工坊啤酒麦汁制备的优化研究

方 卉

（宁夏工商职业技术学院，宁夏银川 750021）

工坊啤酒以其口感柔和、味觉稳定、色泽鲜亮、泡沫颜色洁白和质感细腻等高品质因素被越来越多的消费者认可。麦汁是发酵的主要前提和基础，其对于酿造高品质工坊啤酒的作用至关重要。麦汁制备主要包括原料的粉碎、糊化、糖化、麦汁过滤和煮沸等过程[1]。为保证工坊啤酒具有更好的口感和品质，可选用全麦芽，不使用玉米、大米等辅料，同时在工坊啤酒麦汁制备环节省去了糊化过程。因此，通过优化糖化、过滤等过程的参数来酿造高品质的麦汁，可为酿造口感和品质更好的工坊啤酒奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

大麦芽（山东中德设备有限公司）；酵母（山东中德设备有限公司）；酒花 （山东中德设备有限公司）；维也纳浅色焦香麦芽（山东中德设备有限公司）。

1.2 麦汁的制备方法

取麦芽50 g，在EBC标准磨上粉碎后放入糖化杯中，在投料温度下加入200 mL水，用水浴锅保温进行蛋白质休止，并在蛋白质休止过程中不断搅拌。保温后以1 ℃/min的速度进行水浴升温对麦汁进行糖化，此时向杯内加入100 mL 70 ℃的水保温。取出一滴麦汁，用碘液进行检测，观察颜色，每5 min进行一次，直至无碘液反应为止。糖化过程结束后，将麦汁急速冷却到室温，加水使内容物为450 g，将糖化醪过滤，收集约100 mL滤液后，将滤液返回重滤，再收集滤液于一干烧杯中[2]。

2 结果与分析

2.1 蛋白质休止条件的确定

要酿制一定适口性、泡持性和非生物稳定性的工坊啤酒，需将高、中、低级蛋白质分解产物的比例控制在合理范围内，因此蛋白质休止至关重要。根据隆丁区分法，检测麦汁的各项指标，优化蛋白质休止温度、时间。

2.1.1 蛋白质休止温度的确定

分解蛋白质分子的酶有内肽酶、羧肽酶、氨肽酶和二肽酶，各类蛋白酶的作用温度略有差别，其中内肽酶最佳作用温度为50～60 ℃，在80 ℃会失活；羧肽酶最佳作用温度同样为50～60 ℃，当温度达到70 ℃会失活；氨肽酶最佳作用温度为40～45 ℃， 在50 ℃以上会失活；二肽酶最佳作用温度为40～ 50 ℃，在50 ℃以上同样会失活[3]。由于工坊啤酒采用麦芽品质较好的澳麦，含有足够的可溶性氮和α-氨基氮，因此在糖化时应限制蛋白质分解，避免麦芽中的分子肽类被分解而形成α-氨基氮。将蛋白质休止温度分别设定为45 ℃、52 ℃、55 ℃，根据麦汁制备的实验方法，在蛋白质休止过程中分别保持30 min，根据隆丁区分法，得到工坊啤酒的最佳蛋白质休止温度，实验结果见表1。

表1 不同的蛋白质休止温度的确定

从实验结果可以看出，随着蛋白质休止温度的升高，α-氨基氮的含量逐渐降低，高、中分子氮所占比例逐渐升高，低分子氮所占比例逐渐降低。当采用休止温度为45 ℃时，蛋白质过度分解，高分子氮偏低，会导致啤酒泡沫性能不良，且低分子含量偏高，酿造出来的啤酒口味淡薄；52 ℃时，蛋白质区分比例较为合理，生成的高、中分子氮含量较多，还可提供足够酵母生长所需的α-氨基氮及低分子 氮；55 ℃休止时，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，影响酵母的繁殖[3]。根据以上分析，52 ℃为最适宜工坊啤酒的蛋白质休止温度。

2.1.2 蛋白质休止时间的确定

根据前面所述的实验方法，在蛋白质休止温度52 ℃下，调整蛋白质的休止时间，分别保持 20 min、40 min、60 min，根据麦汁制备的实验方法制作成品麦汁，根据隆丁区分法，得到工坊啤酒的最佳蛋白质休止时间，见表2。

本实验所选择的澳麦溶解度较好，由表2可知，虽然蛋白质休止时间延长，麦芽中的总氮溶解变化不大，但α-氨基氮随着时间延长而增加。从隆丁区分看出，在20 min下蛋白质休止时间稍短，蛋白质分解不足，高分子氮含量偏高，产生的低分子氮含量偏低，影响酵母的繁殖和发酵；在60 min下，蛋白质分解过度，导致高、中分子氮含量略少，不利于啤酒的泡沫和酒体；40 min为最适宜工坊啤酒的蛋白质休止时间。

表2 不同的蛋白质休止时间的确定

2.2 糖化条件的确定

2.2.1 糖化温度的确定

糖化过程中应严格控制温度、保温时间等参数，以获得更好的麦汁组成、较高的糖化利用率及较短的糖化时间。在糖化过程中，酶的活性可直接改变麦汁组成，最终影响麦汁的发酵度[4]。糖化主要依靠α-淀粉酶和β-淀粉酶，它们分解淀粉的最适温度和产物不同，见表3[5]。由于淀粉水解酶受温度影响，因此需确定糖化温度。本试验采用55 ℃、60 ℃、 62 ℃、68 ℃、72 ℃和75 ℃ 6个不同温度进行糖化试验并比较，从而确定糖化温度，实验结果见表4。

表3 淀粉水解酶的适宜条件

表4 不同糖化温度对发酵度的影响

糖化温度主要由淀粉酶的适宜温度决定。由表4可知，当加热从55 ℃上升到62 ℃时，由于β-淀粉酶活性增加，淀粉水解加快，使发酵度提高。当糖化温度高于68 ℃并继续升高后，由于β-淀粉酶活性下降直至失活，发酵度降低。α-淀粉酶不仅可以降解淀粉，还可以改善过滤性能和提高浸出率，因此在糖化过程中还应充分发挥α-淀粉酶作用。由表3可知，α-淀粉酶适宜温度在70～75 ℃，因此糖化过程可采用分段式糖化。当温度上升到75℃时，发酵度过低，因此分段糖化的第二段温度为72℃。采用62 ℃左右的糖化温度，可最大限度发挥β-淀粉酶的作用，形成较多的可发酵性糖，获得较高的发酵度。采用72 ℃左右的糖化温度，有利于发挥α-淀粉酶的作用，但低分子糊精含量增多，可发酵性糖含量降低，发酵度降低。为了工坊啤酒的质量和口感，根据α-淀粉酶和β-淀粉酶对温度的要求，糖化锅分段升温，分别为62 ℃和72 ℃。

2.2.2 糖化时间的确定

根据前面所述的实验方法，在糖化温度62 ℃和72 ℃下，分别调整糖化时间，考虑到α-淀粉酶和β-淀粉酶不同的分解情况，62 ℃时分别保持20 min、40 min、60 min，72 ℃时分别保持10 min、15 min、20 min，进行麦汁制备，并确定麦汁糖化时间，实验结果见表5。

由表5可知，在糖化第一阶段，β-淀粉酶起作用，还原糖增多，DE值增大，从而获得较高的发酵度。在60 min达到最大，但若选用优质大麦芽，时间过长，会引起麦芽溶解过度，因此选择40 min；在糖化第二阶段，α-淀粉酶起作用，继续水解大分子淀粉变成糊精，在15 min时DE值达到最大。因此，可糖化时间确定为62 ℃，40 min和72 ℃，15 min。

表5 不同糖化时间对麦芽糖化的影响

2.3 洗糟程度的控制

麦汁浊度越低，啤酒的品质越好，因此需要增加麦汁在过滤过程中的回流次数和时间，以确保降低麦汁浊度。在过滤过程中，还需加入洗糟水将未被溶解的淀粉从麦糟中洗脱出来。当加入的洗糟水温度低时，可使啤酒更新鲜，但洗糟水温度过低会使黏度升高，导致麦汁在过滤过程中的内摩擦力增大，进而减慢麦汁的流动速度，增加过滤时间。一旦过滤时间过长，将增加麦糟在麦汁中的停留时间，影响啤酒的色泽、口感。因此，考虑到过滤时间这个因素，一般选择洗糟水温度控制为78 ℃，这时麦汁黏度降低，流动阻力相对减小，流速加快，容易过滤。同时，当洗糟水温度控制为78 ℃时，所有的生物酶都停止了催化作用，可使麦汁中各种糖的比例保持稳定。但如果温度持续上升，超过80 ℃后，麦麸中的大量单宁会被溶解出来，导致麦汁味道苦涩、口感不佳。为确保未被溶解的淀粉从麦糟中洗脱出来，需控制洗糟，结果见表6。对麦汁进行分析检测，结果见表7。

表6 第一麦汁、第三洗糟麦汁和混合麦汁的组成

表7 麦汁制备过程中浓度的变化

由表6、表7可知，当麦汁过滤初期，由麦汁中杂质构成的麦芽床结构不稳定，有大的缝隙，使麦汁中的一些杂质随麦汁一起带出，使第一麦汁的浸出物较高，麦汁澄清度不高，但洗糟次数增多，麦汁中的杂质不断在麦芽床层堆积，形成较厚的麦芽床层后，很多杂质被床层截流下来，第三洗糟麦汁的浸出物明显降低，麦汁越来越清，但过度洗糟会将麦糟中的多酚等冲洗进麦汁中，影响麦汁的品质。通过3次洗糟后可测得混合麦汁的浓度为13.10左右，接近定型麦汁，若再增加洗糟次数，将会直接影响麦汁浓度，因此洗糟次数确定为3次。

通过对工坊啤酒麦汁制备过程的研究，优化了麦汁制备中的蛋白质休止温度和时间、糖化温度和时间、洗糟程度。在以上糖化工艺的条件下酿造工坊啤酒，并对原工艺和新工艺的发酵度进行比较，结果如表8所示。

表8 不同糖化工艺发酵度对照

由表8可看出，将蛋白质休止为45 ℃、60 min优化成52 ℃、40 min；糖化一段法70 ℃、80 min优化成糖化二段法，分别为62 ℃、40 min和72 ℃、15 min，采用78 ℃洗糟水洗涤3次而得到的麦汁所酿造的工坊啤酒发酵度明显上升。

3 结论

麦汁是发酵的前提，是工坊啤酒的基础，麦汁的质量直接影响工坊啤酒的品质。麦汁制备的过程主要包括原料的粉碎、糊化、糖化、麦汁过滤和煮沸等过程。宁夏工商职业技术学院所研究的工坊啤酒由于采用的原料好，不添加辅料，因此此次麦汁研究主要从蛋白质休止、糖化和洗糟3个方面进行研究。根据分解蛋白质分子的酶的最佳温度，选取45 ℃、52 ℃、55 ℃ 3个蛋白质休止温度，20 min、40 min、60 min 3个蛋白质休止时间，通过分析制得麦汁的总氮含量、多酚、浊度等指标，得到最佳蛋白质休止时间为 52 ℃、40 min。根据淀粉水解酶的最适温度和产物不同，选取55 ℃、60 ℃、62 ℃、68 ℃、72 ℃和75 ℃ 6个不同温度糖化温度，选出糖化温度后改变糖化时间，最终得到麦汁的糖化温度采用两段式温度，分别为62 ℃、40 min和72 ℃、15 min，在此温度下糖化时间短且酵母菌在糖化液培养基上生长良好。麦汁浊度越低，啤酒的品质也越好，且在过滤的麦渣中有未被溶解的淀粉需通过洗糟水从麦糟中洗脱出来，考虑麦汁在过滤过程中的洗糟次数和时间，采用78 ℃洗糟水洗涤3次得到的麦汁效果最佳。