啤酒工业分析

2.2.2产生的酶类
淀粉酶：淀粉酶、淀粉酶及脱支酶 •蛋白酶：内肽酶、端肽酶（羧肽酶、氨肽酶、二肽 酶等） •半纤维素酶：葡聚糖酶及戊聚糖酶 •磷酸脂酶
2.2.3主要物质变化
•高分子物质的降解：葡聚糖（细胞壁）、淀粉 （胚乳)、蛋白质（糊粉层及胞壁）的分解 •麦芽内风味和色素物质的形成：类黑晶等 •酸类物质变化
1.3大麦指标-蛋白质含量
•定义：大麦中蛋白质所占的质量百分数 •检测原理：在催化剂作用下，硫酸分解样品，大麦 中的有机氮转变氨，以硼酸溶液吸收出蒸馏出的氨， 用酸碱滴定法测定其含量。 •蛋白质的影响因素：品种、种植地区、田间管理 •对生产的指导意义： （1）浸麦度的选择依据：10.5%的蛋白质，浸麦度 43%，等蛋白质增加1个百分点，浸麦度相应增加2 个百分点。
1.2大麦的质量标准（GB/T7416-2000)
一.感观指标（优级、一级、二级） 淡黄色，固有的香气具光泽，无病斑粒，无霉味和其它异味。 二.理化指标 项目 优级 水分/％ 千粒重/g（无水） 3天发芽率/% 5天发芽率/% 蛋白质含量/% 选粒试验(2.5mm以上)/% 夹杂物含量/% 破损粒含量/％ ≤ ≤ ≤ ≥ ≥ ≥ 12.0 42 95 97 10.0~ 12.0 80 1.0 0.5 二棱 一级 12.0 36 92 95 9.5~1 2.9 75 1.5 1.0 二级 13 36 85 90 9.0~1 3.0 70 2.0 1.5 优级 12.0 40 96 97 10.0~ 12.0 75 1.0 0.5 多棱 一级 12.0 35 92 95 9.5~1 2.9 70 1.5 1.0 二级 13 30 85 90 9.0~1 3.0 65 2.0 1.5
2.2.3.1高分子物质的降解-细胞壁
含量：（占大麦质量的3~8%） 组成：-葡聚糖，戊聚糖 酶类：-葡聚糖酶，纤维二糖酶、昆布二糖酶、木聚 糖酶、 木二糖酶、阿拉伯糖苷酶。 产物： -葡聚糖及戊聚糖残片，纤维二糖，昆布二糖，葡萄 糖。
胞壁降解示意图
2.2.3.1高分子物质变化-胚乳淀粉的溶解
• 如某澳麦，千粒重为43g，水份为10%，绝干蛋白质含量为9.5%， 则E(%)=83-0.85×9.5+0.15×43(1-10%)=80.73(%) • 我国盐城的“冈二”大麦，千粒重为40克，水份15%，绝干蛋白质 含量为12.5%，则 E(%)=83-0.85×12.5+0.15×40(1-15%)=77.5(%)
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本专题的目的
•工业分析的内容：原辅料质量分析、过程跟踪及参 数控制、成品质量指标、产品研发的辅助手段
啤酒工业分析
江南大学生物工程学院 李永仙（高级工程师）
•数据的准确性：样品的代表性、器皿的洗涤、设备 的运行状态、实验操作的规范性、数据的处理 •需要了解的内容：指标的定义、检测原理、检测方 法、影响因素、对生产的指导意义。
1.3大麦指标-水分
定义：在103~105℃的温度下，干燥2小时，样品干 燥失去的重量即是水分的含量，占大麦质量的百分数 。 含量高低受收割时天气的影响， 含量高会影响到大麦的储存
1.3大麦指标-千粒重
定义：1000颗麦粒的绝对质量，体现种子大小和饱满 程度的指标。 检测方法：称取40g大麦直接进行计数。 判断标准：轻级30-40g，中级40~44g，重级45g以上 千粒重每增加8克左右,精选率提高5％,而精选率提高 10％,每吨大麦可增加麦芽80-100公斤或鲜啤酒400～ 500升。平均千粒重每增加9％,平均干物质浸出率增 加12.5％
啤酒生产流程
主要内容
大麦
麦芽
麦汁
啤酒
1.大麦的特性及质量要求
制麦
•清选 •分级 •浸麦 •发芽 •焙燥 •除根 •包装
糖化
•粉碎 •糖化 •过滤 •煮沸 •回旋沉淀 •冷却充氧 •接种发酵
发酵
•主酵 •后酵 •备压 •酵母排放
灌装
2.淡色麦芽的指标体系
• 粗滤 •精滤 •灌装 •杀菌 •包装
3.啤酒主要指标分析
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2.淡色麦芽的指标体系
• • • • • 麦芽生产的工艺流程 大麦发芽的生理学原理 发芽过程的酶系及物质变化 麦芽的质量标准 淡色麦芽的指标体系
2.1麦芽制备-工艺流程
大 麦
大 麦 清 选
绿麦芽
浸 发 干 麦 芽 燥
麦 芽
麦 芽 清 选
Biblioteka Baidu
2.1麦芽制备-生理学原理
阶段序号
2.1麦芽制备-绿麦芽的干燥
品温变化 18℃35℃ 水分变化 45％30％ 生理生化反应 发芽的继续 工艺控制点 逐步升温，尽快排潮， 保证酶系活性。降低生 青味,避免产生霉味 排潮阶段
• • •
胚：蔗糖+氨基酸→根芽和叶芽，释放赤霉酸。 糊粉层：受赤霉酸刺激产生系列水解酶 胚乳： 淀粉、蛋白质、半纤维素等高分子物质的酶降解 低分子物质不断被输送到胚部，作为胚的营养物质，形成了胚部不断合 成、胚乳不断分解的发芽过程。
1.3大麦指标-蛋白质含量
（2）蛋白质含量对麦芽浸出率的影响
大麦蛋白质含量（％） 10.5～11.5 11.5～12.5 12.5～13.5 13.5～14.5 每增加1％的蛋白质，浸出 率降低幅度（％） 0.2 0.5 0.9 1.3
1.3大麦指标-蛋白质含量
• 大麦蛋白质和浸出物关系，欧洲E.B.C.推荐关系式如下 ： E(%)=A-0.85N+0.15G 式中：A：品种常数，对二棱大麦为83，六棱大麦为78； N：绝干大麦蛋白质含量(%)； G：绝干大麦千粒重(g)。
干燥阶段
50 ℃ 75 ℃ 10％6％ 或78℃
焙焦阶段
78 ℃ 83 ℃ 6.0％4.2％ 或85℃
2.2发芽过程中的系列变化
•性状变化 •水解酶的产生 •高分子物质的降解 •麦芽内风味和色素物质的形成 •酸类物质
2.2.1发芽过程麦粒性状变化
吸水体积膨胀，长出根芽、胚乳内部粉状化
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凋萎阶段
35℃50℃
30％10％
根芽停止生长， 水分未降至 10 ％以下， 酶不再增加，但 品温不能升至 50 ℃，否 酶促反应剧烈 则会形成晶质粒，粉状 率差 进行生化和化学 50 ℃～ 60 ℃之间的时间 反应 稍快， 60 ℃～ 70 ℃时间 稍短，可防止蛋白质的 过度变性，能避免成品 麦芽颜色过深。 焙燥从 80 ℃开始，水分 应小于5％，否则会加剧 麦拉德反应，加深成品 麦芽的颜色。
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1.3大麦指标-发芽率
3天发芽率：三天后发芽麦粒占总麦粒的百分数，表 示大麦发芽的整齐程度。 5天发芽率：五天后发芽麦粒占总麦粒的百分数，表 示可以发芽的大麦百分数。
1.2大麦指标-均匀性、吸水性
均匀性：Ⅰ级大麦2.5mm以上麦粒达80％以上 Ⅱ级大麦2.5~2.2mm 2.2 mm以下为瘪大麦。 吸水性：在特定的浸麦条件（14℃±0.1℃）浸渍72 小时，其水分含量达50％以上的为优良大麦；47.5% ～50％为良好，45％～47.5%为满意；45％以下者为 不佳。
糖化时间/min 淡色 色度/EBC 淡色 着色 黑色 煮沸色度/EBC 淡色 浸出物含量/ ( 以 绝 干 计) ,% 粗细粉差/% 淡色 着色 深色 淡色
粘度淡色/Pa.s×103 淡色≤ α－氨基氮/mg.100-1 库尔巴哈值/% 淡色＞ 糖化力，WK
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2.4指标评定-方法
1.2大麦的质量指标
• 大麦种类：二棱、四棱、六棱大麦 • 品种纯度：（90%） • 感观要求：色泽、气味，谷皮、麦粒形态，夹杂物 、破碎度等 • 物理指标：均匀度、胚乳性状、水分、皮壳含量、 发芽率、发芽势、水敏性等 • 化学指标：浸出物(72~80%)、蛋白质(9~14%)
大麦品种及纯种
六棱 四棱 二棱：淀粉含量高， 蛋白质含量低，浸出物 收得率高于多棱大麦， 所以使用量比较大。
（1）EBC-欧洲酿造协定大会（European Brewing Convention） （ 2 ） ASBC- 美 国 酿 造 化 学 家 协 会 （ American Society of Brewing Chemists） （3）国家标准 （4）行业标准 （5）论文及期刊
批量，袋 26~50 151~500 501~3200 3201~35000
2.4指标评定-样品采集
组批的定义：相同产地、品种、收获期、等级、货位、同车船的
抽取样本数，袋 5 8 13 20
合格判定数 Ac 1 1 2 3
不合格判定数 Re 2 2 3 4
说明： 1.“样本”指产品的最大包装，每个样本中的取样量为500g,将所取的样品全 部混匀，用缩分法（对角四分法）分为两份，一份封存备查，一份做感官和 理化指标分析。 2.散装的大麦样品按GB5491抽样，每次抽取的样品量不低于5kg。
2.2.3.3酸度等变化
（1）磷酸盐的分解 混合磷酸盐的10～30％被水 解，释放出无机磷，构成麦芽及麦汁中的酸性磷 酸盐，（具有酸性缓冲性，）也是麦汁中的天然 磷源。 （2）糖类的缺氧呼吸产生少量的有机酸 （3）氨基酸的碱性氨基被利用，生成相应的酮酸 （4）麦粒中的硫化物转化成少量的硫酸 （5）脂肪烈解为甘油和高级脂肪酸。
2.2.3.4其它物质变化
多酚类（0.1~0.3%）：简单酚，多酚 无机盐（2%）：植酸及植酸钙镁盐 脂肪：（2~3%）呼吸损失、裂解成甘油和高级脂肪 酸
2.3麦芽质量标准（QB1686-93)
质量指标 A 夹杂物含量/% 出炉水分/% ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≥ ≥ ≥ ≤ 79.0 60.0 55.0 2.0 1.60 150 39~44 250 220 140 38~47 200 9.0~130 130 8.0 76.0 60.0 55.0 3.0 1.65 110 36~47 优等品 B 0.5 5.0 10 2.5~3.5 9.0~130 130 10.0 73.0 60.0 55.0 3.0 1.70 C A 一等品 B 0.8 5.0 15 2.5~4.5 C A 合格品 B 1.0 5.0 20 2.5~5.0 9.0~130 130 10.0 C
1.3大麦指标-水敏感性
定义：两组样品分别在4ml和8ml水中保温发芽，两组发芽麦 粒的百分数之差，标明一种大麦吸收较多水分后抑制发芽的 现象。说明了大麦的胚部在强烈吸水后对发芽的敏感程度。 判断标准：低于10%，极轻微；10~25%轻微；26~45%敏感性 ；45%以上为严重水敏感性。 成因：品种、种植地域、收割前的环境条件。 危害性：制麦过程、麦芽质量、原料利用率、成品的保质期 。 意义：具有水敏感性的大麦在制麦时，需增加空浸时间并间 隙喷淋的方法浸麦，以达到所需的浸麦度
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1.大麦的特性及质量要求 •大麦的特性简介：形态、结构及物质组成 •大麦的质量标准 •大麦的质量指标分析
1.1大麦特性简介-植株及籽粒
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1.1大麦特性-形态结构和组成
胚-生理活性部分 胚乳-营养库 谷皮-保护层 淀粉（58~65%） 半纤维素及麦胶（11~11%） 蛋白质（9~14.5%） 多酚类物质（0.1~0.3%） 脂肪(2~3%） 无机盐
2.2.3.2类黑晶的形成
形成机制： 类黑素形成是麦芽干燥过程中最重大的变化 ，由于淀粉与蛋白质分解产物发生美拉德反映所致，形 成了麦芽的色度和香味。 形成条件：类黑晶是还原糖与氨基酸或简单含氮物在较 高温度及5％以上水分条件下相互作用形成的氨基糖，类 黑晶的形成会消耗掉一部分的还原糖 特性 : 颜色 红色、褐色到黑色；良好的各种植物的香气 ，具有还原性，且比还原糖强，在啤酒中使啤酒有抗氧 性；具有低表面活性，能提高啤酒的泡沫性；本身带负 电，能使组织蛋白沉淀。
种类：直链和支链淀粉 含量：58~65% 酶类： -淀粉酶、 -淀粉酶及脱支酶 作用产物：小分子糊精,界限糊精,麦芽糖,麦芽三糖,葡 萄糖等
淀粉降解示意图
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2.2.3.1高分子物质降解-蛋白质
蛋白质的酶解示意图
含量：（占大麦质量的 9~13.5%） 分类：清蛋白－水溶性 球蛋白－盐溶性 醇溶蛋白（也称大 麦胶蛋白）－醇溶性 谷蛋白－碱溶性等。 酶类：内肽酶，端肽酶 （氨肽酶，羧肽酶，二肽酶） 产物： 中分子、低分子肽、 二肽及游离氨基 酸等