啤酒酿造过程中玉米淀粉的运用和控制

 福建省燕京惠泉啤酒股份有限公司技术研发部  孙黎琼    

【摘要】  本文论述了啤酒酿造使用玉米淀粉的质量要求、控制标准及对啤酒风味、口感的影响，并提出在使用中应注意的事项。

【关键词】  啤酒  玉米淀粉  风味  口感

传统的啤酒酿造是以大麦芽为主要原料，大米、大麦等为辅料。我国主要以大米为辅料，欧洲的一些国家则以大麦为辅料。近年来，随着原料价格的不断上涨，特别是麦芽和大米价格大幅上涨，使国内啤酒行业的成本压力越来越大，为降低啤酒的生产成本，各啤酒生产厂家都在寻找大米辅料替代品，以降低生产成本。玉米淀粉由于其纯净的品质及相对的价格优势，已成为目前我国啤酒生产中替代大米辅料的首选原料。虽然国内以玉米作啤酒辅料是近几年才采用的，但用玉米淀粉作为辅料在欧美、非洲和日本均有成熟的经验。但是由于玉米淀粉与传统使用的大米淀粉存在性质差异，因此，在具体使用时，如果不了解和掌握这些差别的本质原因，就可能会影响到玉米淀粉的正常使用。

1         玉米淀粉的质量要求

啤酒酿造使用的玉米淀粉与在其它行业使用的要求不相同，在啤酒酿造中使用的玉米淀粉要求得率高、且不影响啤酒的风味、口感，不给啤酒带来异杂味。经不断的试验、分析，我们制定了啤酒酿造使用的玉米淀粉如下质量要求。对不符合要求的坚决不使用。

1.1 感官要求应符合表1规定。

表1

 

1.2  理化要求：应符合表2规定。

表2

项  目	指  标
水份（%）   ≤	14
酸度（°T）	25—30
浸出率（%）≥	102
精细度      ≥	99.8

 

1.3  卫生指标：应符合表3规定。

表3

项 目	指 标
二氧化硫（mg/kg）     ≤	30.0
砷（mg/kg，以AS计） ≤	0.50
铅（mg/kg以Pb计）   ≤	1.00
大肠菌群(cfu/g)     ≤	70
霉菌(MPN/ 100g)      ≤	100

 

2  玉米淀粉各指标的检测

2.1  淀粉水分测定

2.1.1 原理：将试样放在温度为130℃一133℃的恒温烘箱内，于常压下烘干90 min，测定试样损失的质量。

2.1.2 仪器

分析天平：感量0.001g

烘盒：用在测试条件下不受淀粉影响的金属(例如铝)制作，并有大小合适的盒盖。其有效表面能使试样均匀分布时质量不超过0.3g/cm，。适宜尺寸为直径55 mm一65mm，高度15 mm一30 mm，壁厚约0.5 mm。

恒温烘箱：配有适当的空气循环装置的电加热器，能够使得测试样品周围的空气温度均匀保持在130℃一133℃范围内。烘箱的热功率应能保证在烘箱温度调到131℃时，放入最大数量的试样后，在30 min内烘箱温度回升到131℃，从而保证所有的样品同时干燥。

干燥器：内置有效的干燥剂和一个使烘盒快速冷却的多孔厚隔板。

2.1.3  分析步骤

2.1.3.1  烘盒恒质

    取干净的空烘盒，放在130℃烘箱内烘30 min一60 min，取出烘盒置于干燥器内冷却至室温，取出称量;再烘30 min，重复进行冷却、称量至前后两次质量差不超过0.005g，即为恒质(m)。

2.1.3.2  样品及烘盒称重

    精确称取5g士0.25g充分混匀的试样，倒入恒质后的烘盒内，使试样均匀分布在盒底表面上，盖上盒盖，立即称量烘盒和试样的总质量(m₁)。在整个过程中，应尽可能减少烘盒在空气中的暴露时间。

2.1.3.3 测定

    称量结束后，将盒盖打开斜靠在烘盒旁，迅速将盛有试样的烘盒和盒盖放人已预热到130℃的恒温烘箱内，当烘箱温度恢复到130℃时开始计时，样品在130℃一133℃的条件下烘90 min，然后取出，并迅速盖上盒盖，放入干燥器中，在干燥器中，烘盒不可叠放。烘盒在干燥器中冷却30 min一45 min至室温，然后将烘盒从干燥器内取出，在2 min内精确称量出样品和带盖烘盒的总质量(m₂)。对同一样品应进行两次平行测定。

2.1.4  结果计算

  X（%）= ×100

  式中：

  X—试样水分含量，%；

  m—恒质后的空烘盒和盖的总质量，单位为克(g)；

  m1—干燥前带有样品的烘盒和盖的总质量，单位为克(g)；

  m2—干燥后带有样品的烘盒和盖的总质量，单位为克(g)。

2.2  浸出物含量的测定（德克拉克法）

2.2.1  原理

   玉米淀粉经糊化后，加麦芽（酶源）糖化，测其浸出物，减去麦芽本身的浸出物后即为玉米的浸出物。

2.2.2  仪器    

    a.  糖化器   应满足麦芽汁制备工艺要求，并附有温度计和搅拌器；

    b.  搅拌器   转速80～100r／min；

    c.  分析天平   感量0.1mg；

    d.  药物天平   感量0.1g；

    e.  高精度恒温水浴   精度土0.1℃；

f.  玻璃棒。

2.2.3  酶源

    麦芽。浅色啤酒麦芽，至少具有250wk的糖化力，其糖化时间应少于10分钟。

2.2.4  分析步骤 

a.  称取玉米淀粉25.00g，另称取麦芽细粉样品25.00g。

    b.  将玉米淀粉样品置于一已知重量的糖化杯里，加200mL水，调成糊状。

    c.  将糖化杯放在石棉垫上加热，用温度计搅拌，在不断搅拌下升温至90'C，以保证淀粉完全糊化。

    d.  然后加冷水并搅拌，直至杯内内容物温度降至70 ~ 75℃，从称取的25.00g麦芽细粉中取约1g麦芽粉加入其中。

    e.  搅拌混合液液化几分钟，一般8～10min，再快速加热煮沸并保持5 ~ 10分钟。

f． 将糖化杯放入一糖化器里，当杯内内容物温度达45℃时，加入剩余的麦芽粉和100mL45℃水，搅拌，用50mL45℃水冲洗温度计和杯壁。在不断搅拌下于45℃保温30min。使醪液以1℃／min的速度，升温加热水浴，在25min内升至70℃，此时于杯内加入70℃水100mL，使醪液于70℃下保温1h后，在10 ~ 15min内迅速冷却至室温。用水冲洗搅拌器，擦干糖化杯外壁，加水使其内容物准确称量为450.0g。用玻璃棒搅动糖化醪，并用中速滤纸过滤，将最初收集的约100mL滤液返回重滤，收集滤液于一干燥烧杯中。

h.  测相对密度

将新鲜煮沸并冷却至约15℃的蒸馏水注满于一恒重的密度瓶内，轻拍密度瓶使空气泡放出，插入附温度计的瓶塞（瓶中应无气泡），立即浸于20±0.1℃的恒温水浴中，待内容物温度达到20℃，并保持5min不变后取出，用滤纸吸去溢出支管的水，立即盖好小帽，擦干后，称量。将水倒去，用2.4.4f条中制备好的麦芽汁反复冲洗密度瓶2～3次，然后注满麦芽汁，轻拍密度瓶使空气泡放出。插入附温度计瓶塞（瓶中应无气泡），立即浸于20±0.1℃恒温水浴中，待内容物温度达到20℃，并保持5min不变后取出。用滤纸吸去溢出支管的水，立即盖好小帽，擦干后，称量。根据计算公式（2），得到20℃时麦芽汁的相对密度，然后从附录B1中查得相应的麦芽汁的浸出物含量P。

2.2.5  计算

     a.  麦芽汁（20℃）的相对密度按（2）计算

d= …………………………………………………（2）

式中：d—— 麦芽汁（20℃）的相对密度；

              m —— 密度瓶的质量，g；

              m₁—— 密度瓶和水的质量，g；

m₂—— 密度瓶和麦芽汁的质量，g。

b. 玉米的浸出物含量计算

E₁（%）= －E_M…………………………（3）

E₂（%干物质）= ………………………………………（4）

 

式中：X₂  —— 麦芽的水分含量，％；

X₁  —— 大米的水分含量，％；

             P —— 麦汁浸出物的含量，％（m／m）；

            E_M —— 麦芽浸出物的含量，％（风干）；

            E₁ —— 玉米淀粉浸出物的含量，％（风干）；

            E₂ —— 玉米淀粉浸出物含量，％（干物质）。

2.3玉米淀粉酸度的测定

2.3.1定义：淀粉酸度以1 0. 0g试样消耗氢氧化钠溶液(0. l000mol/L)的体积(mL)表示。

2.3.2试剂

氢氧化钠标准滴定溶液[c(NaOH)=0. 100 0 mol/L],

酚酞指示液：称取0. 54 g酚酞溶解在乙醇(95%)中并定容至50.0 mL

2. 3.3分析步骤

称取5. 0 g经研磨均匀的试样，置于250mI_锥形瓶中。加30.0 mL—40 .0mI水，摇匀，使成糊状，加5滴酚酞指示液，用氢氧化钠标准滴定溶液滴定至初现粉红色，0. 5min不褪色即为终点。

2.3. 4结果计算

X=V×2×C/0.1000

式中：

X·——试样酸度°T

V——试样消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积，单位为毫升(mI.)

C——氢氧化钠标准滴定溶液浓度，单位为摩尔每升(mol/l.)

0.1000氢氧化钠标准滴定溶液[c(NaOH) -0.1000 moI/L」的浓度，单位为摩尔每升(mol/L)

2.4玉米淀粉霉菌的测定

操作步骤:：

2.4. 1  以无菌操作称取玉米淀粉25 g，放人含225 mL灭菌水的具玻塞锥形瓶中，振摇30 min，即为1：10稀释液。

2.4.2  用灭菌吸管吸取1：10稀释液10 mL，注人灭菌试管中，另用1 mI.灭菌吸管反复吹吸50次，使霉菌抱子充分散开。

2.4.3  取1mL1：10稀释液注人含有9 mL灭菌水的试管中，另换一支1mI.灭菌吸管吹吸五次，此液为1：100稀释液。

2.4.4  按上述操作顺序做10倍递增稀释液，每稀释一次，换用一支1 mI，灭菌吸管，根据对样品污染情况的估计，选择三个合适的稀释度，分别在做10倍稀释的同时，吸取1 mL稀释液于灭菌平皿中，每个稀释度做两个平皿，然后将晾至45℃左右的霉菌培养基注入平皿中，并转动平皿使之与样液混匀，待琼脂凝固后，倒置于25—28℃温箱中，3天后开始观察，共培养观察5 天。

2.4.5  计算方法：通常选择菌落数在10—150之间的平皿进行计数，同稀释度的两个平皿的菌落平均数乘以稀释倍数，即为每克检样中所含霉菌和酵母数。

2.4.6 报告：每克玉米淀粉所含霉菌和酵母数以cfu/g表示。

2.5  二氧化硫的测定

2.5.1　仪器a．　碘量瓶：500 mL；b．　滴定管：5 mL。

2.5.2　试剂a．　c（½I₂）＝0.01 mol/L碘标准溶液：按GB 601配制与标定；　b．　0.5％淀粉指示液：按GB 603制备。

2.5.3  操作步骤

称取样品20 g（精确至0.01 g），置于碘量瓶中，加蒸馏水200 mL，充分振摇15 min后，过滤。取滤液 100 mL置于锥形瓶中，加淀粉指示液2 mL，用c（½I₂）＝0.01 mol/L碘标准溶液滴定，至淡蓝色，即为终点。同时做空白试验。

结果判定：样品中二氧化硫含量必须小于0.004％，即滴定至终点时，所用碘液必须小于1.25 mL。

3  玉米淀粉质量的控制及对啤酒风味、口感的影响

3.1 外观质量的控制

玉米淀粉外观应洁白、无硫味、异杂味。如果颜色暗淡、有硫味、异杂味，说明玉米淀粉被污染、变质或二氧化硫超标，使用于生产，这些杂味会带到啤酒中去，从而影响啤酒的口感、风味。

3.2 水份的控制

玉米淀粉水份应控制在14%以内。若水份太高，一方面影响麦汁的得率，使麦汁得率降低；另一方面若存放时间太长、水份又高，玉米淀粉会结块、发生霉变，结块不但会影响到糊化效果、降低麦汁得率，而且会影响到啤酒的口感、风味。更主要的是发生霉变的玉米淀粉使用于啤酒生产，啤酒的安全性得不到保证。因此应严格控制玉米淀粉的水份。

3.3酸度的控制

玉米淀粉的酸度也是啤酒酿造的一个重要指标，酸度太高或太低会影响到糊化、糖化各种酶的作用效果，不利于热凝固物的去除。同时还会影响到成品酒的口感。经试验酸度控制在25-30°T比较合适。

3.4  精细度的控制

玉米淀粉的细度越高，越利于淀粉的水解，相对浸出率越高。但在使用过程中，若细度太高，倒料时不易倒干净，易残留在袋子里，造成损失。另一方面细度太高，不易调浆，须提高料水比，影响麦汁浓度，导致冷麦汁粮耗增加，从而降低了玉米淀粉的利用率。因此啤酒酿造用的玉米淀粉细度一般控制在90.0—99.8。

3.5  浸出率的控制

玉米淀粉浸出率高低虽然不会影响啤酒的风味、口感，但浸出率高相应的麦汁得率也高，浸出率越高越好，一般控制在102%（绝干）以上。

4  使用过程应注意的事项

虽然玉米淀粉价格低于大米，且浸出率比大米高，但它们的组份差异还是很大的，通过对使用的玉米淀粉和大米的检测结果见表4。

表4

项目	玉米淀粉	大米
水份	12.4%	12.8%
浸出率	103.8%	94.1%
蛋白质	7.2%	0.31%

从表4可以看出：玉米淀粉的浸出率明显高于大米，约高10%；大米含有7%左右的蛋白质，而玉米淀粉的蛋白质含量非常低，几乎是零。使用时应从如下几方面加以控制。

4.1 提高α—氨基氮的含量

由于大米含有7%左右的蛋白质，可以为麦汁提供一定量的α—氨基氮，而玉米淀粉蛋白质含量几乎是零，若用玉米淀粉代替大米，必然会使麦汁中的α—氨基氮含量降低，影响酵母的生长繁殖，另一方面，由于蛋白质含量降低，麦汁中的起泡蛋白质也相应降低，从而影响到啤酒的泡沫，使啤酒的泡持性下降。为提高麦汁α—氨基氮的含量须从原料配方及糖化工艺方面加以改进。

4.1.1 使用部分小麦芽代替大麦芽以提高麦汁α—氨基氮的含量

为弥补使用玉米淀粉代替大米存在麦汁α—氨基氮的含量不足、酵母生长不好、成品酒泡持差的的问题，一般采用添加部分小麦芽代替大麦芽，小麦芽指标分析见表5。

小麦芽指标分析                               表5

项目	指标	项目	指标	项目		指标
水分%	5.5	色度EBC	5.5	凝固性氮mg/L		19.6
浸出率%	82.5	煮沸色度EBC	7.6	总酸ml		1.35
粗细粉差%	0.60	粘度CP	1.54	浊度EBC		0.85
糖化时间min	9	蛋白质%	14.9	隆丁区分%	A	35.5
过滤时间min	60	库值%	52.4		B	13.7
糖化力WK	466	α-氨基氮mg/100g	188		C	50.8

从表5小麦芽检测结果可以看出，由于小麦芽无谷皮、浸出率高达82%以上，高于大麦芽。同时小麦芽蛋白质含量高达15%，可以提高麦汁α—氨基氮的含量，满足酵母生长须要的营养。同时可溶性氮多，可使成品啤酒口感柔和、泡沫丰富细腻、持久挂杯，从而提高啤酒泡沫的质量 。

4.1.2  糖化过程使用蛋白酶以提高α—氨基氮的含量

通过糖化工艺的调整，在糖化阶段使用一些复合酶，适当降低蛋白质休止温度，使麦芽糖中的蛋白质水解彻底，可以提高麦汁中的α—氨基氮的含量。

4.1.3  通过原料配方及工艺的调整、原料配方采用50%大麦芽、10%小麦芽、40%玉米淀粉，糖化过程添加一定量的复合酶，与使用同样比例的大米麦汁主要成份比较见表6。

使用大米和玉米淀粉麦汁成份比较         表6

项目		使用大米	使用玉米淀粉
浓度°P		13.55	13.52
色度（EBC）		7.8	7.2
总酸（ml/100ml）		1.22	1.34
PH值		5.5	5.3
碘值		0.27	0.29
α—氨基氮（mg/L）		198	189
总氮（mg/L）		901	895
氮区分	A%	17	17
	B%	13	12
	C%	70	71

从表6可以看出：通过原料配方及糖化工艺的调整，使用玉米淀粉代替大米，麦汁的组份差别不大，α—氨基氮含量也较高，可以满足酵母的生长繁殖。

4.2  调整糊化工艺，降低醪液的粘度，以提高麦汁的得率

由于玉米淀粉的糊化温度在68—70℃，因些糊化在68℃保温20分钟，可以降低醪液的粘度。

4.3  根据玉米淀粉的酸度来调整糖化过程的加酸量。由于玉米淀粉酸度较高，若按以前的加酸量，会引起总酸偏高，PH值降低，不利于蛋白质凝固。使用时须适当降低用酸量，并根据玉米淀粉的酸度来调整糖化过程的加酸量，保证麦汁的PH值控制在5.2—5.6之间，确保蛋白质凝固彻底，使成品啤酒不带有酸感。

4.4  对水份较高的玉米淀粉，应尽快使用，防止结块、发霉。

5  小结

5.1  玉米淀粉不仅价格低于大米，而且浸出率比大米高，能够使糖浆的组成尽可能地和麦汁成分靠拢，替代大米，能在保证啤酒质量的前提下,进一步降低啤酒的生产成本。

5.2  使用玉米淀粉应控制好质量，尤其是外观质量和气味，保证所使用的玉米淀粉无异杂味、不会影响啤酒的口感及风味。

5.3  由于玉米淀粉组份与大米有差别，蛋白质含量几乎是零，如果按原来的配方及生产工艺，生产的啤酒口感淡薄、泡持性差，影响到啤酒的质量。因此须通过调整原辅料配方，主要是添加部分小麦芽以提高氮的含量，提高啤酒的泡持性，并通过调整工艺来优化糖化工艺，提高麦汁得率。

5.4  以玉米淀粉为辅料代替大米不仅啤酒的成本降低，而且啤酒的发酵度、色度、生物稳定性都较原工艺有一定的提高，有利于生产淡爽型啤酒。