改善江苏麦芽浊度和过滤的制 麦工艺研究 张明／江苏省农垦麦芽有限公司２２４３００ 江苏沿海地区是我国三大啤酒大麦产区之一， 压差×滤层渗透性 Ｖ＝Ｋ × ２００９年６月，通过了《江苏沿海地区发展战略》， 其中啤酒大麦产业被列为该战略的特色产业。通过改善 江苏麦芽质量缺陷的制麦研究，对提高江苏国产啤酒大 麦的市场竞争力，带动地方啤酒大麦增产增收，促进地 滤层厚度×麦汁粘度 出协定麦汁的过滤速度主要与协定麦汁的粘度和滤 层（滤纸）的性质有关。而协定麦汁的力学粘度与协定 方经济发展和沿海开发具有十分重要的意义。 与进口啤酒麦芽相比，江苏国产啤酒麦芽品质还不 麦汁的比重、测试时的温度、球体下落时间相关。 Ｅ＝Ｋ ２ ｘ（ｐ １一Ｐ ２）×Ｔ 够稳定，且存在浊度高、浸出率低、过滤速度慢等影响 啤酒企业生产的质量缺陷。这些非农艺性状的缺陷短期 内尚难以通过生物育种的方法改善，需要通过制麦加工 方法来改善江苏麦芽的质量缺陷。 式中Ｋ 、Ｋ，…Ｐ 、Ｐ ２…Ｔ……常数 落球与麦汁密度 一球体下落时间 协定麦汁的粘度相当程度上取决于麦芽的Ｂ一葡 聚糖的含量（主要是高分子量的１３一葡聚糖凝胶）， １过滤和浊度原理概述 １ １协定麦汁的过滤速度 考察糖化室过滤槽的麦汁过滤速度公式： 而影响麦芽的Ｂ一葡聚糖含量的主要因素：（１）大 麦的１３一葡聚糖含量，（２）Ｂ一葡聚糖酶含量和影 表１ ２０１０年一２０１２年 水 分 ｎ 浊度 脆度 色度 煮沸 微粉溲 色瘦 …率 蛋［Ｊ 库 ＣＩ一氯耩氦 过 滤 ｔ３一葡聚糈 总酸 糖化 １ ３ 质 悄 ¨¨ 年度 利・ 速 度 ％ ＥＢＣ ％ ＥＢＣ ＥＢＣ Ｍｇ／１ＯＯｇｄｍ ％ｄｍ ％ Ｍｇ／１ＯＯｇｄｍ ｍｌｎ ＭｇｌｌＯＯｇｄｍ ｍＩ ＷＫ ４．４ ６．５ ７３ Ｏ ４．４ ９．２ ７９．０ １３．８ ４５ ２０１ ７０ １３Ｏ １．２５ ３１０ 港 ４．４ ２．１ ６２． ４．２ ９ ０ ７８ ３ １４．７ ４４ ２１２ ７０ １３５ １．３０ ３３３ ２０１Ｏ 口 苏 ４．２ ７ ９ ６４．２ ４９ ９ ８ ７８．４ １４．８ ４５ ２２０ ７５ １４０ １．３７ ３１２ ６ ４．４ ６．２ ＝ ７３ １ ４ ２ ８＿７ ７９．５ １３．２ ４５ １８４ ７Ｏ １２０ １．２２ ３０５ 港 ４．５ ２．４ ６５．２ ４．５ ９．２ ７８．５ １３．９ ４４ １９８ ７０ １２５ １．２３ ３２０ ２Ｏ１１ 嬗 苏 ４５ ６．５ ．６５．４ ４ ７ ９ ６ ７８．７ １４．１ ４５ ２０５ ７８ １２８ １．３４ ３０６ ６ ２８ Ｉ技术研究＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ ２０１５年第１期总篱２０５期 接上页表 雌 ４．３ ５ ５ ７３５ ４．１ ８．８ ７９ ６ １３．６ ４４ １９５ ７２ １２５ １．２２ ３０９ ．二 港 ４ ４ ２．３ ６２．３ ４．２ ９。Ｏ ７８．６ １４．５ ４４ ２０４ ７０ １３０ １．２７ ３３０ ２０１２ 疃 苏 ４．２ ７．１ ６４ ８ ４．８ ９．８ ７８．８ １４，８ ４５ ２１０ ７８ １３８ １ ３６ ３１０ ６ 表２酶制剂及编号 （４）制麦过程微生物引起的协定麦汁的混浊 编号 酶制剂名称 实质是酶系缺陷导致的混浊。 １ 界限糊精酶 ２ 界限糊精酶（含有脂肪酶活力） ３ Ｂ 淀粉酶（进口） ２近几年江苏农垦江苏麦芽的质量状况（见上页 ４ 水解１，４糖苷键的葡聚糠酶 ５ 右旋糖苷酶 表１） ６ 内切木聚糖酶 从（表１）可以看出，近几年江苏大麦蛋白偏高在 ７ 爪瓜蛋白酶 ８ 脯氨酸蛋ｎ酶 １４％左右，单二相对低些，苏６蛋白最高：单二、苏 ９ 多酚酶 ６浊度偏高５－８ＥＢＣ，其中苏６最高，港啤浊度较低； １０ 堆宁酶（进口） 三个品种过滤速度均偏慢，Ｂ一葡聚糖略偏高；由于蛋 响酶活力的工艺参数。 白偏高和品种原因，三个品种总酸均略偏高，其中苏６ １ ２协定麦汁的浊度 最高超过１．３ｍｌ：糖化力符合江苏冬大麦特点。 协定麦汁是麦芽细粉经过规定的糖化温度、时间 而制得的具有一定稳定性的胶体。协定麦醪在过滤过程 ３改善江苏麦芽浊度和过滤的实验室实验 中，有些颗粒大小可以通过滤纸、比重近似麦汁比重， 笔者认为产生浊度的物质是由于在制麦过程没有 并且肉眼可观察到的微粒悬浮于麦汁中，造成了麦汁的 得到适当的溶解而保留下来的，实质上是酶系缺陷所致， 混浊。 不同品种不同制麦工艺酶系均有差异。对成品麦芽分析 对于这些颗粒物质，目前的观点较多，主要有以 浊度的物质组成，就可以知晓制麦过程酶系产生的缺陷， 下几点 从而针对性制定工艺参数改善浊度，同理影响过滤的因 （１）大分子蛋白质颗粒或蛋白质与其它物质如 素也是如此。更简洁的方法是在协定麦汁制备阶段添加 多酚、糖类的结合物： 不同的酶制剂来改善浊度和过滤，就可以更直接的找出 传统的制麦观点引伸为蛋白质溶解不足。 麦芽的酶系缺陷。因此，本研究在实验室对江苏麦芽做 （２）不饱和脂肪酸 了大量的比对试验。 有研究表明，麦汁的Ｅ Ｂ Ｃ浊度随过滤麦汁中的高 准备不同的酶制剂（见表２），在协定麦汁４５。Ｃ 级脂肪酸含量的增加而上升，酯类与直链淀粉的结合也 开始时添加酶制剂。 会导致浊度上升。 试验麦芽为单二和苏６，为了试验效果专门挑选浊 （３）不完全糖化的淀粉、高（中）分子糊精； 度高过滤慢的麦芽作为试验样品，麦芽指标见（表３）。 表３大生产单二、苏６麦芽指标 水分 浊度 脆度 蛋白质 库债 过滤速度 Ｂ一葡聚糖 糖化力 品枣Ｉ ｒ％ ＥＢＣ ％ ｏ／（，ｄｍ ％ ｍｌｎ Ｍｇ／ｌＯＯｇｄｍ ＷＫ 二 ４．４ １１．５ ７４．０ １３．７ ４５ 大于１８Ｏ ３１Ｏ ３０２ 苏６ ４．２ １５．９ ６４．２ １４ ６ ４５ 火于１８Ｏ ２８Ｏ ３Ｏ０ ２ｏ１５年第１期总第２０５期技术研究＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｊ ２９ 毒‘舅ｌ啊ｌ疆 表４酶１ ６、７不同浓度协定壹汁试验．麦芽样品为单＝ 组别 １ ２ ３ 加酶量 空白 １号酶４ｇ／ｔ １号酶ｓｇ／ｔ 浊度（ＥＢＣ） ｌ１．５ １３．６ １５．２ 过滤（ｒａｉｎ） 大一 １８０ 大于１８０ 大于１８０ ４ ５ ６ ７ １弓酶６￣／ｔ ６号酶１５ｇ／ｔ ６号酶２０ｇ／ｔ ６弓酶２５ｇ／ｔ １４．５ １２．４ １２．０ １２．６ 大于１８０ ６５ ５５ ４５ ８ ９ １０ ７号酶４ｇ／ｔ ７号酶Ｓｇ／ｔ ７号酶６ｇ／ｔ １１．４ ｌ１．Ｓ １１．６ 大于１８０ 大 ｊ １８０ 大于１８０ 表５单酶８、９、１０不同浓度协定麦汁试验，样品为单二 组别 １ 加酶量 空白 浊度（ＥＢＣ） １１．５ 过滤（ｒａｉｎ） 夫于１８０ ２ ３ ８号酶Ｓｇ／ｔ ９弓酶Ｓｇ／ｔ １１．６ １０．８ 大于１８０ 火于１８０ ４ ５ ６ ７ １０号酶ｓｇ／ｔ ８、９、１０号酶各４ｇ／ｔ ８、９、１０号各５ｇ／ｔ ８、９、１０号酶各６ｇ／ｔ １１．８ ９．８ １０．０ １０．８ 人于１８０ 人于１８０ 大于１８０ 大于１８０ 表６酶２．３．４、５对浊度和过滤的影响，试验样品为单二 绡别 １ ２ 加酶ＪＩ莽＝ 空白 ２号酶４ｇ／ｔ 浊度（ＥＢＣ） １１．５ ８．６ 过滤（ｍｉｎ） 火于１８０ １８０ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ２号酶ｓｇ／ｔ ２号酶６ｇ／ｔ ３号酶４ｇ／ｔ ３号酶ｓｇ／ｔ ３号酶６ｇ／ｔ ４号酶、４ｇ／ｔ ８．２ ７．Ｓ ３．５ ３．Ｏ ２．６ １１．４ 大十１８０ 大于１８０ 大予１８０ 大于１８０ 大于１８０ 大于１８０ ９ １０ ４号酶ｓｇ／ｔ ４号酶６ｇ／ｔ １１．５ １１．６ 大于１８０ 大于１８０ １１ １２ １３ １４ １５ １６ ４号酶４ｇ／ｔ ４号酶Ｓｇ／ｔ ４号酶６ｇ／ｔ ５号酶４ｇ／ｔ ５号酶ｓｇ／ｔ ５弓酶６ｇ／ｔ １１．４ １１。５ １１．６ ４．３ ３。２ ３．１ 犬于１８０ 人于１８０ １８０ 大Ｔ－１８０ 大于１８０ 大于１８０ ３０ ｌ技术研究＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ ２０１５年第１期总第２Ｏ５期 雪穗 ３．１添加酶制剂的浊度及过滤试验 ４制麦过程几种酶的变化趋势 ３．１．１不同浓度单酶试验，数据见（表４—６）。 针对影响单二浊度和过滤速度的影响因素缺少Ｂ一 从（表４）可以看出界限糊精酶和木瓜蛋白酶对改 淀粉酶和木聚糖酶的情况，了解制麦过程淀粉酶（ａ一 善单二浊度和过滤没有效果，且添加界限糊精酶对浊度 淀粉酶、Ｂ一淀粉酶、界限糊精酶）和木聚糖酶的变化 有升高趋势；内切木聚糖酶可以显著改善麦汁的过滤性 趋势有利于给制定制麦工艺改善单二、苏６浊度和过滤 能，但对浊度的降低没有贡献作用。说明麦芽蛋白质得 提供依据。 到合理的降解，浊度和过滤问题并非蛋白的不合理降解 ４．１制麦过程ＯＣ一淀粉酶的变化趋势（见图１） 所导致。麦芽中木聚糖的降解不足是导致协定麦汁过滤 未发芽麦粒中不含ｏｃ一淀粉酶。大部分ｏｃ一淀 的慢的主要原因。 粉酶在发芽第２—４天形成。随发芽的继续进行，其量 为验证麦汁中脯氨酸和多酚的结合或是多酚的聚 不断增加，焙焦期下降，干燥结束较干燥前ＯＣ一淀粉 合是否会导致浊度的升高，进行如下试验见（表５）。 酶含量略有下降。 从（表５）可以看出脯氧酸蛋白酶、多酚酶、单宁 浸麦、发芽后，由于赤霉酸的诱导，在盾片上皮组 酶（进口）对浊度略有改善，对过滤无作用。说明脯氨 织和糊粉层中合成，然后分泌到胚乳。大麦子粒萌动时 酸和多酚类物质对浊度稍有影响，制麦上可以不予考虑。 合成ｏｃ一淀粉酶的起始部位在盾片，在最初的１ ２－２４ 从（表６）可以看出，２、３、４号酶对过滤均无影Ⅱ向， 小时，盾片中就有此酶活性，此时糊粉层中ｏｃ一淀粉 但其中３号Ｂ一淀粉酶（进口）、５号右旋糖苷酶对单 酶尚未合成。但随着发芽进行，糊粉层对ＯＣ一淀粉酶 二及苏６的浊度有显著的降低，２号界限糊精酶（含有 的合成起主导作用。麦芽中７％的ＯＣ一淀粉酶存在于 脂肪酶活力）对浊度也有降低作用。说明单二麦芽Ｂ一 胚中，９３％分散在胚乳中；约３／４存在于麦粒的下半 淀粉酶和右旋糖苷酶相对港啤有缺陷，同时也就印证了 部分，１／４存在于麦粒的上半部。水分愈高，通风情况 单二、苏６糖化力低于港啤的原因了。酯类和直链淀粉 愈好（表层中ＣＯ，浓度低），ｏｃ一淀粉酶形成愈快。 的结合给浊度的升高带来一定的贡献。 ４．２发芽过程Ｂ一淀粉酶的变化趋势（见图２） 对苏６的试验结果与单二相近，说明苏Ｂ的浊度 大麦含有活化的和未活化Ｂ一淀粉酶。活化部分 和过滤成因与单二是相同机理。 溶于稀盐溶液，位于糊粉层，发芽后，向胚乳部分分泌。 ３．１．２酶制剂试验小结 未活化部分位于胚乳，与不溶性蛋白质成双硫键（Ｓ—Ｓ） 单－－￣ｎ苏６的浊度问题不是因为蛋白、Ｂ一葡聚糖、 结合。即通常所说的被大麦胶蛋白包围而处于非活性的 多酚、脯氨酸等降解所致，而是与淀粉、胚乳细胞壁、 酶原状态。发芽后，由于蛋白酶的作用，双硫键被切断， 酯类的降解有关联，该品种麦芽Ｂ一淀粉酶酶活及右 非活化的ｐ一淀粉酶得以活化。大麦发芽前的ｐ一淀 旋糖苷酶不足所致。 粉酶活力一般波动在６０—２００ＷＫ范围内。 单二和苏６的过滤问题也不是因为蛋白、８一葡聚 Ｂ一淀粉酶大麦中以游离（活化）和结合（未活化） 糖等降解所致，而是木聚糖的降解不足所致，木聚糖占 的两种形式存在。浸麦时，ｐ一淀粉酶的活性先减少， 胚乳细胞壁的２０％左右，该麦芽中缺少木聚糖酶。 达到最低点后开始增加，发芽时达到最大值，结合态Ｂ一 ２０１５年簟１期总第２０５期技术研究Ｉｉ，Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｌ ３１ 图３ 图４ 表７浸麦工程 浸麦工艺 对照（通常工艺） 浸麦水温１Ｂ￣Ｃ，６ｗ ８Ｄ一４Ｗ一６Ｄ ３Ｗ一２Ｄ ２９小时 改进（改进工艺） 浸麦水渝１２ ｏｃ５Ｗ ８１）一４Ｗ－６Ｄ ４Ｗ一４Ｄ一３Ｗ ２Ｄ ３６小时 ，表８ｌ发芽工程 发芽工艺 Ｉ 发芽天数Ｄ １ ２ １５ ４５ ３０ ３ １５ ４７ ３０ ４ １６ ４６ ３０ ５ １６ ４５ ２０ ６ ６ ４４ ２０ 对 发芽温度℃ １５ 照 水分 ％ ４１ 新鲜风％ ３０ 改 发芽温度℃ １３ 进 水分 ％ ４３ １３ ４５ １４ ４７ １５ ４６ １７ ４Ｂ １８ ４４．５ 新鲜风％ ６０ ６０ ５０ ３０ １０ Ｏ 淀粉酶也是先减少渡过稳定期后，进一步减少，在发芽 ４．３界限糊精酶在制麦过程中的变化趋势（见图３） ｏ（一和Ｂ一淀粉酶均不能作用于ａ一１，６键，所 产生的糊精需要脱枝酶进行脱枝。大麦中脱枝酶包括 Ｒ一酶和极限糊精酶二种，它们能分解ｏ【一１，６键，使 支链脱落。此二酶作用后可得少量麦芽糖、麦芽三糖 进入第三天后，全部消失。很显然，结合酶在发芽过程 中被游离了。麦芽中活化Ｂ一淀粉酶的量等于成熟大麦 籽粒中游离和结合Ｂ一淀粉酶量的总和。１３一淀粉酶与 ｏｃ一淀粉酶、蛋白酶和Ｄ一葡聚糖酶等酶的不同之处， 在于它不是在发芽过程中被合成的。 及一系列直链寡糖。它们在大麦干籽粒中活性很低， 发芽后显著增加。此二酶对热较稳定，麦芽干燥后破 在发芽期间，Ｂ一淀粉酶的活力增长稍后于蛋白 酶的增长，与发芽开始几天麦粒的呼吸存在直接关系； 因此发芽开始阶段通风供氧至关重要。Ｂ一淀粉酶的活 力增长与大麦的蛋白溶解是平行的。发芽后２—５天内， Ｂ一淀粉酶的活力增长最快低温（１３—１５。Ｃ）发芽较好， 这一点与蛋白质的溶解情况相符；发芽水分高些为宜， 坏较小。 ４ ４发芽过程木聚糖酶的变化趋势（见图４） 胚乳细胞壁主要由半纤维素构成，而细胞之间则填 充着一层蛋白质，构成骨架结构，胚乳细胞内主要是淀 粉。发芽过程，形成的蛋白酶首先分解蛋白质骨架，接 但超过４６，酶活力增长即不明显；发芽后期，麦层中 ＣＯ 的浓度高些对ｐ一淀粉酶活力增长有利。 ３２ 技术研究＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ ２ｏ＇５年第１期总第２０５期 着半纤维素酶作用于相应的半纤维素各组成部分，使细 胞壁形成多孔骨架，因而使得水解酶进入细胞，对淀粉 表９千爆工程 Ｋ１ ５２＂Ｃ３ｈ一１ｈ￣５５￣Ｃ３ｈ一１ｈ一６Ｏ℃３ｈ一１ｈ￣６５￣Ｃｎｈ 风机１Ｏ０％ 排 ｔ＿媪度６０℃卸料 Ｋ２。 Ｋ２ ６５℃１ｈ—Ｏ．５ｈ一７０℃０ ５ｈ一０．５ｈ一７５℃０．５ｈ一１ｈ一８０℃１ｈ一０．５ｈ一 ８５￣Ｃ３ｈ 要求鳗终排气温度 ：低于８１℃ 风柑Ｌ １Ｏ０％ 冷 口 采用开冷却风门，风机速率变化９０％，结康要求：结束ｌ温度４０＂Ｃ。 袭１０单＝、苏６大生产数据 水 浊度 脆度 色度 煮沸 微粉浸 蛋白 库 ａ一氨基氮 过滤 Ｂ一葡聚糖 总酸 糖 ３／４ 品 分 色度 出率 质 值 速度 佬 以卜 妃 叶芽 种 长度 ％ ＥＢＣ ％ ＥＢＣ ＥＢＣ Ｍｇ／ｌＯＯｇｄｍ ％ｄｍ ％ Ｍｇ，１ＯＯｇｄｍ ｍｌｎ Ｍｇ／１ＯＯｇｄｍ ｍＩ ＷＫ ％ 对 ４．１ ６．５ ７２．Ｏ ４．４ ９－２ ７９．０ １３．８ ４５ ２Ｏ１ ７０ １３０ １．２５ ３１０ ７９ 一 照 —— 缎 苏６ ４．０ ７．２ ６３ ２ ４．６ ９．８ ７８．４ １４．７ ４５ ２２０ ７５ １４０ １．３５ ３１２ ７８ 改 龋 ４．０ ２．３ ７５．１ ４．０ ８．８ ７９．６ １３Ｉ７ ４５ ２１５ ３５ ９８ １．２０ ３２５ ８９ 进 二 缎 苏６ ４．０ ３．１ ７０．４ ４．２ ９．０ ７８．８ １４．４ ４５ ２２０ ４５ １０１ １。２５ ３２０ ８７ 等成分降解。半纤维素酶在原料大麦中含量很少，主要 总酸、糖化力均得到较好改善：由３／４以上叶芽长度可 在发芽中产生，一般发芽４—５天活性达到最高，发芽 以看出麦芽的均一性也得到较好的提升。 终了此酶增加约３倍。由于它不耐热，在干燥中大部分 被破坏。木聚糖占胚乳细胞壁的２０％，而木聚糖酶的 ６结束语 活性较低，浸麦、发芽、干燥控制不当就会导致木聚糖 理论上，不论何品种的啤酒大麦，通过某些生产 溶解不足产生协定麦汁的过滤问题。 措施，可以制得滤速正常、麦汁透明的麦芽。但由于大 麦的品种、种植条件、品质特性的不同，造成制麦溶解 ５单二、苏６大生产制麦工艺制定 过程有着不同的“速率”，对协定麦汁的过滤性能和浊 鉴于淀粉酶系主要是１３一淀粉酶、右旋糖苷酶及 度产生不同的影响。制麦工艺上，首先应保证浸泡后的 木聚糖酶的不足，工艺制定主要是考虑如何提升和最大 大麦露点率高而均匀，以利于提高各类分解酶的活力。 程度保留这三种酶的活性，以便于解决浊度和过滤问题。 发芽期间的水分、温度、时间、供氧等条件应满足绿麦 低温长时间浸麦，发芽前期２—３天低温，大量使 芽正常生长的需要，才有可能生产出协定麦汁清亮透明 用新鲜风，发芽后期４—５天提升发芽温度及二氧化碳 浊度低、过滤性能良好的麦芽。 窒息，干燥前期大风量迅速凋萎，进入焙焦期水分控制 协定麦汁的滤速和浊度之间没有必然的联系，过 在６％一７．５％，利于ｏ【一淀粉酶、Ｂ一淀粉酶、界限糊 滤速度缓慢协定麦汁并不一定混浊。协定麦汁的滤速和 精酶及木聚糖酶的活性提高和保留，同时这样的工艺思 浊度从麦芽的其它常规指标（如粉差、库值、脆度、蛋 路既解决浊度和过滤问题又利于均一性和脆度的提升。 白区分等）中也得不出显著的因果关系，可以认为有一 ５．１大生产工艺制定 定的关系，但并非绝对有关系。麦芽协定麦汁的滤速受 生产设备为ＳＥＥＧＥＲ公司塔式制麦。大麦是２０１ ３ 分析方面的影响较大，因此不足以推断啤酒糖化生产的 年度的江苏农垦的单二和苏６，单批投料量３３０吨。 麦汁过滤性能就必然有问题。协定麦汁的浊度与啤酒生 从结果看浊度和过滤得到了显著的改善，浊度由 产的糖化麦汁的浊度和啤酒的浊度存在怎样的相关度， ６—７ＥＢＣ降低到２－３ＥＢＣ，过滤由７０—７５分钟降低到 以及对酿造（包括酵母）的影响程度，这些问题需要啤 ３５—４５分钟，达到了预期结果，同时脆度、１３一葡聚糖、 酒生产技术人员给出数据和总结。 ２０１５年第１期总簟２Ｏ５期 技术研究＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｌ ３３
