啤酒酿造过程中β-葡聚糖的变化及影响
β一葡聚糖在啤酒生产中起着重要的作用。本文就啤酒生产中β一葡聚糖在酿造过程中的变化及影响作一探讨, 供参考。
1.β-葡聚糖在酿造过程中的变化
虽然在制麦过程中有80%的β-葡聚糖已被降解, 但在麦芽中, 特别是溶解不良的麦尖部分, 仍存在着相当数量的未被降解的高分子β-葡聚糖, 在糖化过程中, 这部分β-葡聚糖游离出来, 此时就要有充分的β-葡聚糖酶对其进行分解, 若酶活力不足, 就会造成麦汁粘度过高, 导致麦汁和啤酒过滤困难。下面分析一下糖化、发酵、滤酒过程中β-葡聚糖的变化情况。
1.1 糖化开始时麦芽中游离的β一葡聚糖及其分解的产物溶于醪液中, 从而使醪液的粘度上升。由于β-葡聚糖酶的耐高温性较差, 溶解不良的麦芽对β-葡聚糖进一步降解是较困难的。随着温度的上升, β-葡聚糖分解和醪液粘度也不断变化。化醪液温度在35~50℃过程中,通过β-葡聚糖酶的分解, 粘度开始下降;醪液温度在45~55℃过程中, 随着温度的升高, β-葡聚糖酶分解能力降低,醪液粘度降低速度减慢;醪液温度在60~70℃过程中, 由于葡聚糖溶解酶的作用, 大量的β-葡聚糖被分离出来, 温度越高, β-葡聚糖含量越高, 因为65℃以上, 葡聚糖分解酶将失活;醪液温度大于70℃,β-葡聚糖含量基本不发生变化。溶解不好的麦芽,要想过滤顺利,可以经过醪液酸化,加强β-葡聚糖分解, 在糖化时尽可能不使或少使用未发芽的大麦。
1.2 在发酵过程中, β-葡聚糖基本不参与发酵,由于其分子量较大,受到冷凝固物和酵母沉降的影响,发酵液中的β一葡聚糖含量会降低,到发酵液成熟后, β-葡聚糖含量一般就不再变化。
1.3 在过滤过程中, 由于硅藻土或其他助剂的阻拦作用, 滤掉了一些β一葡聚糖, 使清酒中含量比发酵液稍低。在啤酒灌装过程中β一葡聚糖含量一般不会发生变化。
2. β-葡聚糖含量的影响因素
2.1 麦芽影响β-葡聚糖含量
β-葡聚糖主要来源于酿造用麦芽。大麦中β-葡聚糖是组成大麦麦胶物质及半纤维素的主要成分,约占70%左右,它主要存在于胚乳细胞壁中,少量存在于谷皮中。不同地区、不同品种的大麦其含量存在一定的差异,气候干旱地区和播种较晚的麦粒β-葡聚糖含量较高,六棱大麦比二棱大麦β-葡聚糖含量高。大麦β-葡聚糖以多种结构存在,但都是有β-D-葡聚糖通过β-1,3 键和β-1,4 键连接而成的直链状多糖,其分子结构的不规则以及高分子量,导致呈现水溶性粘度较大的特征。
2.2 糖化过程β-葡聚糖的影响
2.2.1 溶解不好的麦芽,β-葡聚糖分解不完全,含量较高,糖化所产生的麦汁由于高含量的β-葡聚糖而使麦汁的粘度增加,影响麦汁的过滤。若溶解较差的麦芽可在糖化时添加外购β-葡聚糖酶,它的最佳作用温度一般在60℃-70℃,有利于60℃以上时,溶出的β-葡聚糖进一步降解,最终得到的分解产物是低分子β-葡聚糖和纤维二糖。
2.2.2 粉碎得越细, 相应麦汁β-葡聚糖分解的较好, 其含量越低。。
2.2.3 采用低温长时间进行蛋白质休止过程,虽然有利于β-葡聚糖的分解和低分子氨基酸的累积,但由于时间长导致可溶性蛋白质过度降解,不利于啤酒的泡沫;随着温度的上升,在35℃进行浸出下料由于β-葡聚糖酶的分解成β-葡聚糖糊精和一些低分子物质,此时醪液粘度有所下降,随着温度在45℃—50℃,β-葡聚糖酶活力逐渐减弱,当温度升到70℃时,β-葡聚糖酶基本失活,而β-葡聚糖此时又继续释放,导致β-葡聚糖含量呈上升的趋势。
2.2.4 冷麦汁粘度在1.50MPa.s~1.70MPa.s之间,则说明β-葡聚糖分解良好。
2.2.5 适当降低糖化醪pH 能促进β一葡聚糖的分解。这是因为β一葡聚糖酶的最适作用pH 低于正常糖化醪pH,但pH 对β一葡聚糖含量的影响不是很大。
2.2.6 高浓度的麦汁更易造成β-葡聚糖高且过滤困难。
2.3 β-葡聚糖含量对发酵的影响
2.3.1 在发酵过程中,β-葡聚糖可能与蛋白质、多酚物质集合形成沉淀,同时还可以使酵母早期沉积,影响发酵和双乙酰还原,带负电荷的β-葡聚糖还可以吸附阳离子产生沉淀,形成酒体浑浊。
2.3.2 高浓发酵过程,由于β-葡聚糖含量相对较高,进一步影响啤酒的过滤。
2.3.3 麦芽中的β-葡聚糖含量过高,表明细胞壁分解不完全,会造成酵母的营养不足,影响发酵的进行。
2.4 β-葡聚糖对啤酒过滤的影响
在高剪切力、高过滤压力和快速冷却情况下,β-葡聚糖容易返伸,并且在氢键作用下形成凝胶。由于糖本身是协同反应物,因此会破坏氢键的形成,酒精会加速聚合,迅速冷却会使这些聚合物更加稳固。而且作为破坏的蔗糖,在发酵时也被利用殆尽。在过滤时,滤饼中或杀菌过滤前会发生聚合物的富集。由于这种机械负荷,硅藻土过滤机前后会形成凝胶,而且可能会出现在麦芽过滤产品中。这就是滤筒为何堵塞从而导致凝胶完全覆盖在上面的原因。如果啤酒中β-葡聚糖的含量超过400 mg∕L,过滤性能就会受到破坏,过滤将会困难。
2.5 β-葡聚糖对啤酒泡沫的影响
它对啤酒泡沫的影响表现在对啤酒粘度的影响。粘度大, 增加了液膜分子间的摩擦力, 使液膜排液阻力增大, 液膜不易变薄并减缓气体通过液膜的扩散速度, 表面弹性大, 可使气泡液膜不易受外界扰动而破坏。液膜排液阻力增大, 液膜不易变薄并减缓气体通过液膜的扩散速度, 表面弹性大, 可使气泡液膜不易受外界扰动而破坏。不易受外界扰动而破坏。
2.6 β-葡聚糖对啤酒非生物稳定性的影响
当啤酒中的β一葡聚糖含量>150ppm时容易引起混浊。从啤酒风味醇厚性出发,成品中的β一葡聚糖含量控制在30ppm-100ppm 之间较合适。
3. β-葡聚糖的控制方法
在制麦过程创造有利于β-葡聚糖酶产生的环境,设法提高β-葡聚糖酶的活性。加强麦芽的质量指标检测,通过协定糖化法对比β-葡聚糖含量,同时进行库值分析,进行大生产麦芽的合理搭配使用,尽量降低β-葡聚糖含量。采用低温下料促进β-葡聚糖的有效分解,同时添加外购β-葡聚糖酶进一步促进β-葡聚糖的分解,降低麦汁的粘度,使β-葡聚糖含量保持在合适范围,提高麦汁和啤酒的过滤效率。

