6小麦和小麦芽在啤酒生产中的应用(王海明)

浸麦
1. 小麦与大麦的主要区别在于小麦没有麦皮， 薄的谷皮层允许水分非常快速地进出谷粒， 因而小麦吸水快，浸麦时间必须缩短，否则 小麦会变成糊状，过度浸麦会使小麦生长滞 后而影响发芽，小麦浸麦时间较大麦芽缩短 三分之一。 2. 浸麦度达到37~38%后，就结束浸麦，然后在 发芽时将水分升至44~46%。
小麦和小麦芽在啤酒生产中的应用
王海明 无锡 2009-4-27
报告内容
一． 小麦概况·················03 ················· ················ 二． 小麦与大麦的不同············ ··········· 16 ··········· 三． 小麦芽生产················ ··············· 29 ··············· 四． 小麦芽酿造特性·············35 ············· ············ 五． 使用小麦芽带来的问题及解决方案·· 41 ·· ·· 六． 未发芽小麦用于啤酒生产········ ······· 54 ······· 七． 质量变化·················70 ················· ················ 八． 经济效益分析·············· 76 ·············· ··············
纤维二糖酶 -1,4-1,4-1,4-1,4-
葡萄糖
-1,3
β-葡萄糖苷酶
Endo-β-1,3(4)-葡聚糖酶
内切葡聚糖酶 (β-葡聚糖酶,纤维素酶）
戊聚糖
• • • • • 整麦中戊聚糖含量为8-9% 戊聚糖是戊糖、D-木糖和L-阿拉伯糖组成的多糖 存在于胚乳和糊粉层细胞壁 分子式为（C5H8O4）n 制麦过程中，不溶性的阿拉伯木聚糖被部分降解，麦 芽中可溶性阿拉伯木聚糖含量是大麦中的两倍 • 阿拉伯木聚糖可以被降解为阿拉伯聚糖和木聚糖，可 以进一步降解为阿拉伯糖和木糖
特性4－糖化力高
• 优点：
– 可协助糖化，减少酶制剂用量 – 可以提高辅料比例
特性5－戊聚糖含量高
• 缺点：
– 糖化醪粘度高，影响过滤 – 需添加戊聚糖酶
五、使用小麦芽的问题&解决方案
1、糖化和过滤困难 2、酵母不易沉降 3、啤酒过滤困难 4、冷稳定性差 5、pH值偏低
1、糖化和过滤问题
1. 2. 3. 由于小麦芽蛋白质、戊聚糖含量较高，添加小麦芽，通常醪液 粘稠、过滤缓慢。 由于小麦麦芽比大麦麦芽硬而且粉状物少，如果小麦麦芽粉碎 得比大麦麦芽更细时，实际浸出率增加，但较细的粒子会增加 过滤问题。 在50-52℃下短时间的蛋白质休止能有助于过滤，通过降解一些 高分子量的蛋白质而不会降低泡沫性能，添加中性蛋白酶也有 助于蛋白质分解。高温糖化对降低麦汁的粘度有利，糖化过程 中添加适量的戊聚糖酶或木聚糖酶，有助于戊聚糖的降解，从 而降低糖化醪液的粘度，有利于麦汁过滤。 因为小麦没有皮壳，多酚含量低，洗糟水温可以提高至80℃， 来降低麦汁的粘度，但是洗糟用水要进行酸化。
200-280
76-78
150-180
小麦芽
4-6
8-12
46-50
120-150
83-85
160-180
四、小麦芽的酿造特性
特性1－蛋白质含量高
• 优点：
– 小麦糖蛋白含量较高，有助于啤酒的泡沫持久
• 缺点：
– 难溶解，糖化过程要加强蛋白质的分解 – 小麦蛋白质中的谷蛋白可引起大量的混浊，造成麦 汁混浊 – 啤酒的稳定性较差
⑹小麦的纤维素
• 纤维素是一种多糖类化合物。 • 纤维素和半纤维素是小麦籽粒细胞壁的主要成 份，约为籽粒干物质总量的2.3-3.7% • 纤维素在胚乳、胚芽和麦麸中分别占0.3%、 16.8%和35.2% • 半纤维素在胚乳、胚芽和麦麸中分别占2.4%、 15.3%和43.1%
⑺小麦的游离糖 • 单糖类：葡萄糖、果糖、半乳糖 • 二糖类：蔗糖、蜜二糖、麦芽糖和棉籽 糖 • 多糖类：葡果聚糖、葡二果聚糖等
发芽
4. 为了防止缠根，在发芽过程中要经常翻麦， 但是小麦没有皮壳，叶芽暴露在麦粒外容易 断裂，当叶芽破坏以后，溶解就会停止，因 此在小麦制麦过程中要特别小心。 5. 小麦蛋白质丰富，发热量高，麦层通风不好， 麦层不宜过厚。 6. 小麦发芽温度比大麦要低一些，但在发芽最 后一天，为促进细胞壁溶解，发芽温度可升 至17~20℃。
(8)小麦中的酶
• 淀粉酶 – α淀粉酶量较低，发芽时活性提高 – β淀粉酶以游离或结合形式存在，发芽时结 合的或非活性β淀粉酶变为活性的。 • 蛋白酶 – 发芽时蛋白酶活性增加。 – 外肽酶水解产生氨基酸；内肽酶产生多肽。
• 细胞溶解酶 – 发芽时产生，当作用于细胞壁和淀粉颗粒内的葡聚 糖、戊聚糖和多糖-蛋白复合物时，它们包括内- β葡聚糖酶和外- β-葡聚糖酶以及戊聚糖酶，它们的作 用使得淀粉酶和蛋白酶能进入胚乳细胞，分别水解 淀粉和蛋白质。 • 酯酶 – 脂肪酸变化归因于酯酶的活性作用
4.
5. 6.
7.
由于小麦芽缺少皮壳，所以随着小麦芽用量的加大， 过滤介质减少，过滤可能存在问题，使用压滤机可 以解决这一问题。 实际上，随着小麦芽用量的增加，相同料量的情况 下，糟层变得更薄，同时也变得更加“实在”，通 透性下降。我们在试验过程中发现，经过此过滤层 的麦汁也有比较好的清亮度，问题在于过滤阻力大， 一次过滤数量少。针对此问题，我们加大了过滤槽 的直径，使糟层变得更薄一点，同时采用微负压过 滤，将过滤时间控制到与使用大麦芽相似。目前， 在普通酒完全不使用大麦芽的情况下，使用过滤槽 过滤，总时间可以控制在120分钟以内。 对过滤槽进行改造，头道麦汁采用直接抽取上清液， 效果非常好。平稳抽取上清液，麦汁更清亮，时间 更短。
12.1
12.1
16.1
16.3
19.0
相同的品种，生长地域纬度越高，小麦蛋白质含量也越 高，因此，宜选择南方地区小麦。
⑸小麦淀粉 • 淀粉占小麦籽粒重的57-67%，占面粉重 的67%，占胚乳质量的70% • 小麦淀粉中，直链淀粉约占1/4，支链淀 粉占3/4。用热水处理，可溶部分为直链 淀粉，不溶部分为支链淀粉 • 小麦淀粉的糊化温度59-64℃
特性2－小麦芽无皮壳
• 优点：
– 小麦的无水浸出率高，比麦芽高5% – 小麦虽无皮壳，但有种皮，不容易氧化，作 为辅料比大米更易于保存
• 缺点：
– 由于缺少皮壳作为过滤介质，糖化醪的过滤 性能较差。
特性3－多酚含量低
• 优点：
– 小麦芽花色苷只有麦芽的30~50%，多酚的 处理费用低 – 延长或过热的洗糟对浸出皮壳风味物质的危 险性较小
15.04
0
25.12
9.74
2.46
6.32
糊粉层
6.54
53.16
8.16
0
6.82
15.64
6.41
13.93
果皮种皮
8.93
10.56
7.46
0
2.59
51.43
23.73
4.78
⑵小麦蛋白质的基本组成
种类 清蛋白 球蛋白 醇溶蛋白 溶解性 溶于水 溶于稀盐酸 溶于醇溶液 相对含量 功能 参与代谢的各种酶 参与代谢的各种酶 决定面团延展性 主要存在部位 胚、糊粉层、少部分在 胚乳 胚、糊粉层、少部分在 胚乳 胚乳
不同谷物中阿拉伯木聚糖的含量（％干物质）
项目
小麦
麦麸
大麦
裸麦 黑小麦 高梁
玉米
大米
米糠
WEAX WUAX
1.8
1.1
0.8
3.4
1.3
0.1
0.1
T
0.2
6.3
20.8
7.1
5.5
9.5
2.0
5.1
0.2
8.3
戊聚糖的化学结构
• 组成：L－阿拉伯糖和D－木糖 • 主链：以β－1,4键连接的D－吡喃木糖 • 分支：L－呋喃阿拉伯糖连接在木糖残基的O-2 或O-3上，分支存在于：
• 植酸酶 – 减少植酸量 • 氧化酶 – 脂肪氧化酶、酚氧化酶、过氧化物酶
3、啤酒酿造用小麦的选择
• 蛋白质含量低：
– 软质 – 白皮 – 冬小麦
二、小麦与大麦的不同
1、蛋白质组成
2、胚乳细胞壁
3、β-葡聚糖和戊聚糖
生长中的大麦和小麦
收获后的大麦和小麦
• 小麦没有皮壳，只有种皮
– 缺少介质，影响过滤 – 多酚含量低，有害成分少
20 % 阿拉伯木聚糖
5 % 蛋白质, 其他


胚乳: 淀粉，蛋白质
小麦胚乳细胞壁的组成
β -葡聚糖 大麦 小麦 大米 70 20 微量 木聚糖 20 70 40 蛋白质 5 5 3 葡甘露聚糖 2-4 7 纤维素 2-4 4 42-48 胶质 10
b-葡聚糖
葡萄糖通过β-1,3-1,4-键连接 主要连接为β-1,4-键
阿拉伯木聚糖
• 阿拉伯木聚糖（Arabinoxylan，AX）是广泛存 在于玉米、小麦等原料中的非淀粉多糖（Non －starch polysaccharides，NSP），是限制营养 物质有效利用的主要抗营养因子。 • AX通常根据溶解性分为：
– 水溶性阿拉伯木聚糖（Water一extractable Arabinoxylan，WEAX，约占总AX的25％～30％） – 不溶性阿拉伯本聚糖（Water-unextractable Arabinoxylan，WUAX，约占总AX的70％～75％）
•
•
2、小麦的成分 ⑴小麦籽粒各部分的化学成分（以干基计）/%
籽料部分 质量比例 粗蛋白质 粗脂肪 淀粉 糖分 戊聚糖 纤维 灰分