葡萄糖苷酶在啤酒酿造中的应用.docx

葡萄糖苷酶在啤酒酿造中的应用酿酒科技2006年第1期(总第139期)?LIQUORMAKINGSCIENCE&TECHNOLOGY2006No.1(To1.139) 葡萄糖苷酶在啤酒酿造中的应用 易福生 (江西华瑞生物科技有限公司,江西南昌330029) 摘要:一葡萄糖苷酶,又称一D一葡萄糖苷水解酶,D一葡萄糖基转移酶等,pH范围在3.5.0 之间,具有较高的热稳定性和最适温度,具有广泛的底物专一性.在糖化工段加入一葡萄糖苷酶, 可生产低醇保健啤酒,改善啤酒口感;在发酵工段添加一葡萄糖苷酶,可生产低糖超级发酵度的 清爽啤酒.添加一葡萄糖苷酶生产出来的啤酒富含低聚异麦芽糖(双歧因子),酒精含量达到国家 低醇啤酒的标准,其他理化指标也完全符合啤酒国家标准.(孙悟) 关键词:葡萄糖苷酶;啤酒;啤酒酿造;应用 中图分类号:TS262.5;TS261.4文献标识码:B文章编号:10019286(2006)01008202 ApplicationofGlucosidaseinBeerBrewing Fu-sheng (HuaruiBiotechDevelopmentCo.Ltd.,Nanchang,Jiangxi330029,China) Abstract:ct-glucosidase,alsocalled(x-D-glucosidehydrolaseandD-glucosyltransferase,itspHvaluerangebetween 3.0-5.0.hadghthermalstabilityandwidesubstratespecificity.Theadditionof一glucosidaseinbeersaccharification couldproducelowalcoholhealthbeerandimprovebeertaste.Theadditionof(x-glucosidaseinbeerfermentationcould producecleanbeeroflowsugarandsuperfermentingdegree.Beerproducedbytheadditionoforglucosidasecontained abundantoligo-isomaltosewithitsalcoholcontentinaccordwithnationalstandardsoflowalcoholbeerandother physiochemicalindexesinaccordwithnationalbeerstandards.(Tran.byYUEYang) Keywords:glucosidase;beer;beerbrewing;application 20世纪80年代日本人首先从黑曲霉中筛选出一 葡萄糖苷酶生产菌种,于20世80年代中期开始应用于 淀粉糖行业生产具有双歧因子功能的低聚异麦芽糖等 领域.利用该酶的特性应用于啤酒酿造中,由于添加的 工序不同,而会产生不同的效应:在糖化过程加入一 葡萄糖苷酶,可以提高麦汁中低聚异麦芽糖的含量而使 啤酒的发酵度和酒精度降低,从而生产低醇双歧因子啤 酒.因为非发酵性的低聚异麦芽糖使啤酒口感更幽雅和 醇厚,与外加低聚异麦芽糖相比具有工艺简易等优点, 为生产低酒精度啤酒,改善啤酒口感找到了又一新途 径.若在发酵罐里添加一葡萄糖苷酶,由于该酶的作 用,麦汁中葡萄糖浓度不会过度上升从而适合进行高浓 度麦汁发酵(16oP以上),而且发酵时由于一葡萄糖苷 酶的水解反应,麦汁中的低聚糖被分解,从而生产高发 酵度的”低糖”啤酒. 1oc一葡萄糖苷酶的特性 1.1一葡萄糖苷酶的反应机理 一 葡萄糖苷酶,又称一D一葡萄糖苷水解酶,D一葡 萄糖基转移酶等,简称葡萄糖转苷酶.它可以从低聚糖 类底物的非还原末端切开一l,4糖苷键,释放出葡萄 糖;也可将游离的葡萄糖残基转移到另一糖类底物上形 成一l,6糖苷键,从而得到非发酵性的低聚异麦芽糖. 1.2一葡萄糖苷酶的一般特性 1.2.1最适pH及pH稳定性 已经发现的所有葡萄糖转苷酶的pH都在酸性范 围,一般在3.0-5.0之间.黑曲霉一葡萄糖苷酶的最适 pH为5.0,在pH4.0-6.0内稳定. 1.2.2最适温度及稳定性 多数葡萄糖转苷酶具有较高的热稳定性和最适温 度,杰能科的L一500转苷酶最适温度为60,日本天野 TGL转苷酶最适温度为65.温度在70以上时,转 苷酶失活. 收稿日期:2oo5一O823 作者简介:易福生(1958一),男,江西人,大学本科,高级工程师,总工程师,1989届,1995届,2Oo0届国家啤酒评委,原江西省啤酒工业协会秘书长, 发表学术论文2O余篇. 易福生.葡萄糖苷酶在啤酒酿造中的应用 1.2.3底物专一性 一 葡萄糖苷酶属于专一性酶,它专一性地切开糖类 底物分子中的一1,4糖苷键,也有的可作用于蔗糖的 一 1,2糖苷键.因此,一般来说该酶对底物要求不甚严 格,具有广泛的底物专一性. 2在啤酒酿造中的应用 2.1糖化中加入一葡萄糖苷酶,生产低醇保健啤酒,改 善啤酒口感 在糖化工序中加入葡萄糖苷酶,糖化醪的pH在 5.5-6.0之间,糖化温度为63,正是一葡萄糖苷酶的 最适pH和温度范围.由于一葡萄糖苷酶的作用,在糖 化过程中,可形成异麦芽糖,潘糖和异麦芽三糖等37 个葡萄糖分子的低聚异麦芽糖.这些非发酵性糖在发酵 中不能被酵母所利用而一直保留于啤酒中,会明显改善 啤酒的厚实口感.安徽天柱啤酒有限公司技术开发中心 在糖化工段加入一葡萄糖苷酶的中试中,得到了实验 数据并取得了预期满意的效果. 2.1.1生产低醇保健啤酒 因为0L一葡萄糖苷酶的反应,使麦汁组成发生了变 化,麦汁中增加了非发酵性的异麦芽糖,潘糖和异麦芽 三糖等低聚异麦芽糖的比例,使啤酒的可发酵性物质降 低,发酵产生的乙醇量也减少了.而异麦芽糖,潘糖和异 麦芽三糖等低聚异麦芽糖具有保健功能,它对人体具有 改善便秘,降低血清总胆醇和低密度脂蛋白胆固醇,生 理能量值低以及提高肠道双歧因子菌数等功效而被称 为”双歧因子”.因此,在啤酒糖化中添加一葡萄糖苷 酶,控制酶反应的条件,可以生产低醇保健啤酒. 2.1.2改善低度啤酒的清淡口感 随着时代的变迁,啤酒的风格从浓醇型转向了淡爽 型,麦汁浓度也由高走向了低,从原浓12度和11度到 现在的1O度和8度,有的还研发生产出了6度啤酒.低 浓度的啤酒的口感缺陷是风味过于清淡.添加一葡萄 糖苷酶的糖化工艺,麦汁中的非发酵性低聚异麦芽糖留 在啤酒中,从而增加了啤酒风味的主体,也增加了啤酒 的幽雅感和醇厚感.低浓度啤酒也变得不那么清淡了, 有质地感了.现在有的企业在增加风味口感的措施上, 采取在麦汁煮沸时外加低聚异麦芽糖.而使用添加Ot一 葡萄糖苷酶的糖化工艺与外加低聚异麦芽糖相比具有 工艺简单可行和口感更真实的优点. 2.2发酵中添加一葡萄糖苷酶,生产低糖超级发酵度 的清爽啤酒 高浓度酿造由于麦汁浓度的提高,发酵迟缓,发酵 度低,酯的生产量增加,乙酸生产量也增大,影响了啤酒 的口味.实验证明,在发酵时添加一葡萄糖苷酶可以消 除在高浓麦汁酿造中产生的以上生产技术问题.因为在 发酵液中添加一葡萄糖苷酶会生成非发酵性异麦芽低 聚糖,抑制了由于葡萄糖的快速生成而导致渗透压上升 的结果.另一方面,在发酵过程中异麦芽低聚糖在一葡 萄糖苷酶的作用下可以水解生成葡萄糖.因此,添加一 葡萄糖苷酶在发酵中,发酵液中葡萄糖浓度不会过度上 升,有利于高浓度麦汁的发酵.而且由于发酵液中的部 分低聚糖被分解,从而提高了啤酒的发酵度. 有实验报道,在2O.P高浓麦汁中,添加一葡萄糖 苷酶于发酵液中,测定其葡萄糖浓度几乎没有增加.这 样,限制了葡萄糖的生成量,控制了发酵的速度,而且有 效地抑制了乙酸的生成量. 3实例 安徽某啤酒厂采用原糖化工艺,原辅料比为65:35, 糖化温度63cI=.在麦汁过滤结束后,补无菌冰水,冷却 麦汁至58时加入一葡萄糖苷酶,加量为1.0kg/t麦 汁,保温60min.在麦汁煮沸后得到8度定型麦汁,其理 化指标见表1. 表1麦汁过滤结束加a一葡萄糖苷酶的8度麦汁理化指标 项目指标项目指标 原浓(%)8.0总酸(%)1.2 极限发酵度(%)61.0苦味值BU11 色度EBC5.0Q一氨基酸(mg/L)132 pH5.2低聚异麦芽糖(g/100mL)2.1 采用原发酵工艺,7cI=为起始发酵温度,11cI=为双 乙酰还原温度,一O.5贮酒7d,得到发酵后的啤酒成 品,理化指标见表2. 表2原发酵工艺生产成品啤酒的理化指标 项目指标项目指标 酒精度f%,v/v)2.52总酸(%)1.3 原浓(0/o)8.0CO2(m/m,%,O.52 发酵度(%)60.0X27,酰(mg/L)0.03 色度EBC5.0低聚异麦芽糖(g/100mL)1.98 pH4.4 生产出来的啤酒富含低聚异麦芽糖(双歧因子),酒 精含量达到国家低醇啤酒的标准,其他理化指标也完全 符合啤酒国家标准. 4讨论 4.1低醇啤酒生产中将糖化麦汁冷却至58时加转苷 酶转化,在时间控制上产生矛盾.时间短了转苷酶反应 不完全,酶利用率低,成本高.时间长了麦汁色泽加深, 感染细菌的几率增大,影响啤酒质量. 4.2高浓度发酵时添加葡萄糖转苷酶后,清酒必须采 用85瞬间热杀菌的方法才能将此酶失活.否则,会有 残留转苷酶活性保留在成品啤酒中. 4.3葡萄糖转苷酶到目前为止主要来源于日本和美 国,价格昂贵.啤酒酿造使用该酶会使生产成本上升许 多,以致于人们到现在还不会轻易用它.欣喜的是今年 (下转第89页) 李永生,齐娇娜,高秀峰酒中甲醇测定方法的研究进展jI9 bydirectinjectioncapillarygaschromatography【J】.J.Food酒中的甲醇和杂醇油【J】.色谱,2002,2O(1):9093. compositionandanalysis.2004,l7(2):l87一l96.【351I.Abdullah,H.Yehia,L.Z.Benet,Determinationofalcohols 【l2】沈尧绅,曹桂英,孙洁.关于白酒中醇酯等主要成分气相色byhigh-performanceliquidchromatographywithfluorimetric 谱法分析方法的探讨【J】酿酒,1994,(2):32.detectionafterpre-columnderivatizationwith2-(4-carboxyph- 【13】徐葆均,杨盖.实用仪器分析【M】.北京:北大出版社,1993.eny1)-6-methoxy-benzofuran.【SiS.ChromatographyA.1996, 【l4】达世禄.色谱学导论【M】.武汉:武汉大学出版社,1998.(724):107-115. 【l5】寇登民,云希勤.程序涂渍气相色谱柱的应用一微量有机物36】C.C.Kuo,Y.H.Wen,S.S.Wu.Determinationofmethanol 的定量分析【J】.色谱,1993,l1(2),89.by4-IN-Methyl,N-(1-naphthylmethy1)-amino-4-oxo-butan- 【l6】胡红梅,谢宏斌,周凌.改良气相色谱法测定酒中甲醇和杂oicacidinPresenceof4-Dimethylaminopyridineand1-Ethyl- 醇油J.实用预防医学,2004,11(4):825.3-(3-dimethylamino-propy1)CarbodiimideHydrochlorideas 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