小麦在啤酒生产中的应用

    啤酒是以大麦芽为主要原料，添加酒花，经酵母发酵酿制而成的含二氧化碳、起泡的、低酒精浓度的酿造酒。目前，面对原料价格，尤其是啤酒大麦价格飞涨的压力，各啤酒厂家都在积极寻找大麦的替代品。提高辅料使用比例，已成为广大啤酒生产企业及相关技术人员关注的热点。 在众多可酿造啤酒的辅料中，使用部分小麦替代大麦，既可以充分利用我国小麦的资源优势，解决大麦资源的不足，又可以降低生产成本，提高啤酒企业的市场竞争力。因此，小麦在啤酒生产中的应用试验在许多啤酒厂家相继展开，并陆续取得了一定的经验。笔者现结合本企业小麦的使用，谈谈自己的体会，供同行参考，并愿与同行作进一步的交流。

    一、小麦品种的选择

    我国小麦种植面积广泛，产量仅次于大米，同时在一些小麦产区，小麦价格远低于大麦。其中有些小麦品种蛋白质含量较低。它们并非食品行业的上选原料，却恰恰能满足啤酒酿造的要求，同时这些低蛋白小麦在产量和抗逆性等方面都明显优于高蛋白小麦及大麦，且种植效益显著。

    小麦按播种季节，可分为冬小麦和春小麦两种。我国以冬小麦为主。冬小麦秋季播种，次年夏季收获，分布广泛；春小麦春季播种，当年夏、秋收获，多分布在纬度较高的地区。春小麦籽粒两端较尖、腹沟较深、皮层较厚，出粉率较低。

    若按小麦皮色的不同，可分为白皮小麦与红皮小麦两种。白皮小麦呈黄色或乳白色，皮薄，胚乳含量多，出粉率较高；红皮小麦呈深红色或红褐色，皮较厚，胚乳含量少，出粉率较低。按籽粒胚乳结构呈玻璃质或粉质的多少，可分为硬质小麦和软质小麦。

    一般来说，优良的啤酒小麦应符合下列标准：

    1.粒大饱满，腹径大，体形短，籽粒大小均匀整齐，无虫蛀，无霉变，千粒重一般不低于35g；

    2.高产、低肥、抗病虫害，成熟期早、休眠期短；

    3.蛋白质含量适中，一般在11.9%—13.0%（绝干）；

    4.发芽力强，发芽率不低于90%；

    5.麦粒颜色为白色，胚乳为粉状、松软、非玻璃质；

    6.所制得的麦芽酶活力高，品质优良，制麦损失小。

    实际上，能够同时满足以上条件的小麦品种并不多。多数情况下，只能依据生产情况综合考虑，以选择适宜的品种。从整体来看，冬麦优于春麦；软质麦优于硬质麦。软质白皮冬小麦最适合啤酒的酿造，其余依次为软质红皮冬麦、硬质红皮冬麦、硬质红皮春麦。

    二、小麦中的主要物质

    1.淀粉

    小麦中淀粉含量因品种、产地和栽培条件等因素的不同而存在差异。一般认为，谷物中小麦的淀粉含量仅次于大米且稍高于大麦；麦汁浸出物则高于大麦低于大米。小麦淀粉颗粒的形状与大麦相似，有凸镜形和球形两种，其中支链淀粉的含量与大麦、大米基本相同，为23%左右，但糖化温度仅为54—620℃，明显低于大麦（70—800℃）和大米（68—780℃）。因此，小麦用作辅料时可以不经过单独糊化，直接与麦芽混合后进行糖化。

 
    2.蛋白质

    小麦的蛋白质含量通常高于大米和大麦，这对于啤酒的酿造有着重要的影响。其不利之处表现为：

    （1）随着蛋白质的增加，麦粒中淀粉的含量会相应降低，从而影响麦汁收得率；

    （2）随着蛋白质的增加，玻璃质及半玻璃质胚乳的比例也越来越高，这两种胚乳难以溶解，一般不宜用于啤酒酿造；

    （3）小麦蛋白质的组成与其他谷物有所不同，其中醇溶蛋白和谷蛋白的含量较高，达80%—90%，而且随着蛋白质含量的升高，这两种蛋白质所占比例也会增加。它们难以溶解，容易导致麦汁过滤困难，并严重影响啤酒的非生物稳定性。

    小麦用于啤酒酿造的主要优点是能有效改善产品的泡沫性能。其机制较为复杂，与小麦中蛋白质的含量及构成有直接关系。掺用小麦后，啤酒中高分子氮的比例较高，而泡沫的稳定性也明显得到改善。此外，有研究证实，蛋白质含量与小麦的发芽力，以及发芽过程中所形成的β－淀粉酶活力呈显著的正相关性。因此，小麦芽的糖化力和α－氨基氮水平普遍高于大麦芽，这对于啤酒酿造是非常有利的。

    3.非淀粉多糖

    小麦中的戊聚糖和β－葡聚糖具有比较重要的意义，因为它们与麦汁的粘度有关。大麦芽与小麦所含戊聚糖的总量相差不多，均远高于大米，但小麦中可溶性戊聚糖的含量高于大麦芽。它在糖化过程中形成的凝胶，可能是导致麦汁过滤困难的主要因素之一。从水溶性β－葡聚糖的含量来看，三者非常接近，但大麦中β－葡聚糖的总量显著高于小麦，且大部分不溶于水；而小麦中的β－葡聚糖几乎全部是水溶性的，这对于制麦及糖化过程中β－葡聚糖的降解是非常有利的。

    三、小麦酶系的特点

    未发芽的小麦中，α－淀粉酶的活性极低。只有在小麦开始萌发后，糊粉层才在赤霉素的刺激下开始大量合成。发芽过程中，α－淀粉酶活力的生产受多种因素影响，其中赤霉素是主要的促进因子。Ca2+在α－淀粉酶的分解和释放过程中具有重要作用，而且是它发挥活力和维持稳定所必需的。

    与α－淀粉酶不同，成熟的小麦在未发芽时即具有较强的β－淀粉酶活力。还有一部分酶以酶素的形式存在，在发芽过程中被激活。小麦中的β－淀粉酶也有A、B、C三种形式，它们都含有四个巯基，并形成一对二巯键，巯基是其活性中心的组成部分，但三者的活力、最适pH值以及电泳速度都不相同。其中A可溶于水，B、C则通过二巯键与麦谷蛋白连在一起而溶于水。在发芽过程中，新生成的蛋白酶将麦谷蛋白水解，B、C才得以游离。

    小麦中的蛋白酶实际是一个复杂的酶系，总体上可分为内切酶和外切酶两大类。在成熟的未发芽小麦的糊粉层中即有明显的内切酶。之后，在发芽过程中激素的调节下，又合成了大量的内切酶，由此导致了其活力在发芽后期急剧上升，并使小麦中的储藏蛋白剧烈降解。

    还有一类比较重要的酶是非淀粉多糖分解酶类，其中内切（1，4）－β木聚糖酶主要在发芽中，内切（1，3）（1，4）－β－木聚糖酶合成贯穿发芽始终，但活力只有大麦的1/5左右。此外，内切、（1，3）－β－葡聚糖酶也有部分生成，但内切（1，4）－β－葡聚酶的活性始终比较低。

 
    四、制麦工艺

    斗提机→粗选机→小麦分级机→暂存箱→斗提机→埋刮板输送机→浸麦槽→发芽箱→液压刮板出箱机→胶带输送机→斗提机→埋刮板输送机→烘干箱→机械刮板出箱机→干麦芽暂存箱→斗提机→除根机→自动缝包机（人工包装）→成品小麦麦芽→出售或转运

    1.流程说明

    原料小麦经提升机入粗选机，粗选后自然流入分级筛，分级后流入暂存箱。投料时，由提升机提至浸麦槽上部埋刮板输送机到浸麦槽，浸麦后自然流入发芽箱。发芽采取萨拉丁箱式通风发芽。绿麦用液压刮板出箱机出箱，出箱后进入胶带输送机输送至提升机，提升机提至烘库后，刮平，用翻麦机翻麦，用出箱机出箱烘干。干燥前期，麦芽水分要降至12%以下，出炉水分控制在5%以下。

    2.工艺说明

    小麦在发芽期间的生化变化与大麦非常相似。首先由胚产生赤霉素并输送至糊粉层。后者在赤霉素的刺激下生成并分泌了大量的胚乳降解酶类，使胚乳中的淀粉、蛋白质等物质得以充分分解。因此，小麦芽生产工艺的关键，在于以小麦的制麦特性为中心，深入了解胚、糊粉层、胚乳这三个重点区域在发芽期间的生化变化情况及其相互间的联系。在此基础上，寻求浸麦度、发芽时间、温度、通风条件、干燥条件等工艺因素的最佳组合。

    由于无外层皮壳，小麦发芽比大麦旺盛，容易内层温度过高而产生较高的制麦损失，以及麦芽的溶解过度现象。所以应采用低温（14—180℃）、短时（3—4d）的发芽工艺。此外，由于谷皮层较薄，小麦只需要较少的浸水时间就能达到发芽所必需的浸麦度（41%—42%左右）。过度浸麦会使小麦生长滞后并影响发芽。小麦浸麦时间较大麦芽缩短1/3，浸麦度达到37—38%就可以结束浸麦。在发芽时，将水分升至44—46%。麦层的通风要求则高于大麦。因此，大胆采用短浸水、长通风的浸麦工艺是有必要的。

    发芽时间140小时，麦温控制在14—180℃。发芽前72小时，麦温控制在 14—160℃；发芽72小时后，麦温升至16—180℃。麦芽下到发芽箱72小时后，萌芽率超过70％，绿麦芽生长旺盛。发芽72小时内通新风，72小时后回风。每8小时翻麦一次。为防止缠根，在发芽过程中要经常翻麦，但小麦没有皮壳，叶芽暴露在麦粒外容易断裂。叶芽在被破坏以后，溶解就会停止，因此在小麦制作过程中要特别小心。在16小时、32小时翻麦时添加赤霉素0.10g/t。小麦发芽温度比大麦要低一些。发芽中期，水分控制在45—46％。在发芽最后一天，为促进细胞壁溶解，发芽温度可升至17—20℃。排潮时间一般为12小时，进风温度50—650℃；干燥3小时，进风温度65—750℃；焙焦2小时，进风温度80—850℃。

    采取低浸麦度、低温发芽、分级干燥、焙焦等生产工艺上的调整生产出的小麦芽，其糖化力可达350wk以上，α－淀粉酶活力可达80－100u，α－N可达150mg/L以上，浸出率可达82%以上，完全可以用于酿制啤酒。

    五、糖化工艺

    1.原料选择

    小麦芽一般蛋白质含量较高，色度偏深，没有皮壳，因而在酿造过程中会带来许多不便。一般宜选用蛋白质含量低、色度和粘度较低的原料。

 
    2.添加比例

    小麦芽由于没有皮壳，添加过多会出现过滤困难。同时小麦芽中含氮量较高，添加过多会影响产品保质期。由于以上原因，通常小麦芽的添加量以不超过50%为宜，一般控制在30%以下。

    3.小麦芽粉碎

    由于小麦芽没有谷皮，粉碎可适当细些，以增加酶与底物的接触面积，提高糖化反应速度。考虑到大麦芽粉碎时应做到皮壳破而不碎，以提高过滤效率，故要尽量使用湿法粉碎或增湿粉碎，以保持小麦麦芽种皮和果皮的完整性。粉碎辊筒之间的辊间距应缩小到0.3—0.35mm。实际操作中（以过滤槽过滤为例），小麦芽粉碎时，粗粉占30—40%，细粉占60—70%。大麦芽粉碎时，谷皮25— 30%，粗粒8—12%，细粒30—35%，细粉20—25%。

    4.糖化

    糖化工艺必须考虑加强蛋白质的分解。小麦芽含有大量的高分子氮，投料温度宜采用35—40℃。使用中性蛋白酶，促进蛋白质分解，既提供足够的低分子氮，满足酵母的生长需求，又降低了麦汁中高分子氮的含量，特别是可凝固氮的含量。同时，蛋白质休止分阶段进行，增加45℃温度段，并适当延长休止时间。

    小麦芽中含有较高β－葡聚糖和戊聚糖，因此，糖化时应添加适量的β－葡聚糖酶和木聚糖酶，以加强β－葡聚糖和戊聚糖的分解。为了照顾实际生产，最好有针对性地选用β－葡聚糖酶、木聚糖酶和中性蛋白酶活力较高的小麦专用复合酶，以降低麦汁粘度，提高麦汁澄清度，改善过滤效果。

    小麦麦芽的比例越大，过滤时间就越长，尤其是头道麦汁的过滤，一般需要60—120分钟。麦汁要尽量清亮，以减少后序过程中沉淀物的含量。如果条件允许，可以采用麦汁压滤机。

    麦汁煮沸阶段，应提高煮沸强度（10—12%），延长煮沸时间（100— 120min）。如采用外加热煮沸，在108—110℃的温度下，只需煮沸60—80分钟。酒花应选用富含多酚物质的酒花制品,以加强麦汁中高分子蛋白质的凝聚（文章来源：华夏酒报·中国酒业新闻网），并且适量增加麦汁澄清剂，使多量的热凝固物较好地沉积，以提高麦汁清亮度，降低麦汁的可凝固性氮含量，从而提高啤酒的抗冷能力。

    5.麦汁处理

    试验添加小麦芽的麦汁较全部使用大麦芽麦汁有更多的热、冷凝固物，故需分离，以除去麦汁中的热、冷凝固物。这样不仅有利于酵母发酵，而且有利于提高啤酒的非生物稳定性。

    6.发酵

    利用现有发酵大罐设备，按照现行工艺主酵6天左右即可开始回收酵母。零度时及零度后，每两天各排渣一次，以防止酵母自溶。零度后约3天左右进行倒罐，以去除过多的蛋白、多酚。倒罐辅料添加数量依据原料及糖化情况而定。

    倒罐完毕后，严格控制贮酒温度、压力，每天进行排渣一次。啤酒冷贮的温度和时间对啤酒的冷稳定性影响较大。啤酒的冷贮温度为0—-10℃，冷贮时间至少在3天以上，同时在贮酒过程中温度不得回升。

    7.过滤

 
    为提高啤酒的非生物稳定性，延长产品保质期，过滤前先将酒液进行急冷处理，同时过滤过程中添加澄清剂（如PVPP、硅胶）和抗氧化剂（如偏重、双抗、异VC－Na等），以除去多酚、蛋白质等易混浊物质，防止较早出现口感老化。

    8.保质期预测

    笔者选择了两组添加小麦芽的试验酒与不添加小麦芽的正常酒对照，做强化试验。从强化试验的结果来看，添加小麦芽的试验酒，保质期较正常，完全能够达到保质期180天的要求。

    9.感官品评

    添加部分小麦芽酿造的酒，酒液清亮、透明，泡沫洁白、细腻、持久挂杯，有特殊的小麦芽香气，口味纯正、口感柔和，有明显的杀口力。

    10.技术总结

    通过对几轮试验数据的整理和总结，我们发现，在质量技术层面上，使用部分小麦芽代替大麦芽酿造啤酒是完全可行的。

    11.成本分析

    若按国产麦芽3800元/吨、小麦芽2700元/吨计算，使用20%小麦芽酿造啤酒，吨酒可节约成本27.72元。以年产量10万千升计算，除去酶制剂的费用，预计全年可以实现经济效益超过250万元。由此可见，使用部分小麦芽代替大麦芽酿造啤酒势在必行。