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麦芽的质量才是我们最应该关注的指标

来源: 2013-03-28 00:00:00
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[导读] 随着各地气温的逐渐转凉,啤酒销售也从火热的供不应求逐渐转入销售淡季。盘点今年夏天,各地高温不断,屡创新高和长时间的高温天气给今年...

    随着各地气温的逐渐转凉,啤酒销售也从火热的供不应求逐渐转入销售淡季。盘点今年夏天,各地高温不断,屡创新高和长时间的高温天气给今年的啤酒销售带来了不菲的销量和收入。几家欢乐几家愁,啤酒企业近几年的集团化竞争愈演愈烈,规模效益日益明显,2010年华润、青岛、燕京三大集团啤酒总产量占全国总产量的半壁江山。许多中、小啤酒企业誓死捍卫自己的一片家门口的啤酒市场已经举步维艰,在啤酒质量日益同质化的今天,只有保证过硬的品质、均一的啤酒质量才是保住自己市场的制胜法宝。

    人们常说“酵母是啤酒的灵魂”可见酵母的重要性,这在酿造师中已成为不争的事实,各生产厂家对酵母的管理和培养技术日益成熟,酵母对啤酒质量的稳定提高已经不是难题。

也有人说“酒花是啤酒的灵魂”,近几年,啤酒花使用量逐步减少,酒花生产场地固定,品种以颗粒酒花为主,在良好的贮存条件下,质量没有问题。

    啤酒生产的最大原料水,被誉为“啤酒的血液”,啤酒企业酿造用水处理设备也非常成熟,经过包括:多介质过滤器、活性炭(包括反洗系统、、蒸汽杀菌)过滤器、二氧化氯杀菌装置、保安过滤器、反渗透、板式换热器、控制系统等处理,酿造用水的质量可以控制在较高水平。

    其它原辅材料随着近几年国家对食品安全的日益重视,如果企业把关严格,质量上能够得到保证。

而影响啤酒质量的最大根源本人认为还是麦芽质量,从啤酒的定义中“啤酒是以大麦芽为主要原料,……”可以理解,啤酒中除了水,麦芽是主要成分,而大麦的生产分布世界各地,国内也分布广泛,从种植到加工分散,品质难以统一。因为采购、价格等种种原因,很多啤酒生产企业经常更换麦芽品种和同时多个麦芽品种同时使用,诸多因素的影响,别说不同麦芽品种,就是同品种的麦芽不同批次之间都可能存在较大的差异。这给酿造师稳定啤酒质量带来不小的难题。因此本文重点讨论关注麦芽质量,同时理应成为啤酒酿造师最关注的指标。

    用大麦制作啤酒主要原料的原因:大麦种植普遍,适应性影响强;大麦的外壳在收获时不会破裂,起到保护胚乳的作用,不影响以后的发芽;大麦的外壳是将来糖化醪过滤的过滤层(过滤槽过滤尤为重要);大麦的蛋白质含量之中,适合于酿造啤酒;大麦中富含各种酶,可以在不外加酶的情况下对大麦的各种有效成分分解,制成理想的麦汁。

    用发芽的大麦制作成麦芽,再用来酿制啤酒的原因;使大麦中原有的各种酶活化,形成各种新酶,提供麦芽汁制备时的催化剂;使麦粒中的淀粉和蛋白质在酶的作用下适度分解,提供有效的浸出物成分;通过对绿麦芽的干燥,使麦芽具有特有的色、香、味;并除去多余的水分和生腥味,有利于储存;麦根味苦且吸湿性强,经干燥除根,麦根的不良味道不致带入啤酒中。

    下面汇总一些大麦和麦芽的质量判定方法和重要性,供企业参考。

一、大麦指标及其对酿造的影响:

1. 大麦含有的蛋白质可以分为组织蛋白和贮存蛋白两类,按照其在不同溶剂中的溶解性质可以分为四种,而且有不同的性质与作用。分别为:

1.1清蛋白:又称为“麦白蛋白”、“水溶性蛋白”,属于组织蛋白,约占大麦蛋白质含量4%~5%。在麦芽过程和糖化过程都能被部分水解,是麦汁和啤酒中含氮物质的组成部分之一,其中包括可溶性氮和可凝固性氮,对麦汁和啤酒的总氮的影响不大。

1.2球蛋白:又称为“盐溶性蛋白”,占大麦蛋白质含量的12%~15%,属于组织蛋白,在胚乳中的含量比较高;在制麦芽过程和糖化过程只能被少量水解。球蛋白的特点是很容易凝固析出,但其中的β-球蛋白组分等电点比较低,只有pH4.9左右,很难在麦汁制造过程中凝聚去除;容易与单宁生成可溶性的络合物,经氧化聚合后分子质量提高、颗粒度增大而形成浑浊。

1.3胶蛋白:又称为“醇溶性蛋白”,是大麦蛋白质含量中比例最高的一个组分,约占37%~45%,属于贮存蛋白。当大麦的蛋白质含量偏高时,醇溶性蛋白的含量明显增加。胶蛋白在制麦过程中被大量水解,可达60%,但在麦汁制造过程中分解数量不多,大部分随麦糟排放。醇溶性蛋白可以分为ABC组分,C组分中含有大量脯氨酸,由于脯氨酸很容易与黄酮类多酚及其聚合物——类单宁结合形成冷浑浊继而生成永久浑浊,因此,常将醇溶性蛋白质称之为“浑浊活性蛋白质”。

1.4谷蛋白:又称为“碱溶性蛋白”,也是大麦蛋白质含量中比例比较高的一个组分,约占35%左右,属于贮存蛋白。这类蛋白在制麦芽过程和糖化过程中水解程度不高,在制麦过程中只能分解25%左右,大部分随麦糟一起排放掉,对酿造过程的影响不大。谷蛋白富含谷氨酸和脯氨酸,大量谷蛋白的水解产物会使代谢过程增加琥珀酸的含量,影响啤酒的口味。

2. 因种植条件和气候的影响,同一个大麦品种的总蛋白质含量不稳定,大多在10%以内。

2.1大麦的蛋白质含量比较高(指含量水平超过12.5%),胚乳结构比较紧密,葡聚糖的含量水平也会高一些。这种大麦在浸麦时,吸水速度放慢,溶解速度也相应迟缓,发芽过程时间偏长;但制成的麦芽总氮、α-氨基氮含量水平相对会高一些,大多可以获得比较高的酶活力(如淀粉酶、蛋白酶等);但是,蛋白质含量高的大麦淀粉的含量低,制成的麦芽往往浸出率比较低(蛋白质含量每高1%,浸出率下降0.6%左右),脆度很难满足要求,库值也会偏低一些。

2.2使用高蛋白质含量的麦芽酿造啤酒,大多会出现麦汁和啤酒的过滤问题,制成的啤酒,色度容易偏高,口感醇厚度略感好一些,泡沫也有改善。缺点是非生物稳定性比较差,啤酒容易产生浑浊,有时候经巴氏灭菌以后就会出现大量悬浮物。

2.3大麦蛋白质含量过低制成的麦芽,酶活力往往偏低一些,总氮含量也会偏低;麦芽的库值不一定会很低。麦汁中氮源数量偏低,会影响酵母的健壮程度,酿造的啤酒口感容易淡薄,啤酒泡沫也会比较差一些。大麦的总氮受到大麦品种、产地(特别是纬度,纬度越高,蛋白质质量也越高)、土壤、施肥方法和大麦生长自然条件(干燥季节、蛋白质含量会升高)等因素的影响,波动很大;酿造浅色啤酒的大麦总氮(绝干计)为1.45~2.24%(相当于绝干计蛋白质含量为9.0~14.0%)。

3. 啤酒大麦的品种纯度:送往麦芽厂的啤酒大麦应至少有93%的品种纯度;不同种类的大麦其制麦工艺差别很大,导致麦芽质量的不均一;大麦和麦芽的品种纯度可通过SDS凝胶蛋白电泳和聚合酶链反应(PCR)进行测定;为了避免影响发芽质量和霉菌的生长,接收大麦的含水量不能超过14%。

4. 从麦芽加工角度讲,大麦颗粒应该均匀,腹径≥2.5mm;GB-T7416-2008啤酒大麦中规定二棱优级啤酒大麦中腹径≥2.5mm的麦粒所占的百分比应≥85.0%。

二、龙丁区分(Ludin)

    龙丁区分是用磷钼酸和单宁沉淀法来区分麦芽中可溶性氮各组分的关系,分成A、B、C三个区分。A区分:是指定被单宁沉淀的氮,是麦芽可溶性氮中未被分解的蛋白质和高肽,它的值要比热凝固氮大。B区分:是指用磷钼酸和单宁各种沉淀氮量之差,它是麦芽中的中分子含氮化合物和多肽。C区分:是指不能被磷钼酸沉淀的氮量,它是麦芽中低分子含氮化合物、部分肽、低肽和氨基酸,它的值要比a-氨基氮、甲醛氮大一些。

一般对低、中分子蛋白质的浅色麦芽,适宜的龙丁区分比值是:

A:占20~30%;B:占15~20%;C:占50~60%

三、a-氨基氮:

    是按协定法测得麦汁中a-氨基氮,折算成绝干麦芽含量。

a-氨基氮反映了麦芽中蛋白质被分解成游离氨基酸的倾向值。是酵母能利用的主要含氮化合物。对于总可溶性氮偏低的麦芽,片面追求高a-氨基氮,必然导致多肽、肽的减少,从而导致啤酒泡持性变差。

麦芽的a-氨基氮应占麦芽的总可溶性氮的20~25%是合理的范围。

    此标准是用在中等蛋白质含量的大麦,但澳麦麦芽蛋白质只有9.2%(绝干),若想保持a-氨基氮占总可溶性氮之比值为20~25%,此时库值应在43.5~54.4%,必然导致麦芽溶解过头,严重影响啤酒的泡持性。这些麦芽a-氨基氮虽然偏低一些,但只要Vz45o值较高,即含有足够的糖蛋白酶在麦芽糖化时a-氨基氮也会升高到需要值。

四、热凝固性氮

    是指麦芽按协定法糖化后过滤麦汁,再置于饱和食盐水浴中,在有回流冷凝器下煮沸五小时后,再过滤测定被热凝固的含氮量。应占该麦芽的可溶性氮的10~15%。

热凝固氮含量的高低,它标志着可溶性氮中高分子含氮化合物的比例,如:有过高的比例存在,它标志了麦芽蛋白质分解不足和麦芽未经高温焙焦,用此麦芽酿制啤酒,在煮沸麦汁中也一定会带有较多的热凝固氮,啤酒的非生物稳定性会很差。

由于测定太费时,在一般情况下,不作为啤酒麦芽的必要指标。

五、哈同值:

    细粉碎麦芽样品在20℃,45 ℃,65 ℃,80 ℃下分别准确糖化1小时,此4种温度下所得麦汁的浸出物与协定法麦汁浸出物的百分比的总和除以4,从中减去一常数58.1,所得之余数即为哈同值。通过哈同值可以评价麦芽的酶活力和溶解情况:

哈同值

描述

0-3.5

溶解不足

4-4.5

溶解一般

5

可以接受

5.5-6.5

溶解良好

6.5-10

高酶活力

1.哈同45℃值:将麦芽细粉在45℃下糖化1小时,测出此麦汁浸出物含量和协定法糖化麦汁浸出物含量之百分比为哈同45℃值。

哈同45℃值

描述

<30%

麦芽低温酶系统太弱

30~35%

由于错误浸渍或发芽,通风不强烈或发芽温度高于20℃,低温酶不足

36%

标准值

37~40%

此麦芽属低温发芽,低温酶活性强,麦汁糖化时应提高蛋白质休止温度,缩短休止时间,否则a-氨基氮会增加太多,不利于泡持性

>41%

低温酶活性太强,不宜单独投料

哈同45℃值不仅反映了麦芽的蛋白溶解度和细胞溶解度,同时反映了糖化过程可能满足的低温水解酶的补偿程度;大部分细胞壁分解酶作用活力的适宜温度都在60℃以下,这些酶如果能在低温下游离和分散,在升温过程中就能迅速作用;如果哈同45℃值比较好,例如能够达到36%以上,意味着麦芽含有丰富的低温水解酶活力,包括多聚糖酶和蛋白酶的活力。

2.哈同65℃值:65℃的温度最接近正常麦汁制造过程中糖化的温度,比较容易鉴定麦芽质量对麦汁制造过程可能产生的影响。

    在实际生产过程中,当细胞壁溶解不良的麦芽在醪液温度超过60℃时,β-葡聚糖溶解酶会比较活跃,能释放大量的β-葡聚糖;此时,耐热性能差的β-葡聚糖酶已经钝化、失活,在此温度下释放的高分子葡聚糖就很难被分解,导致了麦汁的浊度与粘度升高。因此,在控制麦芽质量标准时,可以用协定法麦汁与VZ65℃哈同值麦汁分别测定葡聚糖的含量,用两者的差别来鉴别葡聚糖的分解程度;优质麦芽用协定法麦汁与VZ65℃哈同值麦汁测定的葡聚糖含量差别不是很大,两者含量差别多小于150mg/100g,而质量差的麦芽的葡聚糖含量会有很大的差别、其差别至少大于150mg/100g,而且两者之间的差别会很大;这种差别一定会引起麦汁的高粘度、高浊度,会造成麦汁过滤问题;发酵液的澄清问题和啤酒的过滤问题,同时会对酿造质量有较大的影响。

六、麦汁过滤性能预测试验

    麦汁过滤预测试验是近代一种以模拟大生产为基础的比较试验,包括:1)麦芽粉碎度更接近大生产,因为实验室的EBC粉碎机的粉碎度往往精细一些,均质化程度高,酶与浸出物的游离、作用好一些,所以实验室测定的麦汁过滤速度不能反映糖化车间的实际情况。2)协定法包括低温保温和高温保温两个阶段,有利于低温酶的作用,而麦汁过滤试验只有高温保温阶段,过程时间也比较短,因此,比实验室试验更能反映糖化室的实际情况,所以预测麦汁过滤性能有一定的价值。3)过滤性能预测试验的结果用前30min的过滤体积,以及前30min和后30min的麦汁过滤数量来分析。

评价方法:

前后30分钟过滤量

评价

前30min 的Volume > 170 ml

过滤性能优良

30min的过滤数量较多的超过后30min

麦芽质量较好或很好

数量相差不多

麦芽质量属于中等偏下

30min的 Volume < 130 ml

过滤过程中存在问题

30min的过滤数量不多,后30min更少

麦芽质量很差

七、库尔巴哈指数(简称库值或K.I.):

 

由协定法糖化测定麦芽的可溶性氮

麦芽库尔巴哈指数=                                     ´100%

                                      麦芽总氮

 

制造浅色贮藏啤酒麦芽,对于大麦蛋白质含量低于11.5%的浅色贮藏麦芽来说:

库值

溶解度描述

建议

>46

过度溶解

不宜单独投料

42~45

溶解较过头

泡持性略差

39~41

溶解良好

适宜于做下面发酵啤酒

36~38

能接受

不宜做高保质期的啤酒,泡持性好

<36

溶解不足

不宜单独投料

八、β-葡聚糖:

    大麦与麦芽的β-葡聚糖含量在啤酒酿造过程中起着正反两方面的作用。一方面,β-葡聚糖是啤酒重要的口感组成,一定分子质量和一定数量的β-葡聚糖可以辅助口感的柔和,醇厚型啤酒需要高一些的β-葡聚糖含量,淡爽型啤酒的β-葡聚糖含量则可以低一些。适量葡聚糖还能形成一定的粘度,有助于泡沫的稳定。

但另一方面,大量β-葡聚糖的存在一定影响麦汁的过滤和啤酒的过滤性能,影响发酵液的澄清。另外,溶解不良的麦芽所含有的β-葡聚糖酶的活力仅为溶解良好麦芽的1/4~1/3。如果由于温度偏高,麦芽残存的这些葡聚糖酶大部分失活后,溶解不良的大麦一定会溶出大量的β-葡聚糖到醪液中。因此,在糖化过程,如果使用50℃及其以上温度投料时,会使葡聚糖酶迅速失活,在50~60℃温度范围内就会有大量的胶体物质析出,虽然在50~60℃温度范围内溶出的葡聚糖并不是太多,但溶解不良的麦芽在此阶段的溶出数量却是溶解良好麦芽的8~12倍。因此,35℃的投料温度以及50~60℃温度下β-葡聚糖酶的作用对溶解不良的麦芽是非常有益的。

九、戊聚糖:

    大麦中的非淀粉质多糖主要由β-葡聚糖和戊聚糖组成,其中大麦胚乳细胞壁由75%的β-葡聚糖和20%的阿拉伯木聚糖构成。戊聚糖的基本结构是以(1→4)-β-D-吡喃木糖残基为线性骨干,通过O-2,O-3或O-2,3键联上α-L-阿拉伯呋喃取代物。有报道表明,阿拉伯木聚糖在与能产生自由基的化合物共存时,分子内部广泛交联,形成错综复杂的网状结构,导致麦汁的粘度增高,给过滤带来困难;而另一方面,阿拉伯木聚糖又能增加啤酒的口感并提高泡沫的稳定性。

十、麦芽糖化力和淀粉酶活力:

    国标中浅色麦芽糖化力必须达到WK=250;糖化时间≤15分钟。

优良麦芽a-淀粉酶活力:b-淀粉酶活力=1:4~5。如按ASBC法测定a-淀粉酶活力在45~55,b-淀粉酶活力在200左右。过高的a-淀粉酶活力,最终会影响成品啤酒中不呈色糊精中葡萄糖苷键的数目太低,会使啤酒有甜味。

十一、麦芽的综合溶解度:

    综合溶解度比较简捷的检测方法是:麦芽的脆度≥80%,最好能达到85%以上,胚乳纵断面可见的麦尖部分的末溶解部分,不超过10%,麦粒叶芽伸长度2/3~1的部分控制在80%以上。

    麦芽的细胞壁溶解度:胚乳细胞壁的主要组成多聚糖的分解程度,是胚乳细胞溶解度的重要标志,而且是麦芽溶解度最重要的内容。不同的大麦品种对能否获得良好的溶解度具有重要的影响,一些胚乳结构紧密的大麦,未分解的胚乳蛋白质和细胞壁会限制水解酶在淀粉质胚乳中的移动,影响其有效的作用。首先影响细胞壁的溶解度,最终形成不均一的整个胚乳的溶解度。因此,细胞壁溶解度对麦芽溶解度的影响是非常重要的。不良的细胞壁溶解度必然导致麦汁与啤酒的浊度与粘度的升高,会引起麦汁与啤酒的可过滤性能降低。麦汁的粘度升高还会使煮沸过程不稳定。较多数量的多聚糖存在会影响酵母的沉降和发酵液的澄清,甚至有可能导致啤酒的非生物稳定性问题。

十二、麦芽总氮:

    麦芽总氮主要取决于发芽大麦的总氮,在发芽过程中仅损失7~15%的总氮(主要是根、芽和转化成其它化合物)。

十三、微生物对麦芽品质的影响:

    霉菌对啤酒质量的影响主要表现在对啤酒风味的影响上。黑曲霉、赭曲霉、芽枝霉、葡萄白腐菌等能使啤酒产生各种强烈的异味,如焦糖味、口味不干净、口味粗糙、有果香味等。比较常见的还会引发啤酒的喷涌病,比如镰刀霉;啤酒发酵后期降糖缓慢,以及啤酒酵母凝聚性发生改变;霉菌孢子引起制麦工人的肺病;某些能产生有用的耐热性酶如葡聚糖酶/纤维素酶,可降低麦汁中b--葡聚糖含量,提高麦汁过滤性能。

PYF(premature yeast floculation)因子:定义为使酵母过早凝聚的因子,是促进酵母提早凝聚沉降的一类因素的总称。据国外研究报道认为是大麦在潮湿的收获条件或贮藏条件下受到微生物侵袭(主要为霉菌)而产生的一种抗体物质,存在于大麦麦皮内;另外在制麦过程中,特别是浸麦过程中,因通风效果差,也有可能促使大麦产生一种抗体物质。这些抗体物质可溶于水,并且对啤酒酵母的絮凝会产生比较明显的影响,现基本确定其为多糖(非淀粉质多糖)类物质引起的。要得到稳定的质量高的安全麦芽就必须解决自然发酵问题;在制麦过程中不可能对大麦进行消毒;也不可能做到无菌环境下抑制微生物菌群生长。使用化学方法来控制麦芽表面的微生物,或者是有毒性或者是效果不明显。解决微生物菌群唯一的方法是运用生物法。

    酿造师只有将进厂麦芽的充分指标了解后,才能根据麦芽指标制定出合理的糖化工艺,才能够生产出优质的、质量均一的麦汁,这才是保证生产出高质量的、口味一致的啤酒。最重要的是啤酒企业的采购部门要兼顾成本和质量的关系,采购到质量保证、品质均一、最适合于自己啤酒酿造的优质麦芽,更重要的是要稳定麦芽品种和供货厂家,这更是啤酒生产中控制质量的根本所在。

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