论述啤酒生产中应用酶加工技术的途径与可行的工艺方法

1、论述啤酒生产中应用酶加工技术的途径与可行的工艺方法一.啤酒工艺概述:啤酒是以麦芽为主要原料,先制成麦治、添加酒花,再用啤酒酵母发酵而成的一种酿造酒。利用现代生物技术与传统啤酒酿造技术相结合,不仅对稳定和提高啤酒质量有益,而且对降低生产成本、弥补麦芽质量缺陷、增加花色品种、增加效益都大有好处。酶制剂种类很多,功效不一,使用在啤酒生产过程中的工序也不一样,目前啤酒生产常用酶制剂有耐高温a-淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、复合酶、a-乙酰乳酸脱羧酶、溶菌酶等。在实际生产中使用酶制剂首先要了解各种酶的特性和最终产物是什么,并要设计好应用的目的和所要达到的效果。如:提高原料利用率,节能降耗、增加辅料比例,降低生

2、产成本、提高发酵度,生产特种酒、弥补原料质量差异,改善麦汁组成份、加快发酵速度,降低双乙酰含量、改善啤酒口味,提高啤酒质量、纯生啤酒提高生物稳定性,抑制杂菌感染、稳定产品质量,延长货架保存期。不管是什么目的,都要通过技术论证、实验得出结论后再用于大生产,否则,达不到预期的效果。二.酶制剂在啤酒生产中的作用简述酶制剂的应用为啤酒工业发展做出了巨大贡献。由于酶制剂的应用,啤酒品种变得更加丰富多彩,最具典型意义的干啤、半干啤受到广大消费者的青睐。由于酶制剂的应用,近年来除大米外,玉米、玉米淀粉、小麦等都作为生产原料加入酿造啤酒的行列,耐高温-淀粉酶、糖化酶、木聚糖酶、-葡聚糖酶等在啤酒酿造中扮演了重

3、要的角色。啤酒是最早利用酶的酿造产品之一,在啤酒酿造中,添加-淀粉酶,有助于提高辅料用量,添加蛋白酶能使高分子蛋白质分解成肽和氨基酸,这些含氮分解产物对于酵母的营养、啤酒泡沫的形成和持久性、啤酒的香气和风味及啤酒的非生物稳定性有很重要的作用。蛋白酶还可用于处理啤酒的冷冻混浊。异淀粉酶能分解支链淀粉使成为直链淀粉,在啤酒糖化过程中可大大提高麦汁麦芽糖含量,使二氧化碳充足,啤酒爽口性好。将酶制剂用于啤酒,不仅能促进淀粉原料的液化和糖化速度,还能节省用粮和降低啤酒成本。一般酿造啤酒条件下,麦芽自身的酶不能将原料中所有淀粉分解为可发酵性糖,约1/3的淀粉变为非发酵性糊精,残留在啤酒中,成为啤酒热能源。

4、在发酵醪液中添加葡萄糖淀粉酶,能将糊精分解为葡萄糖,再由酵母发酵成乙醇及二氧化碳。因此,调整麦汁到低糖度,可保持酒精度,减少总碳水化合物含量,得到低热量啤酒。啤酒酿造发酵初期,酵母在发酵过程中生成-乙酰乳酸,渐渐转换成双乙酰,双乙酰再转换成无味无臭的乙偶姻。在啤酒长期成熟中,-乙酰乳酸能完全转变成乙偶姻。如在啤酒发酵初期添加-乙酰乳酸脱羧酶能迅速将-乙酰乳酸转换为乙偶姻,缩短啤酒成熟期。啤酒发酵中生成的尿素与乙醇反应在酒中会形成致癌物质氨基甲酸酯,如在乙醇存在下加入耐酒精的酸性尿酶可使酒内尿素含量降为零,从而阻止致癌物氨基甲酸酯的生成。啤酒混浊由多酚聚合物引起,氧是啤酒混浊母体形成与结合的促成

5、因素。啤酒生产中多酚氧化生成挥发性羧基化合物使啤酒风味老化,氧化作用可加深啤酒色泽或使之变为暗红色。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颈氧,防止啤酒的氧化变质,对啤酒起抗氧化、保鲜、防褐变作用,同时改善啤酒口味,提高啤酒澄清度与风味稳定性,延长保存期。三.啤酒的工艺流程:啤酒酿造原料麦芽制备:浸麦;发芽;干燥;除根;5贮藏。麦芽汁制备:麦芽及谷物辅料粉碎;糖化;麦芽汁过滤和洗槽;麦芽汁煮沸和添加酒花。啤酒发酵:啤酒酵母的扩大培养;发酵工艺。过滤及罐装。在糖化过程中首先加入-淀粉酶,-淀粉酶只可作用于淀粉分子内任意-键,且从分子链的内部进行,故又称内淀粉酶,属于内切酶。在水溶液中

6、-淀粉酶能使淀粉分子迅速液化,产生较小分子的糊精,故也被称为液化酶。-淀粉酶作用于直链淀粉,分解产物为67个葡萄糖单位的短链糊精及少量的麦芽糖和葡萄糖,糊精还可以进一步水解。按理论最终产物为87%的-麦芽糖和13%的葡萄糖。-淀粉酶作用于支链淀粉只能任意水解-1,4键,但不能分解-1,6键也不能绕过-1,6键。作用接近-1,6键时速度放慢,其分解产物为-界限糊精、麦芽糖和葡萄糖。常用的-淀粉酶有耐高温-淀粉酶, 真菌-淀粉酶。啤酒生产中常用的耐高温-淀粉酶一般由地衣芽孢杆菌产生,pH在5.07.0内较稳定,尤以pH=6.0为佳,作用淀粉的最适温度为90。中温-淀粉酶也应用到啤酒生产中。单独使用

7、耐高温-淀粉酶比单独使用中温-淀粉酶麦芽糊精收率高,透光率也较大,但黏度较高,将两者结合起来使用则可互相弥补不足,得到很好的效果。耐高温-淀粉酶:pH最适范围:5.57.0;温度最适范围:90oC以上;钙离子浓度:5070mg/kg加入-淀粉酶后,麦芽中的淀粉糊化,然后加入-淀粉酶也称糖化酶或葡萄糖淀粉酶,将糊化的淀粉分解成葡萄糖,它能将淀粉从非还原性末端水解-1,4-葡萄糖苷键,产生葡萄糖,也能缓解水解-1, 6-葡萄糖苷键,转化成葡萄糖。pH最适范围:4.04.5;温度最适范围:5860;抑制剂:大部分重金属;参考用量:50U/g。普鲁兰酶能水解淀粉和糊精中的支链-D-1,6葡萄糖苷键生成

8、含有-D-1,4葡萄糖苷键的直链低聚糖。所以,该酶可以和糖化酶或者-淀粉酶一起使用,生产高麦芽糖浆。pH最适范围:4.24.6;温度最适范围:5565蛋白酶是分解蛋白质肽键一类酶的总称,可分为内肽酶和端肽酶两类。内肽酶能切断蛋白质分子内部肽键,分解产物为小分子的多肽。端肽酶又分为羧肽酶和氨肽酶两种。此外还有一种二肽酶,它分解二肽为氨基酸。羧肽酶是从游离羧基端切断肽键,而氨肽酶则从游离氨基端切断肽键。通常说的蛋白酶多是指内肽酶,而羧肽酶、氨肽酶和二肽酶总称为肽酶或端肽酶。蛋白酶根据其最适pH不同分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶。中性蛋白酶:温度最适范围: 50(pH 7.2;pH最适范围:

9、6.88.0(37。在糖化锅中加入糖化酶、-淀粉酶、蛋白酶、复合酶、普鲁兰梅,经糖化后生成麦芽汁。然后进行发酵过程:首先进行啤酒酵母的扩大培养然后进入发酵工艺。啤酒的发酵主要包括主发酵和后发酵两个阶段。主发酵:当麦芽汁冷却至6-8时,送入酵母增值池,按0.5%-0.6%比例添加酵母泥,通入无菌空气,使酵母与麦芽汁充分混合,并溶解一定的氧气供酵母呼吸用。在此过程中加入糖化酶、木瓜蛋白酶、葡聚糖酶和乙酰脱羧酶。-葡聚糖酶是一种葡萄糖内酶,能使麦芽和大麦-葡聚糖(1,4-葡聚糖,1,3-葡聚糖分解为35个葡萄糖单位的低聚糖。该酶可使麦芽汁的粘度降低,提高过滤速度。常用的-葡聚糖酶主要包括:内-葡聚糖

10、酶、外-葡聚糖酶及其复合酶试剂(如B2葡聚糖酶混合酶、耐温-葡聚糖酶复合酶等。温度最适范围:5060;pH最适范围:5.07.0。-乙酰乳酸脱羧酶可催化-乙酰乳酸分解为2,3-丁二醇。双乙酰含量是影响啤酒风味的重要因素,对啤酒质量具有决定性的影响,是品评啤酒成熟与否的主要依据。它的形成途径为:糖类丙酮酸-乙酰乳酸双乙酰。-乙酰乳酸脱羧酶可调节双乙酰前体物质走支路代谢途径从而控制双乙 酰的含量， 能催化 -乙酰乳酸直接形成羟基丁酮， 从而有效防止双乙 酰的生成，使发酵周期大大缩短。温度最适范围：3545；pH 最 适范围：5.06.5。单一酶制剂在啤酒生产上应用时，总会有一定的 局限性。而将单一

11、酶制剂制成复合酶制剂则可弥补各个酶的缺点，得 到较好的效果。如 -淀粉酶耐温不耐酸，而 -淀粉酶不耐温，两者 结合起来使用则可起到互补协同作用。国外商品化的复合酶制剂较 多，如丹麦 NOVO 公司生产的 Celluclast 复合酶及含 -淀粉酶和 葡聚糖酶的 Brew 2N 2zym eGP 复合酶，美国 Snyder 公司生产的 含有 -淀粉酶、-葡聚糖酶和蛋白酶的 -葡聚糖混合酶等复合酶制 剂。我国也有一些公司和科研单位研制出了复合酶制剂，如黑曲霉 F27 固体曲（含有 B2 葡聚糖酶，A2 淀粉酶和液化酶），安徽聚星 公司的由芽孢杆菌得到的复合酶制剂（含有 B2 葡聚糖酶，A2 淀粉 酶和蛋白酶）。 应用上述这些酶的优点有： 淀粉糊化彻底，液化好；可提高辅料比，在 30-40%之间，麦汁 各指标良好；在一定程度上提高原料利用率；酒体发酵度好，双 酰还原快等。 四啤酒酿造中使用外加酶制剂的必要性： 1、原料结构与酿造性能变化的需要： 当使用质量较差的麦芽（如国产麦芽）时，不同程度地存在如蛋白