論述啤酒生產(chǎn)中應(yīng)用酶加工技術(shù)的途徑與可行的工藝方法

1、論述啤酒生產(chǎn)中應(yīng)用酶加工技術(shù)的途徑與可行的工藝方法一.啤酒工藝概述:啤酒是以麥芽為主要原料,先制成麥治、添加酒花,再用啤酒酵母發(fā)酵而成的一種釀造酒。利用現(xiàn)代生物技術(shù)與傳統(tǒng)啤酒釀造技術(shù)相結(jié)合,不僅對穩(wěn)定和提高啤酒質(zhì)量有益,而且對降低生產(chǎn)成本、彌補麥芽質(zhì)量缺陷、增加花色品種、增加效益都大有好處。酶制劑種類很多,功效不一,使用在啤酒生產(chǎn)過程中的工序也不一樣,目前啤酒生產(chǎn)常用酶制劑有耐高溫a-淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、復合酶、a-乙酰乳酸脫羧酶、溶菌酶等。在實際生產(chǎn)中使用酶制劑首先要了解各種酶的特性和最終產(chǎn)物是什么,并要設(shè)計好應(yīng)用的目的和所要達到的效果。如:提高原料利用率,節(jié)能降耗、增加輔料比例,降低生

2、產(chǎn)成本、提高發(fā)酵度,生產(chǎn)特種酒、彌補原料質(zhì)量差異,改善麥汁組成份、加快發(fā)酵速度,降低雙乙酰含量、改善啤酒口味,提高啤酒質(zhì)量、純生啤酒提高生物穩(wěn)定性,抑制雜菌感染、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量,延長貨架保存期。不管是什么目的,都要通過技術(shù)論證、實驗得出結(jié)論后再用于大生產(chǎn),否則,達不到預期的效果。二.酶制劑在啤酒生產(chǎn)中的作用簡述酶制劑的應(yīng)用為啤酒工業(yè)發(fā)展做出了巨大貢獻。由于酶制劑的應(yīng)用,啤酒品種變得更加豐富多彩,最具典型意義的干啤、半干啤受到廣大消費者的青睞。由于酶制劑的應(yīng)用,近年來除大米外,玉米、玉米淀粉、小麥等都作為生產(chǎn)原料加入釀造啤酒的行列,耐高溫-淀粉酶、糖化酶、木聚糖酶、-葡聚糖酶等在啤酒釀造中扮演了重

3、要的角色。啤酒是最早利用酶的釀造產(chǎn)品之一,在啤酒釀造中,添加-淀粉酶,有助于提高輔料用量,添加蛋白酶能使高分子蛋白質(zhì)分解成肽和氨基酸,這些含氮分解產(chǎn)物對于酵母的營養(yǎng)、啤酒泡沫的形成和持久性、啤酒的香氣和風味及啤酒的非生物穩(wěn)定性有很重要的作用。蛋白酶還可用于處理啤酒的冷凍混濁。異淀粉酶能分解支鏈淀粉使成為直鏈淀粉,在啤酒糖化過程中可大大提高麥汁麥芽糖含量,使二氧化碳充足,啤酒爽口性好。將酶制劑用于啤酒,不僅能促進淀粉原料的液化和糖化速度,還能節(jié)省用糧和降低啤酒成本。一般釀造啤酒條件下,麥芽自身的酶不能將原料中所有淀粉分解為可發(fā)酵性糖,約1/3的淀粉變?yōu)榉前l(fā)酵性糊精,殘留在啤酒中,成為啤酒熱能源。

4、在發(fā)酵醪液中添加葡萄糖淀粉酶,能將糊精分解為葡萄糖,再由酵母發(fā)酵成乙醇及二氧化碳。因此,調(diào)整麥汁到低糖度,可保持酒精度,減少總碳水化合物含量,得到低熱量啤酒。啤酒釀造發(fā)酵初期,酵母在發(fā)酵過程中生成-乙酰乳酸,漸漸轉(zhuǎn)換成雙乙酰,雙乙酰再轉(zhuǎn)換成無味無臭的乙偶姻。在啤酒長期成熟中,-乙酰乳酸能完全轉(zhuǎn)變成乙偶姻。如在啤酒發(fā)酵初期添加-乙酰乳酸脫羧酶能迅速將-乙酰乳酸轉(zhuǎn)換為乙偶姻,縮短啤酒成熟期。啤酒發(fā)酵中生成的尿素與乙醇反應(yīng)在酒中會形成致癌物質(zhì)氨基甲酸酯,如在乙醇存在下加入耐酒精的酸性尿酶可使酒內(nèi)尿素含量降為零,從而阻止致癌物氨基甲酸酯的生成。啤酒混濁由多酚聚合物引起,氧是啤酒混濁母體形成與結(jié)合的促成

5、因素。啤酒生產(chǎn)中多酚氧化生成揮發(fā)性羧基化合物使啤酒風味老化,氧化作用可加深啤酒色澤或使之變?yōu)榘导t色。在普通啤酒中加入葡萄糖氧化酶可除去啤酒中溶解氧和瓶頸氧,防止啤酒的氧化變質(zhì),對啤酒起抗氧化、保鮮、防褐變作用,同時改善啤酒口味,提高啤酒澄清度與風味穩(wěn)定性,延長保存期。三.啤酒的工藝流程:啤酒釀造原料麥芽制備:浸麥;發(fā)芽;干燥;除根;5貯藏。麥芽汁制備:麥芽及谷物輔料粉碎;糖化;麥芽汁過濾和洗槽;麥芽汁煮沸和添加酒花。啤酒發(fā)酵:啤酒酵母的擴大培養(yǎng);發(fā)酵工藝。過濾及罐裝。在糖化過程中首先加入-淀粉酶,-淀粉酶只可作用于淀粉分子內(nèi)任意-鍵,且從分子鏈的內(nèi)部進行,故又稱內(nèi)淀粉酶,屬于內(nèi)切酶。在水溶液中

6、-淀粉酶能使淀粉分子迅速液化,產(chǎn)生較小分子的糊精,故也被稱為液化酶。-淀粉酶作用于直鏈淀粉,分解產(chǎn)物為67個葡萄糖單位的短鏈糊精及少量的麥芽糖和葡萄糖,糊精還可以進一步水解。按理論最終產(chǎn)物為87%的-麥芽糖和13%的葡萄糖。-淀粉酶作用于支鏈淀粉只能任意水解-1,4鍵,但不能分解-1,6鍵也不能繞過-1,6鍵。作用接近-1,6鍵時速度放慢,其分解產(chǎn)物為-界限糊精、麥芽糖和葡萄糖。常用的-淀粉酶有耐高溫-淀粉酶, 真菌-淀粉酶。啤酒生產(chǎn)中常用的耐高溫-淀粉酶一般由地衣芽孢桿菌產(chǎn)生,pH在5.07.0內(nèi)較穩(wěn)定,尤以pH=6.0為佳,作用淀粉的最適溫度為90。中溫-淀粉酶也應(yīng)用到啤酒生產(chǎn)中。單獨使用

7、耐高溫-淀粉酶比單獨使用中溫-淀粉酶麥芽糊精收率高,透光率也較大,但黏度較高,將兩者結(jié)合起來使用則可互相彌補不足,得到很好的效果。耐高溫-淀粉酶:pH最適范圍:5.57.0;溫度最適范圍:90oC以上;鈣離子濃度:5070mg/kg加入-淀粉酶后,麥芽中的淀粉糊化,然后加入-淀粉酶也稱糖化酶或葡萄糖淀粉酶,將糊化的淀粉分解成葡萄糖,它能將淀粉從非還原性末端水解-1,4-葡萄糖苷鍵,產(chǎn)生葡萄糖,也能緩解水解-1, 6-葡萄糖苷鍵,轉(zhuǎn)化成葡萄糖。pH最適范圍:4.04.5;溫度最適范圍:5860;抑制劑:大部分重金屬;參考用量:50U/g。普魯蘭酶能水解淀粉和糊精中的支鏈-D-1,6葡萄糖苷鍵生成

8、含有-D-1,4葡萄糖苷鍵的直鏈低聚糖。所以,該酶可以和糖化酶或者-淀粉酶一起使用,生產(chǎn)高麥芽糖漿。pH最適范圍:4.24.6;溫度最適范圍:5565蛋白酶是分解蛋白質(zhì)肽鍵一類酶的總稱,可分為內(nèi)肽酶和端肽酶兩類。內(nèi)肽酶能切斷蛋白質(zhì)分子內(nèi)部肽鍵,分解產(chǎn)物為小分子的多肽。端肽酶又分為羧肽酶和氨肽酶兩種。此外還有一種二肽酶,它分解二肽為氨基酸。羧肽酶是從游離羧基端切斷肽鍵,而氨肽酶則從游離氨基端切斷肽鍵。通常說的蛋白酶多是指內(nèi)肽酶,而羧肽酶、氨肽酶和二肽酶總稱為肽酶或端肽酶。蛋白酶根據(jù)其最適pH不同分為酸性蛋白酶、中性蛋白酶、堿性蛋白酶。中性蛋白酶:溫度最適范圍: 50(pH 7.2;pH最適范圍:

9、6.88.0(37。在糖化鍋中加入糖化酶、-淀粉酶、蛋白酶、復合酶、普魯蘭梅,經(jīng)糖化后生成麥芽汁。然后進行發(fā)酵過程:首先進行啤酒酵母的擴大培養(yǎng)然后進入發(fā)酵工藝。啤酒的發(fā)酵主要包括主發(fā)酵和后發(fā)酵兩個階段。主發(fā)酵:當麥芽汁冷卻至6-8時,送入酵母增值池,按0.5%-0.6%比例添加酵母泥,通入無菌空氣,使酵母與麥芽汁充分混合,并溶解一定的氧氣供酵母呼吸用。在此過程中加入糖化酶、木瓜蛋白酶、葡聚糖酶和乙酰脫羧酶。-葡聚糖酶是一種葡萄糖內(nèi)酶,能使麥芽和大麥-葡聚糖(1,4-葡聚糖,1,3-葡聚糖分解為35個葡萄糖單位的低聚糖。該酶可使麥芽汁的粘度降低,提高過濾速度。常用的-葡聚糖酶主要包括:內(nèi)-葡聚糖

10、酶、外-葡聚糖酶及其復合酶試劑(如B2葡聚糖酶混合酶、耐溫-葡聚糖酶復合酶等。溫度最適范圍:5060;pH最適范圍:5.07.0。-乙酰乳酸脫羧酶可催化-乙酰乳酸分解為2,3-丁二醇。雙乙酰含量是影響啤酒風味的重要因素,對啤酒質(zhì)量具有決定性的影響,是品評啤酒成熟與否的主要依據(jù)。它的形成途徑為:糖類丙酮酸-乙酰乳酸雙乙酰。-乙酰乳酸脫羧酶可調(diào)節(jié)雙乙酰前體物質(zhì)走支路代謝途徑從而控制雙乙 酰的含量， 能催化 -乙酰乳酸直接形成羥基丁酮， 從而有效防止雙乙 酰的生成，使發(fā)酵周期大大縮短。溫度最適范圍：3545；pH 最 適范圍：5.06.5。單一酶制劑在啤酒生產(chǎn)上應(yīng)用時，總會有一定的 局限性。而將單一

11、酶制劑制成復合酶制劑則可彌補各個酶的缺點，得 到較好的效果。如 -淀粉酶耐溫不耐酸，而 -淀粉酶不耐溫，兩者 結(jié)合起來使用則可起到互補協(xié)同作用。國外商品化的復合酶制劑較 多，如丹麥 NOVO 公司生產(chǎn)的 Celluclast 復合酶及含 -淀粉酶和 葡聚糖酶的 Brew 2N 2zym eGP 復合酶，美國 Snyder 公司生產(chǎn)的 含有 -淀粉酶、-葡聚糖酶和蛋白酶的 -葡聚糖混合酶等復合酶制 劑。我國也有一些公司和科研單位研制出了復合酶制劑，如黑曲霉 F27 固體曲（含有 B2 葡聚糖酶，A2 淀粉酶和液化酶），安徽聚星 公司的由芽孢桿菌得到的復合酶制劑（含有 B2 葡聚糖酶，A2 淀粉 酶和蛋白酶）。 應(yīng)用上述這些酶的優(yōu)點有： 淀粉糊化徹底，液化好；可提高輔料比，在 30-40%之間，麥汁 各指標良好；在一定程度上提高原料利用率；酒體發(fā)酵度好，雙 酰還原快等。 四啤酒釀造中使用外加酶制劑的必要性： 1、原料結(jié)構(gòu)與釀造性能變化的需要： 當使用質(zhì)量較差的麥芽（如國產(chǎn)麥芽）時，不同程度地存在如蛋白