（轻工技术与工程专业论文）不同品种大米在啤酒酿造中的应用研究.pdf

摘要 捅要 在我国通常使用大米作为啤酒酿造的辅料，大米的品种和质量会影响到啤酒生产过 程，并对成品啤酒的内外在质量也有着举足轻重的影响。 本课题研究了具有代表性的五个大米品种( 武育粳米、东北梗米、海丰籼米、无锡 白糯和泰国香米) 在啤酒酿造中的应用。重点分析了它们的技术指标，酿造特性和成品 啤酒质量，尤其是口味质量。结果表明：五个品种大米的碳水化合物含量、淀粉的类型、 脂肪酸的组成等因素，决定了酿造工艺和成品啤酒口味的总体走向。对浸出率和碳水化 合物含量而言，海丰籼米和东北粳米较高，故它们在酿造应用上具有技术经济性，同时 决定了它们的发酵度较高。大米支链淀粉的百分比与糊化温度呈较高的负相关性；无锡 白糯和泰国香米几乎全部为支链淀粉，海丰籼米支链淀粉比例最低，糊化温度最高；研 究还发现，糊化米醪的粘度在较低浓度时表现为支链淀粉比例越高粘度越低，而在米醪 浓度达到某限值时，则表现相反。蛋白质含量较高的无锡白糯和泰国香米具有的糖蛋白 水平也很高，导致了麦汁较高的泡沫蛋白含量，并保留到最终成品啤酒；对它们泡持性 的分析结果表明，无锡白糯对应的成品啤酒具有最高的泡持值。尽管无锡白糯和泰国香 米具有较高的粗脂肪含量和脂肪酸含量但因它们含有的不饱和脂肪酸比例较小，导致无 锡白糯和泰国香米的不饱和脂肪酸绝对含量较小，最终影响成品啤酒的老化度和风味稳 定性。 对五种大米酿造的成品啤酒进行口味调查，消费者对它们接受程度依次为：泰国香 米、海丰籼米、武育粳米、无锡白糯、东北粳米；对调查结果的统计表明，五种大米酿 造的啤酒，它们细化的口味特征中，“清爽”与“喝后口中爽快”、“麦芽香 与“独特 的酒香”、“独特的酒香与“味道醇厚之间具有较高的相关性。对它们因子特征的分 析结果得出：泰国香米在香味方面有明显优势，东北粳米存在明显不足：海丰籼米在爽 快度方面有明显优势，东北粳米和无锡白糯在此方面存在不足；海丰籼米在甜味方面存 在不足；无锡白糯在醇厚方面表现优良，武育粳米须在此方面作出改善；消费者对啤酒 产品的喜好程度是一个综合的评价，是口味特征综合表现的结果。根据产品的风格定位 选择不同的大米，并改善其缺点。 关键词：大米、品种、啤酒、酿造工艺、口味特征、风味稳定性 a b s n a c t a b s t r a c t r i c ei sc o m m o nu s e di nb r e w i n ga s 锄u p p 咖o s ta d j u n c ti 1 1c m n a d i f f 打e n tv a n e t i e sa i l d q u a l 时o f 打c eu s e di nb r e w i n gp r o c e s sw i l lb er e s u l t i n gi nd i 盼e n tq u a l i t ) ，锄dn a v o ro f b e e r s ， a n dp r o d u c t i o nc 0 s tv a r i a t i o n s i i lt h i sp a p f i v ev 撕e t i e so f c e ，i e mr 吼jj a p o n i c an c e ，n o r t h e a s t e r nj a p o i l i c a 订c e ，h a i f e n gi n d j c i a c e ，w u x lw m t e9 1 u t i n o u s 打c ea n dt h a ia r o m a t i cg l u t i n o u s c e w e r es t u d i e dr e s p e c t i v e l y t e c 城c a lc h a r a c t 舐s t i c s ，a p p l i c a t j o ni i lp r o c e s st o g 劬e rw i t h q u a l i 付f e a l 珊so ff i l l i s h e db e e rw e r ea n a l y z e da 1 1 ds t u d i e d t h er e s u l t ss h o w e dn l a tm e c a f b o h y d r a t ec o n t e n t s ，s 觚hs t y l e s ，a n dm ef a t t ya c i dc o m p o n e r l t so ft h e6 v ev a e 够打c e c o n t r i b u t et o 廿l eb r e 、) i ，i n gp r o c e s sf e a h l r e s 锄dg e l l e r a lt a s t i n gc h a r a 曲e ro f6 n i s h e dp r o d u c t s a sm ee x n - a c tr a t e a 1 dc a 】广b o h v d r a t ec o n t e n t sa r ev 撕a t i o n m eh a u ：e n ga n d n o i 玎h w e s t e i t n s 矗田l r e sa r e1 1 i g l l e r 锄o n go ft 1 1 e m i tw o u l db em o r ea d v a l l t a g e su s e di n b e e rb r e w i n gf b me c o n o m i cp o i i l t so fv i e 、mo nt e d m i c a ls i d e ，a1 1 i 曲e rf - 锄e n t m gd e 国r e e c a nb er e a c h e d i tw a so b s e r v e dm a tt 1 1 ep e r c e n t a g eo f 订c e 锄y l o p e c t i nh a s 伊e a tn e g a t i v e c o r r e l a t i o nw i t ht h e 五c em a s m n g - i nt e m p e r a t u r e t h a ti st l l e 锄y l u m si nw u x ia n dt h a ia r e a l m o s tb r a n c h e dc h a i mi tw a sr e s u l t i n gi n 1 e1 0 w e s tm a s l l i n g i i lt e m p e r a t u r e 锄o n go ft h e r l l ， w 1 1 i l eh a i f e n gi st h eo p p o s i t e a n o t h e rr e s u l tw a sa l s oo b s e e d ( 1 耐n gt h ep r o c e s so f 打c e m a g h i n g i 1 1 ，n l a ti st h e 硒g h e r 锄y l o p e c t i np e r c e n t a g e ，a i l d 也el o w e rv i s c o s i 锣o f c em a s h i s i fr i c em a s hi s 廿l i c kt oac e r t a i nr a n g e ，t 1 1 er e s u l tw o u l ds h o wm eo p p o s i t e p r o t e i nc o n t e n t si i l 、ia 玎dt h a i c ea r e1 1 i g l l ，s od ot h e 酉y c o p r o t e i n s ，w h i c h1 e dt 0 吐1 e1 1 i 曲e rf o 锄i n g p r o t e i nc o n t e n ti nt h ew o r t 锄d 丘1 1 i s h e db e e r s f o 锄s 切b i l i 砷f o ra 1 1b e e r sw 舔d 部锄i n e d r e s u l t ss h o w e dt h a tt h eb e e rb r e w c d 仔o mw u x i c eh a sm eb e s tf 0 锄r e t e n t i o n w u x la n d t h a ih a v em u c hh i 西e rf a ta n df 狐ya c i d sc o n t e n t s ，w h i c hr e s u l t e di nt 1 1 a tt 1 1 ea b s 0 1 u t e c o n c e n 仃a t i o no fu n s a t i l r a t e df a _ c c va c i d sw a sab “1 0 w ：m ea b s 0 1 u t ec o n c e n t r a t i o no f u n s a t u r a t e df a t a c i d sw o u l da 丘- e c tt h eb e e ra g i n ga n dn a v o rs t a b i l i 船 c o n s u m e rr e s e a r c hf o r 廿l o s eb e e r sw 1 1 i c hb r e w e d 心o mf i v ev 撕e t y 五c ew a sw i d e l y c o n d u c t e d 觚d 趿a l y z e d r e s u l t ss h o w e dt h a t 戗l eb e e rp r e f 打e n c e ss e q u e n c ei st h a i ， h a i f e n qw u y u ，、矾x i a n dn o r t h w e s t e i t n t h eb e e rc h a r a c t e s t i c sw e r e a p p 涮a t l e d i tw a sh i 曲1 i 曲t l e dt h a t r 出e s h i n g 姐d “c l e a nm e r - t a s t i n g ，a l ta r o m a ，趾d p a r t i c u l a rb e e ra r o m a ”，p 砸i c u l a rb e e ra r o m a ，a n d “龟1 1 b o d i e d ”h a v eg o o dc o n e l a t i o n s w i t l le a c ho t l l 既 t h er e s u l t sa l s os h o w e dm a tmt 1 1 ea u s p e c to f “a r o m a ，t h a ib e h a v e dw e l l w l l i l e n o r t h e a s t e r nw a sw o r s e 1 1 1m ea l s p e c to f r e 疳e s l 血ga n dc l e a l l ”，h a i f e n gw a s p r 印o n d e r a i l t ，、v h i l en o r t h e a s t e r na n dw u x lw e r ci n f e r i o r m e a n 、v h i l e ，h a i f e n g s h o w e dab i t “s w e e t ”w u x lw a u sc o n s i d e r e dt ob em eb e s tf o rb r e w i n g 伽l - b o d yb e 既t h e b e e r sa r ea c c 印t e db yc u s t o m e r sa r es u b i e c tt 0n l er e s u l to ft a s t i l l ga n de v a l u a t i o n s y n t h e t i c a l ly 鼬c ev 撕e 哆s h o u l db ec h o s e na c c o r d i n gt ot 1 1 eo 五e n t a t i o no fp r o d u c t sf e a n 盯e s k e yw o r d s ：r i c e ；v 撕e 哆；b e b r e w m gp r o c e s s ；t a s t i n gc h a r a c t 谢s t i c s ；n a v o rs t 2 l b i l i 够 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 繇瞰睦吼穸7 月广 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 躲吵导师张2 选垫韦 日期： 年1 月d 日 j 第一章绪言 第一章绪言 啤酒是一种非常古老的酒精饮料，其历史可追朔到5 0 0 0 年前，最早在公元前2 8 0 0 年美索不达米亚的楔形文字中有相关记载【l 】。它以麦芽为主要原料，加酒花，经酵母发 酵酿制而成的含二氧化碳低酒精度的发酵酒。目前，啤酒已成为世界上生产量最大，生 产国家最多的一个国际性饮料酒，也是饮料酒中应用新技术、新设备、新工艺最多的， 最具现代化生产方式的一个酒种，现代啤酒生产工艺其工序达上百道，技术操作点达近 两千多个【2 1 。啤酒生产的新潮流已提出产品均一性、同质性的更新更高要求。我国啤酒 工业的历史较短，但发展十分迅速，2 0 0 6 年的产量已达3 5 1 5 1 5 万吨，是世界第一啤酒 生产大国。 1 1 世界啤酒发展现状 最近，有关行业机构及刊物进行了一项世界啤酒发展趋势的调查，得出的结论是： 在生活水平较高的西方世界，啤酒市场出现了持续的停滞；而在世界东方，却出现增长 趋势。在许多工业化国家中，当啤酒的人均消费量停滞甚至降低时，啤酒的需求量和产 量在东欧国家和中国却增长了。但是欧洲依然是世界最大的啤酒市场，而且人均消费量 也最多。 2 0 0 5 年世界各国生产的啤酒比上年净增6 4 8 万千升，总产量首次超过1 6 0 0 亿升，达 1 6 0 2 亿升，年增幅4 2 ，较0 4 年的增长率4 4 略低，是多年来的第二个增速高峰值。世 界经济开始好转和全球平均气温升高，是2 0 0 5 年啤酒生产上升的主要原因。 亚洲啤酒产量2 0 0 5 年达4 5 0 亿升，比2 0 0 4 年增长6 8 ，占世界中产量的比例提高到 2 8 1 。中国、泰国和越南等国的啤酒产量增幅分别为1 0 3 、5 5 和1 8 2 ，特别是世 界最大的啤酒生产国中国的增长速度继续维持在两位数，是拉动亚洲啤酒生产的主要动 力。欧洲仍然保持了世界最大啤酒产生地区的地位，产量5 4 0 亿升，占世界总产量的 3 3 7 。俄罗斯和乌克兰经济状态良好，啤酒产量分别比上年增长6 5 和3 7 1 ，是欧洲 啤酒增产的重要因素。特别是俄罗斯啤酒产量已增至9 0 亿升，与欧洲最大啤酒生产国德 国的啤酒产量已相差不大。北美啤酒市场已经饱和，产量有所下降。2 0 0 5 年为2 5 4 亿升， 比上年减少o 6 。中南美洲啤酒产量则增长了6 1 ，达2 5 3 亿升，已与北美产量持平。 北美与中南美洲的啤酒产量各占世界总产量的1 5 8 。近年来，澳大利亚和大洋州的啤 酒产量相对稳定，年产量约2 1 4 万吨。大洋洲的啤酒市场由活跃在世界啤酒市场上的 f o s t e r ( 富士达) 啤酒公司所垄断。 世界2 5 大啤酒生产国少数名次稍有变化【3 】。中国自2 0 0 2 年以来连续数年产量列全国 之首。经济发展迅速，消费水平提高，饮用群体由沿海地区向内陆地区扩大，是中国啤 酒持续告诉增长的主要因素。 近年来啤酒产量迅速增长的俄罗斯，2 0 0 5 年产量再度增长6 5 ，达8 9 亿升。俄罗斯 人向来喜好饮酒，尤其嗜饮伏特加，但这几年出于健康考虑，俄罗斯人首先是年青人的 酒精饮料有从伏特加等烈酒转向啤酒等低度酒的倾向，俄罗斯啤酒产量也将因此而继续 快速增长。 江南人学专业硕十学位论文 中南美洲的巴西啤酒产量2 0 0 5 年为9 3 亿，比上年增长6 8 ，是世界第四大啤酒生产 国。包括中国、俄罗斯、印度和巴西在内的b r i c s 的啤酒合计产量，已占世界总产量的 三层以上，形成了与世界上最大的啤酒市场一一欧洲旗鼓相当的啤酒市场。 与l o 年前( 1 9 9 5 年) 相比，世界啤酒产量合计增加了2 9 3 ，年均增长2 6 。中国 啤酒产量在这1 0 年间接近翻了一番，俄罗斯和乌克兰啤酒产量同期翻了两番有余，越南、 泰国、罗马尼亚和波兰等国家的增长幅度也都很高；而美国啤酒产量在1 9 9 5 年至2 0 0 5 年 间，不但没有增长反而减少了1 2 ；德国和日本啤酒产量也均比1 0 年前有较大减少，表 明传统的啤酒发达国家的市场业已成熟化。美国、德国和日本的排名都有后退。 1 2 啤酒生产的原辅料概况 啤滔生产常用四种主要的原料，大麦麦芽、酒花、水和酵母。这些原料的质量对最 终产品的质量具有决定性的影响。原料的特征以及对工艺和产品品质的影响等方面的知 识和理论，为啤酒生产的工艺制定和过程控制提供基础和依据。 长期以来，大麦芽以其优越的特性成为酿造啤酒的主要原料，这是因为大麦容易发 芽，并产生大量的水解酶类，同时其化学成分适合酿造啤酒。另外大麦种植遍及全球， 并且它不是人类食用的主粮，用于农产品深加工具有先天优势，当然在啤酒酿造之前， 大麦必须先制成麦芽。 在啤酒生产的原料中，除了主要原料大麦麦芽外，还包括特种麦芽、小麦麦芽和辅 助原料。除德国、挪威、希腊外，世界上绝大多数啤酒生产国允许使用辅助原料，它包 括大麦、小麦、玉米、大米、高粱等谷物，玉米和木薯等淀粉，蔗糖和淀粉糖浆等。这 是因为麦芽具有足够的酶，来分解额外的淀粉类物质，在全世界的啤酒加工业，部分麦 芽，通常为15 2 0 被未发芽谷物所取代。这些未发芽谷物相对而言较麦芽便宜，常被 用作啤酒产生的辅助原料。此类谷物被大规模的种植，而在特定地区被优先使用，如美 洲的玉米和大米、亚洲的大米、非洲的高粱等。 1 3 大米的品种和特点 我国是世界上最大的大米生产国和输出国，大米资源丰富，而且淀粉含量高 ( 7 5 8 2 ) ，无水浸出率高达9 0 9 3 ，含脂肪低，无多酚物质，并含有较多的泡持 2 第一章绪言 蛋白，用它作辅料酿造啤酒，啤酒色泽浅，口味纯净，泡沫洁白、细腻，泡持性好，是 一种优良的啤酒辅料。我国啤酒酿造中习惯使用大米作为辅料。 我国大米品种繁多，总的来说可分为两种：籼米和粳米。籼米和粳米分别由籼稻谷 和粳稻谷脱壳而成。籼米通常中长粒型( 拉长5 8 7 3 i 砌) ，南方米大多为籼米。粳米通 常短圆粒型( 粒长4 6 5 5 m m ) ，北方米通常都是。长江流域籼粳稻都有栽培。 籼稻和粳稻是亚洲栽培稻种的两个亚种。目前在全世界，除非洲少数地方外，种植 的稻都为亚洲栽培稻。籼稻适宜生长于高温、强光和多湿的热带、亚热带地区，耐寒性 弱。籼稻的叶片较宽，叶色淡绿，分蘖力较强，谷粒细长，稍扁平，成熟时易落粒；出 米率低，粘性小，胀性大。在我国主要分布于南方地区。粳稻耐寒性较强，适宜在温带 和热带高地生长。粳稻的叶片较窄，色浓绿，分蘖力较弱，谷粒短圆，稍宽厚，成熟时 不易落粒；出米率高，粘性较强，胀性小。在我国主要分布在云南等的高地、太湖地区， 以及华北、西北、东北等温带地区和台湾省。 除普通的籼米、粳米外，还有一种糯米，米色乳白，米粒以短圆粒型为主，也有长 粒型，通常不用来做饭，而是做汤圆等的原料。糯米由糯稻谷脱壳而成。糯稻的主要特 点是其米粘性强，淀粉几乎都为支链淀粉。糯稻有籼糯和粳糯之分。 香米是指自身含有香味物质，其香味强度超过人对香味的识别阈，在蒸煮或生熟品 尝过程中，能够逸出或散发令人敏感香味的稻米。香米在国际市场上很受欢迎，售价也 比一般优质米要高出一倍左右，其代表品种是b a s m a t i ，出产于巴基斯坦和印度交界的地 区。 杂交米是杂交稻稻谷脱壳的米。杂交稻分为籼型杂交稻和粳型杂交稻。籼型杂交稻 碾制的米为杂交籼米，粳型杂交稻碾制的米叫杂交粳米。杂交米与常规米外观上较难区 分，食味各有偏好。杂交稻指两个遗传性不同的水稻品种间通过异花授粉杂交产生的种 子基因型杂合的一类水稻，在生长过程中具有强的杂种优势，产量较常规稻要高，但后 代不能留种。我国目前的杂交稻主要为杂交籼稻，占9 5 左右，杂交粳稻仅占5 左右。 籼米和粳米按其稻谷生产季节的不同，有早籼米、早粳米和晚籼米、晚粳米之分， 分别是早季和晚季稻生产的米。食味以晚米为好。而江苏大米、东北大米等，是稻米产 地米的称谓。但也有些加工厂用异地稻谷加工大米，其米本质上还是稻谷生产地的米。 1 4 大米在啤酒酿造中的应用 稻谷的外部是稻壳，脱壳后所得米粒即为糙米，和其它谷物一样，糙米的组织由果 皮、种皮、糊粉层、胚乳及胚所组成【l 】( 如图1 1 和图1 2 ) 。其中胚乳占米粒的最大部分， 约为9 1 9 2 。果皮、种皮中主要成分为纤维素及戊聚糖。糊粉层几乎不含淀粉，主要 是一些蛋白颗粒、脂肪粒、酶、维生素及无机磷酸盐等成份。它们的细胞壁厚，不易消 化，又降低了米饭的粘性而影响食味，一般在碾白时将这部分除去。胚乳的主要机能是 积累和贮藏淀粉，另外还贮藏一种直径为1 3 微米的蛋白颗粒。胚乳贮藏的物质9 0 以上是淀粉。淀粉体呈狭长形，其长径为3 0 “o 微米，短径为1 0 2 0 微米，在淀粉体内 形成的小淀粉粒是粒径为2 7 微米，平均4 微米的有棱角的多面体。在淀粉粒的问隙中填 充着蛋白质类的“框质”。糙米碾白时，在大多数情况下，米粒的果皮、种皮和糊粉层 等部分都被剥离而成为米糠，因此，这三个部分总称为“米糠层”。碾米时，除糠层被 3 江南大学专业硕 学忙论文 碾去外，大部分的肛也被碾下来，加工高精度的白米时，肛几乎全部脱落，加丁精度低 时，糠层和肛都不会完全被碾去，因此，根据米粒留皮的程度和茸胚的多少可以判断大 米的精度。 l 刳l 2 糙米7 侧纵向幽 f l g l o t h e p o r t to f 一0 b s 自d h m b a c k s l d e 稻米的主要成分有淀粉、水、蛋白质、脂肪等，各种成分的含量因稻谷的品种、生 长条件和成熟程度的不同而有所差异。水分是稻谷维持正常牛命括动的重要成分。它不 仅与贮藏条件有关，还与食味特性有关。成熟稻谷收割时的合水量约在2 0 左右。为保 证成品大米的质量，国家规定稻谷的含水量应控制在1 35 155 范罔内。米粒中存在 两种不同性质的水分，与淀粉、蛋白质等成分组成氢键相结合的束缚水和能自由活动的 自由水。束缚水不能为附着米粒的微生物孢予发芽或繁殖所利用。自由水附着米粒，容 易为微生物的繁殖所利用。米粒中的蛋白质分为三 ：i 【f 分：作为贮减物质的蛋白体、细胞 膜等胚乳组织的构造活性成分和不完全属于这二者的中间物质，其中蛋白体占了绝大部 分，而蛋白体的成分是蛋白质为5 89 ，碳水化台物为1 90 ，脂肪为2 31 。脂肪是大 米中的另一重要组成成分，主要集中在胚和糊粉层叶1 ，随着大米精白度4 ：同而不同。大 米中的脂肪酸主要由亚油酸、油酸和棕桐酸组成，其它还有硬脂酸、亚麻酸。因为大米 中脂肪的主要成分是不饱和脂肪酸，氧化较快，尤其是当米粒经碾制受热后，部分脂肪 暴露在外面，更会加速不饱和脂肪酸的氧化作用，因此成品自米不易保存t 容易产生陈 米臭，用它作辅料将影响啤酒的风味。此外，稻米还台少量维生素、矿物质、粗纤维等。 盛攀罄 一 一 h m，螽曩一叫迓，蒌学黎 第一章绪言 美国a b 啤酒公司曾研究大米品种( 分为长粒、中粒、短粒) 对啤酒酿造的影响p 引， 结果发现：大米品种对浸出率、醪液粘度、麦汁过滤速度和麦汁的可发酵性等方面有明 显的影响：首先，大米品种直接影响糊化醪的粘度，长粒大米糊化醪的粘度高于短粒大 米的。其次，大米的浸出率与大米颗粒的大小直接相关，短粒和中粒大米的浸出率比长 粒的高。另外，大米品种的影响也涉及到过滤阶段，长粒大米在过滤槽中的流速明显比 短粒和中粒的要高。 大米品种对啤酒酿造的许多方面都有影响，但在实际操作中不可能全部考虑。啤酒 厂使用的大米几乎是多个品种混杂在一起，因此有必要寻找一种大米的特性能应用于任 何大米混和物。j 锄e s 等曾用胶凝点的方法来常规监测大米质量和预测大米对酿造操作 的影响。胶凝点是指按一定比例混合的大米和水在升温过程中突然膨胀，粘度迅速增加 时的特性温度。一般短粒和中粒大米的胶凝点比长粒的要低。大米糊化醪粘性很大程度 上依赖于胶凝点：胶凝点越高，糊化醪越稠，胶凝点对总浸出物产量、麦汁发酵能力以 及麦汁过滤的流速有或多或少的影响。 美国a b 啤酒公司研究发现：随着胶凝点增加，糊化醪的总浸出物减少；胶凝点高 的大米过滤速度更高；麦汁的发酵能力也受胶凝点的影响，胶凝点在7 1 左右时发酵度 最高，胶凝点过高或过低的大米品种，其发酵度都会降低。 以往在辅料大米的使用方面，尚未遇到任何实质性的问题。近年来，质量尤其是风 味质量成为当f j i f 酿酒界最关心的问题，且大米是导致啤酒产生老化风味的重要因素之 一。不同的大米酿造啤酒产生不同的风味，如何选择大米、提高产品风味质量、延长啤 酒的保质期，也是目前酿造师和风味化学家们一直在努力的方向。如对啤酒老化而言， 羰基化合物是影响风味的最主要的化合物【2 2 ，2 3 1 。羰基化合物的生成主要有以下几条途 径：高级醇通过黑色素来氧化，及高级醇自动氧化2 4 2 5 1 。氨基酸的s 仃e c k e r 降解【2 每2 8 1 。 酒花物质的降解【2 9 】。不饱和脂肪酸的自动氧化及光氧化【2 9 3 乱3 2 1 等。 基质贮存变化蒸煮影响 淀粉 胶束束缚力增加一抑制淀粉颗粒膨胀 脂类 蛋白质 脂肪酸一直链淀粉复合物 游离脂肪酸 感现变化 呻结构 谛曩基萨一罂 徘 l 凳粼爹味 图1 3 大米陈化机理示意图 f i g 。l 一3t h ec h a r ta b o u t l ep 渤c i p l eo fr i c ea g e m g 5 江南火学专业硕七学位论文 1 5 课题的背景和研究目的 近年来，中国的啤酒工业逐渐转向高质量啤酒的制作。由于来自世界各地的多种国 际名牌啤酒的竞争，啤酒的质量，尤其是与大米有关的啤酒质量已成为中国啤酒工业所 面临的一个重要的问题。这个具有中国特色的，因大米质量影响至啤酒质量的问题也许 与以下两个因素有关。 第一，成本的压力。 中国啤酒工业界对于哪些品种的大米比较适合于作为啤酒酿造的辅料缺乏理解，过 分注重成本因素而忽视其它。在美国和日本，用于啤酒酿造辅料的大米米粒的长度通常 为中等和较短的大米品种。这是由于长度中等和较短的大米品种的糊化温度较低，所制 的大米糊的粘度也较低的缘故。中国的啤酒厂在大米的使用上很少关注到大米品种的区 别。在中国，用于啤酒酿造的大米大多为米粒偏长的籼稻，或籼稻和粳稻的杂交种类。 这是由于这些大米的产量高，从而销售价格低的原因。这种啤酒酿造辅料大米的选择方 式仍然流行于中国的啤酒生产行业。 第二，市场对品质的要求。 因技术水平和认识的落伍，中国啤酒界对于大米对啤酒风味影响的重要性认识上要 落后与西方发达国家；随着世界各国啤酒酿造技术、啤酒产品、饮酒文化、消费理念等 的迁移与融合，对大米品质的严格要求，如大米品种、新鲜程度等，在啤酒界逐渐形成 统一的认识。 本强题以三得利啤酒( 上海) 有限公司制定的“不断向上的口味质量”方针目标为 导向，以我国市场具代表性的大米品种( 武育梗、无锡糯梗、海丰籼米、东北籼米和泰 国香米) 为研究对象，努力达到如下研究目的： ( 1 ) 对我国具代表性的大米品种，进行酿造潜质的品质分析。 ( 2 ) 对不同大米的酿造过程进行分析，完善酿造工艺，并比较酿造特性。 ( 3 ) 对不同大米酿造的成品啤酒进行质量尤其是风味质量评价和比较。 ( 4 ) 对啤酒企业大米品种的选择提供参考，并对其应用提出实践性指导。 6 第二章4 i 同大米的酿造技术指标分析 第二章不同大米的酿造技术指标分析 我国是世界上最大的啤酒生产国和消费国。随着市场竞争的日益激烈，为谋求降低 成本和提高品质而进行的辅助原料的应用在我国得到普遍认可和推广。从大麦制成麦 芽，价格约增加3 0 5 0 ，麦芽的价格远高于不发芽的大麦、小麦、玉米、大米等辅 料。从质量分析，大米作辅料制得的啤酒，其非生物稳定性、清爽感、泡沫的洁白细腻 绝非其它辅料所能比拟。本试验选用市场上具有代表性的五个大米品种，着重分析和比 较它们与酿造生产、成品啤酒风味等密切相关的技术指标，如浸出率、糊化温度、蛋白 质含量、脂肪酸组成等，为辅料大米的选择和酿造工艺的改善提供理论和实践依据。 2 1 材料和方法 2 1 1 材料 2 1 1 1 试验用大米 选用市场上具有代表性的五个大米品种： 武育梗米，购于昆山巴城米厂 东北粳米，购于江苏省盱眙县三河农场粮油贸易公司，产自东北 海丰籼米，购于江苏省大丰市上海海丰农场，产自海丰农场 无锡糯梗，购于江苏省盱眙县三河农场粮油贸易公司，产自无锡 泰国香米，购于江苏艾森国际贸易有限公司，产自泰国 这五种试验大米均为陈稻( 1 年) 新米。 2 1 1 2 主要仪器和药品 全自动糖化仪、e b c 标准磨、凯氏定氮仪、恒温水浴锅等，使用相关药品均为分析 纯。 2 1 2 实验方法 2 1 2 1 大米浸出率测划4 1 2 1 2 2 大米碳水化合物的测定【4 】 2 1 2 3 大米粗脂肪测定【5 】：索氏抽提法 2 1 2 4 大米游离脂肪酸测定【6 】 大米样品索氏抽提后，取油1 2 滴入l om 1 容量瓶中，加入1n 1 1o 5m 0 1 ln a o h 甲醇溶液，放在6 5 水浴中皂化5 1 0m i n 使油珠溶解，冷却，加入1m 1b f 3 甲醇液， 将混合物在水浴上煮沸2n 血( 7 0 左右) ，冷却，加入1i i l l 石油醚( 沸程6 0 9 0 ) ， 振摇，使甲酯转入醚层，加入饱和n a c l 溶液，使石油醚浮到容量瓶细颈处，用注射器 抽出醚层，放入干净的小瓶中，供色谱分析之用。 色谱条件： f f 绁毛细管柱( 5 0 m ) ， 检测器温度2 3 0 ，进样口温度2 5 0 ，程序升温1 5 0 至2 2 0 ，4 m i l l ， 载气n 2 ，流速lk c m 2 ， 江南人学专业硕+ 学位论文 助燃气空气，压力1k c m 2 ， 进样量1l l l 。 2 1 2 5 大米总蛋白质测定 4 ：凯氏定氮法 2 1 2 6 大米糊化特性曲线分析 5 】 一定浓度的米醪( 如1 0 ，以干米粉计) ，以1 5 m i n 速率自3 0 加热至9 5 ， 在9 5 下保温3 0m i i l ，以后以1 5 m i n 速率降温冷却至5 0 ，保温3 01 1 1 i n ，由记 录笔记下曲线。 2 1 2 7 大米直链淀粉测定【5 】 利用直链淀粉与碘成蓝色反应，含量与浓度在某一范围内成正比，用比色法来进行 测定。 2 1 2 8t b a 值嘿硫代巴比妥酸法 t b a 法主要是测定以二烯醛类( 啤酒中风味老化的代表性化合物) 为代表的羰基化 合物。该值在一定程度上可表征啤酒或麦汁中老化物质的含量。 2 2 结果与分析 一般认为，大米的食感越好，酿造出啤酒的风味也越好，目前国际上还没有一个适 合啤酒用大米的品质标准。国外学者认为啤酒酿造大米的品质可由清洁度、糊化温度、 糖化醪粘度、香味组成、水份含量、脂肪含量、灰分、蛋白质组成等几个因素来判断 8 10 1 。 2 2 1不同大米碳水化合物和浸出率分析 浸出率是指大米中可溶性物质的总量，其值的高低直接影响到啤酒生产的成本。从 图2 1 可以看出，不同大米品种的浸出率存在明显的差异，其中海丰籼米的浸出率最高， 为9 5 5 6 ，武育粳米和东北粳米其次，泰国香米和无锡白糯最低，分别为9 4 2 4 和 9 4 0 3 ，比海丰籼米低1 3 以上，故单纯的从经济性的角度来分析，籼米优于粳米和 糯米，尤其对中低档啤酒产品而言。因为随着市场竞争的日益激烈，啤酒企业面临着激 烈的成本与价格的竞争。 1 0 0 9 51 9 0 鑫8 5i 8 0 7 5 7 0 口浸出率国碳水化合物含量 武育粳米尔北粳米海中籼米无锡白糯泰国香米 图2 1 不同品种人米的浸出率比较 f 培2 1c 0 m p 撕s o no fe x 昀c t i l l gm a t e r i a lm t eb e m e e nd i 丘e r e l l tr i c e 、删甜e s 8 第二章不i 司人米的酿造技术指标分析 2 2 2 不同大米淀粉组成分析 从图2 2 数据看，粳米和籼米的支链淀粉比例基本介于7 5 8 5 之间，粳米的支链 淀粉含量相对较高，籼米的支链淀粉含量最低，为7 5 4 ；而无锡白糯和泰国香米的支 链淀粉含量最高，基本上全部是支链淀粉。直链淀粉分子之间的结合力很强，而且淀粉 里结合的脂肪酸和直链淀粉生成难以糊化的螺旋状络合化合物，脂肪对淀粉的糊化性有 很大的影响。粳米和籼米的糊化性不取决于支链淀粉的糊化温度，而主要受直链淀粉络 合物的更高糊化温度所支配。糯米中几乎不含直链淀粉，脂肪不起抑制淀粉膨胀的作用。 所以直链淀粉含量对大米糊化温度有很大影响。另外直链淀粉在a 、b 淀粉酶的作用下 可以水解成d 麦芽糖，而支链淀粉由于0 【1 ，6 糖苷键不能被水解，则生成较多的糊精， 所以大米中直链淀粉含量越高，糖化后麦汁中含糊精越少，还原糖越多，从而导致啤酒 发酵度也越高。 所以根据成品啤酒的口味定位，若定位于醇厚风味的啤酒，则选用糯米比较合适； 反之若定位于淡爽风味，则选用籼米较宜。 琴 嚣 皇 豁 剿 裂 科 武百粳米东北粳米海午籼米无锡白糯泰国香米 图2 2 不同品种大米的支链淀粉比例 f i g 2 2c o m p 撕s o no f b r 锄c h e d 锄y l 眦1p r o p o n i 9 nb e m nd i r e n tr i c ev a r i e t i e s 2 2 3 不同大米支链淀粉与糊化温度的相关性 图2 3 是武育梗米和海丰籼米的糊化特性曲线。把这五种大米的糊化特性列表，见 表2 1 。可以看出，这五种不同大米的糊化特性曲线有明显的不同，海丰籼米的糊化温 度远高于粳米( 武育粳和东北粳) 和糯米( 无锡白糯和泰国香米) ，这与支链淀粉比例 密切相关，图2 4 表明了它们之间的较高的负相关性。 9 鳄 粥 踮 舳 艿 加 江南大学专业硕十学何论文 图2 3大米糊化特性示意图( 武育粳米和海丰籼米) f i g 2 - 3t h es k e t c hm 印so f r i c ei n a s h i l l gp r o p e n i e s ( 、肌uj 印0 1 1 i c aa n dh 触f e n g i i l d i c a ) 表2 1 不同大米的糊化特性 7 r a b 2 1t l h em a s h i n 2p r o p e r t i e so ft h e6 v e c ev a e t i e s 品种 t 1t 2 phcp hc hc p ( )( )f b u )( b u )( b u )( b u )( b u )( b u ) 注：t 1 ：糊化温度，t 2 ：最高粘度时温度，p ：最i 岛粘度值，h ：最低粘度值，c ：5 0 时粘度值，p - h ：粘度破 损值，c h ：稠度，c p ：吲值 8 5 8 0 7 5 _ 7 0 _ 6 s1 6 0 _ 5 sl y = 一0 4 9 1 1 x + 1 1 3 5 5 r 2 = 0 8 8 8 1 7 07 58 08 5 9 09 51 0 0 支链淀粉比例( ) 图2 4 大米支链淀粉比例与其糊化温度的相关性 f i g 2 - 4t h ec o r r e l a t i o nb e “，e e nb r a n c h e d 砌y l 啪p r o p o r t i o na i l dm a s h i n gt 锄p e m t t l 托 无锡白糯和泰国香米最高粘度时温度、最高粘度值和最终粘度值远远低于籼米和粳 1 0 lip)世赠葚器 第一二章不同人米的酿造技术指标分析 米，这与许多资料上讲述的支链淀粉比例高的大米糊化粘度高似乎相互矛盾，考虑到米 醪的浓度会对粘度产生重要的影响，又以1 0 、1 5 、2 0 和2 5 的不同浓度米醪做糊 化特性试验( 以大米：水= 1 ：5 计算，米的水分含量1 2 ，则米醪浓度为1 4 6 ，结果 如图2 5 所示。 由图2 5 可以看出，米醪浓度的变化会对糊化过程的粘度。在较低浓度时，海丰籼 米的最大粘度超过了武育粳米，因为籼米含有较多的直链淀粉，有资料表明，在6 8 8 0 时，直链淀粉在水中溶胀而形成胶体，支链淀粉则仍为颗粒，可以解释为什么试验分 析结果表现为粳米醪液粘度低；随米醪浓度的增加，粳米最大粘度上升幅度更大，在可 以预计的较大浓度范围内，粳米尤其是糯粳米会表现出更大的粘性，典型的表现就是糯 粳米做成的米饭粘性最大。这同样是通过支链和直链淀粉的结构来解释的，因为支链淀 粉吸水性好，溶胀性较强，导致粘度的大幅提高。 海丰籼米一武育梗米 51 52 0 米醪浓度( ) 图2 5 大米糊化时的最大粘度随米醪浓度的变化曲线 f i g 2 - 5c h a n g e so fm a x i m u m 啊s c o s i t yo fr i c em u s h ya l o n gw i t hi t si n c r e a s i n gc o n c 锄跏i o n 2 2 4 不同大米蛋白质组成分析 大米中蛋白质并不高，一般为6 1 0 ，是大米中的重要组分。大米中的蛋白质呈 颗粒状贮藏于胚乳中，尤其是胚乳最外层，其细胞较小的糊粉层中含量较多，故米越精， 蛋白质含量越低。蛋白质被蛋白酶分解后的产物作为酵母的氮源，同时也是增强啤酒泡 沫性能的重要因素之一。 0 o 0 0 0 0 0 0 0 0 o 0 0 0 0 0 0 0 0 8 6 4 2 0 8 6 4 2 1-i，_1_i，-i i nm萌囊 江南大学专业硕+ 学位论文 1 0 0 9 o 蔷8 o 托 餐 7 o 嘲 6 0 5 o 武育粳米 东北粳米海丰籼米无锡臼糯泰困香米 图2 6 不同品种大米的蛋向质含量 f i g 2 6c o m p 撕s o no fp r o t e i nc o n t t s 锄o n gd i 缸r e n tr i c ev 撕e t i e s 由图2 6 可以看出，糯米蛋白质含量最高，籼米较低。丰富的蛋白质成为酵母生长 和啤酒丰富泡沫的物质来源之一。当然，仅从大米的蛋白质含量并不能预计出其对酵母 生长和啤酒泡沫的作用大小，其中仅有部分被分解进入麦汁，只有分解终端产物游离氨 基酸可以被酵母代谢，而分解终端产物有部分属于泡沫蛋白，对成品啤酒的泡沫起作用。 当然可以肯定的是，大米中丰富的蛋白质含量为游离氨基酸和泡沫蛋白提供了物质前提 和保证。 2 2 5 不同大米脂肪酸含量分析 大米中的脂肪是啤酒脂肪酸的主要来源。研究认为：脂肪酸特别是甘油和六碳以上 脂肪酸所形成的脂类，具有极高的表面和性，聚集在液面代替了形成泡沫的胶体物质，不 利于泡沫的持久性，尤其是不饱和脂肪酸更为突出，因为它能中断多肽膜，使啤酒气泡 大、质量低。廖惟等人研究发现：大米的陈化对啤酒风味老化的影响也很大，随着大米 陈化时间延长，脂肪酸值增加，不饱和脂肪酸值增多，所得麦汁中的羰基化合物增加， 严重影响啤酒的质量。 简言之，大米的脂肪( 酸) 在啤酒酿造中具有重要的意义，虽然其含量很低，但它 对啤酒风味稳定性和泡沫稳定性都产生很不利的影响，尤其是其中的不饱和脂肪酸。对 五种大米的脂肪酸测定结果如表2 2 所示。 图2 7 大米脂肪酸色谱图 f i g 2 7t h ec h r o m a t o g 阮p ho f 打c ef a t t ya c i d s 1 2 第二章不同大米的酿造技术指标分析 表2 2 不同大米的脂肪( 酸) 组成情况 仉l b 2 2t h ef a t 哆( a c i d s ) c o m p o s i t i o no ft h ef i v er i c ev a e t i e s ，、，、，、，、，、，、 1 i 饱和脂肪睃总脂肪酸粗脂肪 l 1 6 ：0 乙1 6 ：1 l 1 8 ：o0 1 8 ：10 1 8 ：20