CN101824402A - 一种提高啤酒酿造工艺稳定性的方法及其专用复合酶 - Google Patents

一种提高啤酒酿造工艺稳定性的方法及其专用复合酶 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种提高啤酒酿造工艺稳定性的方法及专用复合酶。该复合酶的各组分及每克复合酶中含有的酶活(U/g)分别为：耐温β-葡聚糖酶3000～5000，纤维素酶1000～2500，木聚糖酶3000～4500，中性蛋白酶20000～25000，耐高温α-淀粉酶10000～14000。本发明提供的提高啤酒酿造工艺稳定性的方法，是在糖化开始时将上述复合酶添加至糖化罐中。本发明将复合酶应用于啤酒酿造的糖化工艺，能够提高麦芽汁α-氨基氮含量和含氮总量，提高麦芽汁和啤酒过滤速度以及良好的可发酵性，从而保证啤酒酿造工艺的稳定性，提高啤酒质量。本发明提供的方法主要应用于啤酒酿造的糖化工艺，操作简单方便。

Description

一种提高啤酒酿造工艺稳定性的方法及其专用复合酶
技术领域
本发明涉及一种提高啤酒酿造工艺稳定性的方法及其专用复合酶，特别是以酶制剂为糖化促进剂提高啤酒酿造工艺稳定性的方法。
背景技术
大麦麦芽中除含有60～70％的淀粉外，还含有蛋白质、纤维素、β-葡聚糖、戊聚糖等多种物质。传统啤酒酿造只利用大麦发芽时产生的酶系，麦芽的某些内源酶(如β-葡聚糖酶、纤维素酶、半纤维素酶等)在大麦发芽时合成的酶活力不足，麦芽干燥过程中，这类酶又遭到不同程度的破坏，使得麦芽的溶解性降低，致使在啤酒酿造中产生一系列的问题，主要为：麦芽中的不溶性β-葡聚糖及戊聚糖不仅成为过滤时的粘性障碍物，在过滤工艺中造成过滤速度慢，麦汁容易氧化，也会造成麦汁中浸出物含量的损失；β-葡聚糖的残留是造成啤酒混浊、泡沫持久力减少和挂杯力不强的主要原因之一；原料中的蛋白质不能有效分解，变性沉淀时阻碍过滤速度，且使麦汁中α-氨基氮含量偏低，造成麦汁的发酵度低。这些都将对啤酒酿造工艺的稳定性造成严重影响。
发明内容
本发明的目的是一种提高啤酒酿造工艺稳定性的方法及其专用复合酶。
本发明提供的提高啤酒酿造工艺稳定性的专用复合酶，由β-葡聚糖酶、纤维素酶、木聚糖酶、中性蛋白酶和α-淀粉酶组成。
所述每克复合酶中所含各组分的酶活分别为：
β-葡聚糖酶：3000～5000，优选4000-4500；
纤维素酶：1000～2500，优选1500-2000；
木聚糖酶：3000～4500，优选3500-4000；
中性蛋白酶：20000～25000，优选15000-20000；
α-淀粉酶：10000～14000，优选12000-13000。
其中，β-葡聚糖酶的耐热温度为50-75℃，α-淀粉酶的耐热温度为70-95℃；中性蛋白酶的pH值为5.5-8.0。该复合酶中各组分的酶活，是按照如下方法进行测定的：
β-葡聚糖酶：在50℃，pH值为5.0条件下，每分钟从浓度为4g/L的β-葡聚糖溶液中降解释放1μmol还原糖所需要的酶量为一个酶活力单位。
纤维素酶：在50℃，pH值为4.8条件下，每小时水解8g/L羧甲基纤维素钠底物，产生出相当于1mg葡萄糖的还原糖量为1个酶活力单位。
木聚糖酶：在50℃，pH值为6.5条件下，每分钟从浓度为10g/L燕麦木聚糖溶液中降解释放1μmol木糖所需要的酶量为1个酶活力单位。
中性蛋白酶：在40℃，pH值为7.5条件下，每分钟水解10g/L酪素溶液产生1μg酪氨酸所需要的酶量为1个酶活单位。
α-淀粉酶：在70℃，pH值为6.0条件下，每分钟液化1mg可溶性淀粉为糊精所需要的酶量为1个酶活单位。
本发明提供的提高啤酒酿造工艺稳定性的方法，是在啤酒酿造的糖化步骤中，在原料中添加上述复合酶。该复合酶的添加量为原料干重的0.01％～0.20％。其中，所用原料即为啤酒酿造工艺中的常规原料，其主要成分为麦芽，辅料为大麦、大米或小麦。
该方法具体可为：在糖化步骤开始时，将上述复合酶一次性添加至糖化罐中。
复合酶中的纤维素酶、β-葡聚糖酶和木聚糖酶协同作用能够疏松大麦胚乳细胞壁，降解β-葡聚糖、戊聚糖等高分子粘性多糖为小分子糊精类物质，使麦芽汁粘度降低，大大缩短麦芽汁和啤酒的过滤速度；并促进细胞内容物的外溢，加快糖化速度，提高原料利用率，提高麦汁透明度，改善啤酒胶体稳定性。使用中性蛋白酶，随机从内部切割蛋白质长链，产物主要为α-氨基氮和中分子含氮物质，在增加总氮的同时，还分解麦汁中的高分子氮，从而增加低分子氮的含量，使麦汁中的含氮物质在组份中比例更加合理，有助于提高啤酒的品质。同时以耐高温α-淀粉酶进行辅助分解，进一步提高糖化效率，加强淀粉、蛋白质的分解转化，降低洗糟残糖。从而保证高浸出物得率、麦汁和啤酒的有效过滤和良好的可发酵性，以此来提高啤酒酿造工艺的稳定性，提高啤酒质量，增加其附加产值。
本发明针对现有工艺中对啤酒酿造工艺稳定性造成影响的问题，开发出一种适合于啤酒酿造工业应用的复合酶制剂，通过添加一定量的复合酶补充原料中内源酶活力不足，从而提高麦芽汁α-氨基氮含量和含氮总量，提高麦芽汁和啤酒过滤速度、浸出物得率以及良好的可发酵性，从而保证啤酒酿造工艺的稳定性，提高啤酒质量。实验表明，利用本发明工艺处理过的原料生产的啤酒，符合国家标准。本发明提供的方法主要应用于啤酒酿造的糖化工艺，操作简单方便。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1、协定法糖化加酶试验
按照《啤酒分析检测技术》(化学工业出版社，董小雷主编，2008年7月)中的协定法进行糖化加酶试验。
称取粉碎麦芽50.0g放入已知质量的糖化杯中，称取0.01g本发明提供的复合酶，用少量温水溶解后加入到糖化杯中，加入200mL蒸馏水(一般为46～47℃)，使混合后溶液温度恰好达到45℃左右，于80～100rpm下保温30min。其中，所用复合酶中各组分名称及各组分的酶活分别为：耐温β-葡聚糖酶：4000-4500U/g；纤维素酶(由外切β-1，4葡聚糖酶、内切β-1，4葡聚糖酶和β-1，4葡萄糖苷酶组成；购自肇东市日成酶制剂有限公司，产品编号为203201F)：1500-2000U/g；木聚糖酶：3500-4000U/g；中性蛋白酶：15000-20000U/g；耐高温α-淀粉酶：12000-13000U/g。
以每分钟升温1℃的速度加热水浴，在25min内升至70℃，此时于杯内加入100mL70℃水，保持恒温。
在70℃保温1h后冲洗搅拌器，取出糖化杯，在10～15min内急速冷却到室温。
用水冲洗搅拌器，擦干糖化杯壁处水分，补加水使其内容物准确质量为450g。
用玻璃棒搅拌均匀后，以中速滤纸过滤，最初滤出的100mL滤液返回重滤。
对照组为不加复合酶的实验，操作步骤同加酶组。
试验中测定各项目的结果如表1所示。由表1可知，加入复合酶后，β-葡聚糖含量降低84.23％，黏度降低16.39％，无水浸出率也有一定程度的提高，从而提高了麦汁的过滤速度和发酵度，保证了啤酒酿造工艺的稳定性。
表1、协定法糖化加酶试验结果
β-葡聚糖含量(mg/L) β-葡聚糖降低率(％) 黏度(CP)   黏度降低率(％)   无水浸出率(％)
  对照组 820.12 -   1.672   -   74.08
  加酶组 129.31 84.23   1.398   16.39   74.56
实施例2、100L糖化罐中加酶应用试验
利用麦芽为主要原料，辅以原料总重25％的大米，在100L糖化罐中进行试验。
称取15kg麦芽，粉碎后加入糖化罐中，称取3g本发明提供的复合酶，用少量温水溶解后加入到糖化罐中；称取5kg大米粉碎后加入到糊化锅中，加入1.25mLα-淀粉酶(20000U/mL)；其中，加入α-淀粉酶可使大米中淀粉液化，有利于将醪液从糊化锅输送到糖化锅，并且提高大米中淀粉对可发酵性糖转化率。按照《啤酒工业手册(修订版)》(管敦仪主编，中国轻工业出版社，2007年1月)中提供的双醪二次煮出糖化法进行实验。
其中，所用复合酶中各组分名称及各组分的酶活分别为：耐温β-葡聚糖酶：4000-4500U/g；纤维素酶：1500-2000U/g；木聚糖酶：3500-4000U/g；中性蛋白酶：15000-20000U/g；耐高温α-淀粉酶：12000-13000U/g。
另外，对照组实验为不加复合酶的实验组，其它操作方法同加酶组实验。
测定项目及结果如表2所示。结果表明，加入复合酶后对麦汁中β-葡聚糖的降解效果是非常显著的，可明显降低麦汁的黏度，使麦汁中β-葡聚糖的含量和黏度下降到控制范围以内，从而保证酿酒工艺的稳定性。
表2、100L糖化罐中加酶应用试验结果
  8.6°P麦汁β-葡聚糖含量(mg/L) β-葡聚糖降低率(％)   8.6°P麦汁黏度(CP)   黏度降低率(％)   麦汁浸出物(％)
  对照组   188.15 -   1.673   -   11.013
  加酶组   73.66 60.85   1.501   10.28   11.315

Claims (9)

1.一种提高啤酒酿造工艺稳定性的专用复合酶，由β-葡聚糖酶、纤维素酶、木聚糖酶、中性蛋白酶和α-淀粉酶组成。
2.根据权利要求1所述的复合酶，其特征在于：所述每克复合酶中所含各组分的酶活分别为：
β-葡聚糖酶：3000～5000U/g；
纤维素酶：1000～2500U/g；
木聚糖酶：3000～4500U/g；
中性蛋白酶：20000～25000U/g；
α-淀粉酶：10000～14000U/g。
3.根据权利要求2所述的复合酶，其特征在于：所述每克复合酶中所含各组分的酶活分别为：
β-葡聚糖酶：4000-4500U/g；
纤维素酶：1500-2000U/g；
木聚糖酶：3500-4000U/g；
中性蛋白酶：15000-20000U/g；
α-淀粉酶：12000-13000U/g。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：所述β-葡聚糖酶的耐热温度为50-75℃，所述α-淀粉酶的耐热温度为70-95℃。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于：所述中性蛋白酶的pH值为5.5-8.0。
6.一种提高啤酒酿造工艺稳定性的方法，包括糖化步骤；其特征在于：在所述糖化步骤中，向原料中添加权利要求1-5任一所述的复合酶。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述原料为麦芽或麦芽与大麦、大米和/或小麦的混合物。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：所述复合酶的添加量为原料干重的0.01％～0.20％。
9.根据权利要求6-8任一所述的方法，其特征在于：所述添加复合酶的方法为：在糖化步骤开始时，将权利要求1-5任一所述的复合酶一次性添加至糖化罐中。
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