是使用PH计。麦汁的PH值可以直接测量，而啤酒在分析之前需脱气。

总的碳水化合物

总碳水化合物的含量通过菲林方法测定［7］。50毫升稀麦汁或啤酒样品用5M盐酸在80°C保持30分钟水解，可使低聚糖转化为葡萄糖，然后将菲林试剂滴定到水解样品中，以确定总的碳水化合物的含量。

发酵碳水化合物的概况

对所有的发酵低聚碳水化合物（果糖，葡萄糖，蔗糖，麦芽糖）进行了定量评价。

重复性好、灵敏度高的所有碳水化合物采用氨基键合硅胶柱，水/乙腈梯度洗脱图，在室温下用蒸发光闪射检测器（ELSD）以及一个简单的样品制备保持40分钟［8］。

道达尔和非单宁多酚

茶多酚（TP）的总计含量通过辛格尔顿方法确定［9］。非多分单宁（NTP）是根据Montedoro和凡托齐法［10］在脱气啤酒和麦芽汁中加水以1:2的比例稀释测定的。

总可溶性氮

麦汁和啤酒中可溶性氮含量的测定是用凯氏定氮法。