啤酒糖浆的生产应用及其发展趋势的研究

张 方，熊燕飞，曾凤鸣，丁海龙，孙丽颖，宋 川，李 嘉，俞 佳

（1中粮（成都）粮油工业有限公司，四川成都611435； 2泸州老窖股份有限公司，四川泸州646000；3国家固态酿造工程技术研究中心，四川泸州646000）

随着我国对啤酒的需求持续上涨和消费水平的不断提高，啤酒企业对麦芽的需求量也在不断攀升。一方面，由于国产啤酒大麦无法满足持续膨胀的生产需求，另一方面过分地依赖进口的大麦，造成啤酒质量浮动较大。所以，为了降低成本，提高质量，增强啤酒企业的核心竞争力，研发和使用啤酒糖浆代替啤酒用大麦势在必行。

在我国，玉米是仅次于小麦种植的第二大经济粮食作物，所以将玉米作为制备糖浆的来源就相对广泛，更易普及，并且玉米具有较高的保健价值，这都为降低啤酒成本和保障啤酒的质量稳定提供了坚实的基础保证。啤酒生产所用辅料直接影响啤酒质量和成本，啤酒辅料包括：淀粉质辅料如大米、大麦等，糖类辅料如转化糖、糖浆等[1-2]。啤酒生产中适当的使用辅料可调节麦汁的碳氮比，从而达到降低啤酒色度简化工艺的作用，还能提高啤酒的生产能力，降低生产成本，并降低废液废渣对环境的污染。

1 国内外啤酒糖浆用于高浓酿造的研究背景

高浓酿造就是高浓度的麦汁发酵，在生产后期用脱氧水稀释成正常浓度的啤酒。它起源于20世纪的欧洲，通过提高糖化麦汁的浓度从而提高30%左右的产能（包括劳动力、消耗及机器设备的利用率等方面）[3-6]。麦芽糖浆的高浓度酿造随着酸水解法和生物酶法的广泛应用，在各国也大量普遍的开始推广生产。在啤酒生产过程的糖化阶段加入麦芽糖浆，有效地解决了麦汁浓度低且酿造后期的过滤槽易堵塞、色值偏高、发酵度不稳定等问题。我国的啤酒糖浆应用于啤酒高浓酿造的起步期较晚，20世纪末无锡轻工业学院成功测试了用玉米糖浆进行啤酒发酵的中试实验，次年在北京通过国家轻工局主持的技术鉴定[7]。

在啤酒行业，珠江啤酒集团最早于2000年率先将啤酒用糖浆应用于啤酒的大规模生产，这次成功的尝试取得了较好的反响和良好的收益[8]。近年来，啤酒厂与国内的淀粉厂联合做了很多高麦芽糖浆在啤酒中的应用探讨，并得到了一定的效果，在不改变啤酒口感和质量的前提下，麦芽糖浆使啤酒的生产周期缩短28 d，每吨啤酒可降低成本80元，同时生产出的淡爽型啤酒受到了广大消费者的喜爱。

2 啤酒糖浆的分类及其在啤酒高浓酿造中的作用

2.1 啤酒糖浆的分类

玉米、小麦、大米等都是我国重要的粮食、饲料和经济作物，在我国农业生产和国民经济中占有重要地位。但由于小麦和大米又是中国人的主粮，所以玉米被更多的应用于淀粉糖浆的生产。至2017年，我国的玉米总产量已达4394亿斤，这也为制备淀粉糖浆提供了稳定的来源。目前根据这些糖浆在啤酒高浓度酿造过程中所起的不同作用可将其分为以下3种。

2.1.1 高麦芽糖浆

高麦芽糖浆主要采用全酶法将玉米、小麦、大米的淀粉通过液糖化、过滤、离交等工序精制成以麦芽糖为主的麦芽糖浆。它的成分主要以麦芽糖和麦芽三糖为主，可以作为传统啤酒发酵生产中的碳源，全部替代大米或部分替代麦汁，从而达到降低成本和提高产能的作用。此种糖浆主要应用于淡爽型浅色啤酒。

2.1.2 全营养型糖浆

全营养型糖浆主要由大麦、麦芽和玉米淀粉等复配后经过液糖化等工序制成。例如含α-N复合糖浆，它在高麦芽糖浆制备的基础上通过采用现代生物技术来制成一种能够部分替代麦汁的同时还能增强啤酒风味的新型糖浆。该糖浆的特点为专一性强、营养全面，组分与麦汁几乎一致，且含有麦汁独有的香味前体物质。

2.1.3 麦芽寡糖或异麦芽寡糖糖浆

这一类低聚糖浆主要是采用糖化阶段外加水解酶的方式来制成。它的产量比高麦芽糖浆高，麦芽寡糖等主要被应用于啤酒酿造后期的稀释和低醇度啤酒的生产以达到降低啤酒发酵度的效果。

2.2 啤酒糖浆在高浓酿造中的作用

2.2.1 提高啤酒的胶体稳定性

在啤酒生产过程中，当麦芽中的含氮物质过量时，高分子的含氮物质最终会导致成品酒浑浊，甚至会影响啤酒的货架期。此时若按照一定比例添加麦芽糖浆，能够稀释最终麦汁含氮物质的水平[9]。这是由于麦芽糖浆在生产过程中几乎将蛋白质完全去除，不会给麦汁带来含氮物质，同时还可以降低整体的高分子含氮物质的含量，最终达到提高啤酒胶体稳定性的目的。

2.2.2 增强啤酒淡爽的口感及风味的稳定性

使用麦芽糖浆生产的货架期较长的啤酒，其口感相对于以全麦汁或大米为原料的啤酒更为淡爽。在啤酒酿造过程中大量使用麦芽糖浆需要通过工艺的反复测试和发酵参数的灵活调节，才能防止因为麦芽糖浆添加量过多而导致发酵液中的总氨基酸含量不足，影响酿酒酵母的正常代谢，从而造成发酵后期高级醇、双乙酰等副产物的富集[10]，这些次级代谢产物会严重影响啤酒的风味和口感。

麦芽糖浆作为辅料的高浓酿造生产出的啤酒，其风味稳定性更好。这主要是因为麦芽糖浆在精制过程中几乎完全去除了脂肪，将其部分代替麦汁可以更好地避免在发酵过程中脂肪水解产生醛类等羰基化合物的前体物质，从而减缓啤酒的老化速度。

2.2.3 降低啤酒的色度

多酚物质是啤酒色度的主要来源之一，而麦芽糖浆本身不含有多酚类物质，故使用麦芽糖浆部分代替麦汁能够降低发酵液中多酚类物质的含量[11]。麦芽糖浆的生产过程中有一步重要的脱色工序，使得麦芽糖浆几乎呈现为透明或微黄色液体，当麦芽糖浆应用于生产时进一步降低了啤酒的色度。

2.2.4 调节啤酒生产的发酵度

当啤酒酿造糖化期发酵度较高时，可采用增减麦芽糖浆的添加量来有效快速的调节发酵液的发酵度。不同的啤酒厂家还可根据自家酵母特性有针对性的与糖厂沟通，定制出更适合本厂啤酒发酵度波动范围的麦芽糖浆。

2.2.5 降低生产成本，提高产能

由于啤酒糖浆替代了部分麦芽等辅料，可大大减少麦芽的用量，并且由于糖浆直接添加于煮沸锅中，减少了煮沸工序，同时对含氮物质要求也可适当放宽，故有效地提高了设备效率，并降低啤酒的生产成本。

3 啤酒糖浆应用生产的最新研究进展

据统计，我国年产2200万吨啤酒，每年用大麦至少在220万吨以上，大米辅料也在200万吨[12]，麦芽糖浆不仅能代替大米做辅料，而且能使糖浆的组成尽可能地和麦汁成分接近，做到能替代部分进口麦芽或全部替代大米，这样就能在保证啤酒质量的前提下，进一步提升产能，降低成本。

3.1 新型啤酒糖浆的研究

3.1.1 复合啤酒糖浆

复合啤酒糖浆是一种将玉米淀粉、小麦、大麦芽、麸皮等按照一定的比例复配后，经液糖化、过滤、离交、混床、蒸发等工序制成的组分与麦芽汁几乎一致的啤酒糖浆。岳春等[13]通过了大量实验，发现了当玉米淀粉、小麦、大麦芽和小麦芽以10∶4∶2∶3的比例混配，并在一定的液糖化条件下制成的复合型啤酒糖浆更加有效地提高了啤酒的抗氧化值和口感风味。

3.1.2 高α-氨基氮啤酒营养糖浆

α-氨基氮是麦汁中特有的啤酒风味物质的前体物质，它是影响啤酒中高级醇和双乙酰质量浓度以及啤酒质量的一个关键因素。α-氨基氮啤酒糖浆是在高麦芽糖浆的基础上利用生物水解法制成的强化糖浆营养成分的新型糖浆。关晓庆、赵紫华等人[14]通过酸性蛋白水解法，经过大量的前处理和单因素及正交试验确定了最佳的水解条件和工艺参数，成功的改善了高产α-氨基氮啤酒营养糖浆生产条件，为工业大规模生产提供了理论依据。

3.2 全酶转化法制备麦芽糖浆

现阶段，啤酒用麦芽糖浆的糖化工艺较为单一，这种单一的糖化工艺不能使酶制剂充分的发挥各自的最优作用，且麦芽糖浆的糖谱与传统麦汁有一定的偏差，其中的氨基氮含量偏低，不能大量或完全的替代麦汁[15-16]。全酶转化法通过分段式糖化生产工艺为今后的麦芽糖浆的生产提供了新的思路和方法。程美科等[17]以国产大麦为原料，采用全酶法在传统工艺的基础上增加了预水解和两段糖化工艺制得与普通麦汁糖谱相近，且含有相近的α-氨基氮、可溶性氮含量的新型糖浆。他们采用液化前后分批次加入复配酶制剂的工艺，从而能够更灵活地根据厂家的需求调整糖浆的可发酵性糖的含量。

3.3 麦芽糖浆应用于其他酒类生产的研究

麦芽糖浆作为辅料在啤酒酿造生产中已得到广泛的应用而且取得了不错的经济效益[18]。在近年来以大米为原料的酿造酒不断的受到生产成本提高、设备产能较为低下及市场竞争日益激烈的冲击，因此开发新的酿酒原料对于酿造业来说是企业持续健康发展的关键任务之一。黄媛媛等[19]以麦芽糖浆代替大米等粮食作为主要原料，添加酒母、麦曲、酶制剂等糖化发酵剂，直接投料发酵生产黄酒。与大米作为辅料相比，麦芽糖浆基本不含有蛋白质、脂肪等，其中的麦芽糖、麦芽三糖等可以被酵母直接利用，所以整个发酵过程进行得迅速且高效。

4 啤酒糖浆在生产中遇到的问题及解决的思路探索

随着啤酒糖浆越来越广泛的应用于啤酒领域，各大糖厂对专用型糖浆的生产及研究也越发的深入，对于生产过程中遇到的问题只有保持端正的心态、严谨的科学精神才能贴合客户的需求，引领市场的步伐，使淀粉糖企业在激烈的市场竞争中屹立不倒，并成为该领域的翘楚。

4.1 生产过程中组分的控制

极限发酵度是衡量啤酒糖浆中酵母可利用糖的占比及其质量优劣的一个重要指标[20]。啤酒糖浆的组分直接决定了啤酒糖浆的发酵度，在啤酒生产过程中啤酒糖浆的组分对啤酒的发酵度影响很大。在生产中会因为很多原因造成组分的波动而影响产品的质量，生产根据实验室的数据通过调整用酶量、液化时间及糖化条件来调整糖浆的组分。同时，一些研究者也发现不同啤酒厂的酵母对同一种可发酵糖含量的啤酒糖浆的极限发酵度也不同，故淀粉糖厂需更加灵活的调节自己的生产工艺参数为不同的客户提供合适的糖浆。

4.2 生产过程对啤酒糖浆气味的影响

啤酒的口感和风味也是决定其质量好坏的重要指标之一，故啤酒糖浆作为其重要辅料之一，它的气味也会间接的对啤酒风味造成一定的影响[21]。笔者在啤酒糖浆的生产过程中发现，离交、混床、脱味的运行时间及pH值等因素都会对后期成品的气味有较大的影响。经过初步的生产实验，在离交、混床、脱味的运行中期的气味最好，而初期和末期气味均有一定的下降。

5 小结

从2000年至今，高麦芽糖浆应用于啤酒生产的工艺也日趋成熟，国内大多以玉米淀粉作为原料大批量的生产，这为麦芽糖浆广泛应用在啤酒行业提供了可靠和稳定的资源。少量的厂家也利用大麦等作为原料为客户定制专用糖浆。根据不同需求采用不同的原料，合理使用当地资源，可以降低糖浆的生产成本。因为只有糖浆的成本下降了，生产的糖浆才有市场竞争力，企业才有利润。

同时，在啤酒糖浆的生产过程中对组分的精密调控可通过糖化加酶量和灭酶时间来决定，故对生产工艺人员的要求一样很高。糖厂可与客户共同试验合作，根据客户的要求，来灵活的调节组分及糖浆的成品，从而生产出客户满意的原料。