啤酒非生物穩(wěn)定性的影響因素與控制措施

胡華勇

(杭州千島湖啤酒有限公司,浙江 淳安 311700)

啤酒是人類古老的酒精飲料,起源于8000年前的兩河流域(底格里斯河與幼發(fā)拉底河),即現(xiàn)代伊拉克地區(qū),遠(yuǎn)古時(shí)代“蘇美爾人”居住的區(qū)域。飲用啤酒成了消費(fèi)者的日常習(xí)慣,也是一種普遍的社交方式。啤酒以大麥麥芽、水為主要原料,添加啤酒花(包括酒花制品,如酒花顆粒、酒花浸膏和異構(gòu)酒花浸膏等),經(jīng)啤酒酵母發(fā)酵釀制而成的,富含多種氨基酸、維生素、低分子糖、無機(jī)鹽和各種酶,營(yíng)養(yǎng)豐富且易被人體吸收利用。2017年以來,精釀啤酒在國內(nèi)興起,特色啤酒深受消費(fèi)者青睞,釀酒師熱衷于差異化釀造工藝的研究。消費(fèi)者熱衷于啤酒的同時(shí),客訴問題隨之而來,重要原因之一就是啤酒非生物穩(wěn)定性不佳,這也是困擾釀酒師的問題之一。啤酒的非生物穩(wěn)定性指因非微生物污染而產(chǎn)生混濁沉淀現(xiàn)象的可能性。啤酒是成分復(fù)雜、穩(wěn)定性不強(qiáng)的膠體溶液,在生產(chǎn)、倉儲(chǔ)和銷售過程中,因非生物因素,易打破膠體平衡,出現(xiàn)渾濁與沉淀的現(xiàn)象,是引起消費(fèi)者投訴的原因之一。

1 影響因素

1.1 內(nèi)部因素

1.1.1 蛋白質(zhì)與多酚

啤酒的渾濁主要是由蛋白質(zhì)、多酚及其復(fù)合物引起,蛋白質(zhì)主要來自麥芽,多酚主要來自麥芽、啤酒花、大麥和小麥等輔料。蛋白質(zhì)與多酚比例失調(diào),可引起啤酒在貨架期的渾濁,甚至沉淀。多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高,容易造成色澤加深、渾濁和沉淀等現(xiàn)象[1]。若酒體中含有過量熱凝固蛋白,采用巴氏殺菌后就易形成絮狀沉淀。

1.1.2 離 子

合理控制啤酒中鐵離子、銅離子及草酸根離子等質(zhì)量分?jǐn)?shù)。金屬離子是重要的氧化催化劑;鐵離子能與高分子蛋白質(zhì)形成鐵-蛋白質(zhì)復(fù)合物,產(chǎn)生渾濁,過濾助劑硅藻土中的鐵離子應(yīng)加以監(jiān)測(cè);草酸根離子若在糖化、發(fā)酵和過濾等生產(chǎn)過程中去除不夠徹底,成品中與鈣離子形成草酸鈣沉淀析出。糖化過程添加適量氯化鈣與石膏,去除草酸根離子。

1.1.3 溶 解 氧

酒體中的溶解氧對(duì)啤酒的質(zhì)量影響極大,不但影響啤酒風(fēng)味,而且影響啤酒非生物穩(wěn)定性。對(duì)蛋白質(zhì)-多酚聚合體的影響:使蛋白質(zhì)與多酚氧化,使二者的聚合能力加強(qiáng),快速形成更大的顆粒;對(duì)蛋白質(zhì)的影響:啤酒中含有大量有巰基的蛋白質(zhì)與多肽,受到氧化后形成雙巰鍵,促進(jìn)蛋白質(zhì)與多肽的聚合,形成渾濁物質(zhì);對(duì)多酚的影響:促進(jìn)多酚物質(zhì)的氧化、聚合,使單體多酚、二聚體多酚聚合形成更易與敏感蛋白聚合的多聚體多酚,使蛋白質(zhì)-多酚顆粒更大,形成渾濁更快[2]。

試驗(yàn)證明:包裝容器中60%以上的氧是與多酚物質(zhì)起作用,多酚物質(zhì)的氧化不僅加速了混濁物的形成,同時(shí)也加深了啤酒的色澤,改變了啤酒的風(fēng)味[3]。

1.1.4 其他內(nèi)部因素

β-葡聚糖(β-葡聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)高時(shí),可在糖化時(shí)添加β-葡聚糖酶)、糊精(是不可發(fā)酵性糖,由糖化不完全、淀粉水解不足造成,糖化過程控制溫度與pH,使用酶制劑來降解)在酒體中質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高,就容易出現(xiàn)混濁。經(jīng)巴氏殺菌后,出現(xiàn)黑色物質(zhì),可能是酒花樹脂氧化后溶于酒體,巴士殺菌后再次析出,出現(xiàn)酒花樹脂渾濁主要來自發(fā)酵罐的泡蓋,管道CIP不徹底。

1.2 外部因素

啤酒是一種不穩(wěn)定的膠體溶液,在沒有外界條件的影響下,啤酒膠體溶液呈相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。啤酒非生物穩(wěn)定的影響因素除內(nèi)部因子外,還有重要的外部因素。

異物帶入,直接影響外觀,是客訴的重要原因之一。閥門密封圈應(yīng)定期檢查,破損處及時(shí)更換。密封圈破損,不但密封性能欠佳,跑冒滴漏,造成浪費(fèi),而且?guī)砥渌焕绊?如微生物問題,溶解氧增加,異物帶入等,這些問題可直接影響非生物穩(wěn)定性。捕集袋的使用加以關(guān)注,防止破損而異物進(jìn)入酒體。防止玻璃碎片(通常來自爆瓶)進(jìn)入酒體,提高驗(yàn)瓶機(jī)靈敏度、定期清理灌裝機(jī)及加強(qiáng)成品檢驗(yàn)等是有效的措施。

高溫、光照和振動(dòng)等都對(duì)啤酒非生物穩(wěn)定性起負(fù)面作用。例如,高溫會(huì)加速膠體顆粒分子間的布朗運(yùn)動(dòng),增加彼此碰撞接觸的機(jī)會(huì),聚集成大顆粒,形成渾濁。當(dāng)受到外界條件如光照、振動(dòng)、受熱和氧化等因素影響時(shí),使膠體顆粒失去電荷,互相凝聚,破壞膠體平衡而形成混濁沉淀[4]。

2 控制措施

2.1 原料控制

2.1.1 大麥選擇

啤酒釀造用大麥蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高低對(duì)成品非生物穩(wěn)定性起著很重要的作用,大麥蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜超過11%,低溫發(fā)芽工藝較高溫發(fā)芽工藝蛋白質(zhì)溶解得要好,所以采用低溫發(fā)芽工藝,提高麥芽蛋白質(zhì)溶解度。溶解良好的麥芽,β-葡聚糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低,不易產(chǎn)生β-葡聚糖渾濁。

2.1.2 輔料使用

根據(jù)啤酒類型,合理提高輔料的使用比例(≤45%),如大米(應(yīng)監(jiān)測(cè)新鮮度)、糖漿和白砂糖等,降低蛋白質(zhì)與多酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù),同時(shí)應(yīng)保證輔料的新鮮度,減少脂肪酸不利物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù),促進(jìn)啤酒非生物穩(wěn)定性[5]。特別是在生產(chǎn)渾濁性啤酒時(shí),適當(dāng)輔料的使用,可以有效提高啤酒非生物穩(wěn)定性。

2.1.3 釀造用水

釀造用水的濃度、堿濃度及pH值應(yīng)控制合理。釀造用水總濃度控制在0.71～2.50 mmol/L;釀造用水pH控制在6.5～7.5,高濃液稀釋用水的pH、離子濃度(如鈣離子)及溫度等應(yīng)接近或低于待稀釋酒液;釀造用水堿濃度小于1.78 mmol/L,降低鐵離子等金屬離子及其鹽濃度[6]。

2.2 工藝條件

2.2.1 蛋白質(zhì)休止

根據(jù)麥芽質(zhì)量合理控制蛋白質(zhì)休止的溫度、時(shí)間及pH,使蛋白質(zhì)分解適度,分解過度則影響啤酒泡持性與口感,分解程度低則影響啤酒非生物穩(wěn)定。糖化階段采用45～50 ℃蛋白質(zhì)休止溫度利于啤酒非生物穩(wěn)定性[7]。

2.2.2 麥汁過濾

洗糟水溫度不宜過高(不超過80 ℃),洗糟水不宜用堿性水質(zhì),洗糟不過度,否則麥皮中的多酚及其他不良物質(zhì)洗出過多,不僅影響成品的口感,還影響成品的非生物穩(wěn)定性。

2.2.3 麥汁煮沸

麥汁煮沸是復(fù)雜的物理與化學(xué)過程,對(duì)啤酒的非生物穩(wěn)定性起促進(jìn)作用。煮沸強(qiáng)度至關(guān)重要,需達(dá)到工藝要求,太低則麥汁不清亮而不利于啤酒非生物穩(wěn)定性,太高則影響啤酒的口感及增加能耗,煮沸強(qiáng)度8%～11%(冷麥汁可凝固性氮含量反映煮沸強(qiáng)度,但可凝固性氮不易檢測(cè),可通過監(jiān)測(cè)冷麥汁濁度間接指導(dǎo)煮沸強(qiáng)度。一定范圍內(nèi),煮沸強(qiáng)度大則冷麥汁濁度低,通常認(rèn)為冷麥汁濁度≤0.8EBC較為理想)可得清亮透明麥汁,使蛋白質(zhì)大塊凝結(jié);加壓煮沸可加速可凝固性氮析出;煮沸時(shí)間適當(dāng),煮沸時(shí)間在一定范圍內(nèi)越長(zhǎng)蛋白質(zhì)凝結(jié)越多,但煮沸時(shí)間過長(zhǎng)不僅導(dǎo)致已凝結(jié)的復(fù)合物重新擴(kuò)散,還增加能耗、加深色澤及不利泡沫性能等;降低pH,形成凝固物的最佳pH=5.2,因此要盡可能設(shè)法降低滿鍋麥汁的pH[8];添加酒花,酒花中的單寧、類單寧與麥汁高分子蛋白復(fù)合而沉淀。

2.2.4 發(fā)酵過程

較低pH值與貯酒溫度,適宜的貯酒時(shí)間,可以促進(jìn)冷凝固物及酒花樹脂析出,對(duì)啤酒非生物穩(wěn)定性是有利的。冷麥汁充氧質(zhì)量濃度(6～10 mg/L)加以嚴(yán)控,太低則酵母起發(fā)慢,且易染雜菌;太高則酵母繁殖快,代謝產(chǎn)物增多,易上頭。酵母添加量少,起發(fā)慢,同樣導(dǎo)致發(fā)酵液pH下降慢,不利冷凝固物析出,且易引起雜菌繁殖;添加量過高,雖對(duì)非生物穩(wěn)定性無影響,但酵母回收比例小,且易衰退;酵母死亡率與使用代數(shù)需加以控制。發(fā)酵過程還應(yīng)及時(shí)排放酵母、酒花殘?jiān)袄淠涛?。啤酒在低溫?0～1.5 ℃)貯酒時(shí)間越長(zhǎng),大分子蛋白質(zhì)沉淀越充分;溫度愈低愈有利于冷凝固蛋白質(zhì)沉淀,啤酒抗冷霧濁能力也就越強(qiáng)[9]。

2.2.5 清酒過濾

根據(jù)不同類型的啤酒選擇合適的過濾方式,如艾爾啤酒一般采用離心過濾;控制濾前發(fā)酵液的溫度,采用薄板急冷使發(fā)酵液溫度降至≤-1.0 ℃,促進(jìn)冷凝固物析出;合理使用過濾介質(zhì),如硅藻土和PVPP可以有效吸附蛋白質(zhì)與多酚。

2.2.6 包裝過程

灌裝過程控制啤酒溶解氧與瓶頸空氣;灌裝機(jī)酒缸中壓力穩(wěn)定,防止大量起泡而出現(xiàn)析出物;根據(jù)生產(chǎn)啤酒的種類,選擇適宜的滅菌工藝,瞬時(shí)殺菌、巴氏殺菌、溫瓶工藝及物理過濾等,科學(xué)的殺菌工藝不僅利于啤酒風(fēng)味,還能在貨架期內(nèi)保持酒體穩(wěn)定。

2.2.7 衛(wèi)生條件

衛(wèi)生條件不佳,如罐體、管道和酒瓶等未清洗徹底,也會(huì)影響啤酒非生物穩(wěn)定性,罐體、管道和酒瓶等任何與酒體直接接觸的部件、器具都應(yīng)保持清潔,為提高啤酒貨架期的非生物穩(wěn)定性提供條件。

2.3 酵母育種

發(fā)酵過程是一個(gè)非常復(fù)雜的生化過程,對(duì)最終成品的非生物穩(wěn)定性影響重大,而酵母在此過程起著核心的作用?？梢酝ㄟ^篩選、雜交和誘變等方法培育利于啤酒非生物穩(wěn)性的新酵母菌株。例如,利用基因工程手段,將野生酵母中編碼胞外蛋白酶的基因克隆到啤酒酵母中去,發(fā)酵時(shí),蛋白酶分泌到細(xì)胞外,分解形成渾濁的高分子蛋白質(zhì),這對(duì)啤酒非生物穩(wěn)定性是有利的,且實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明無其他副作用[10]。新酵母菌株的育種,是提高啤酒非生物穩(wěn)定性的另一思路。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,定向培育酵母菌株,越來越多性能優(yōu)良的新型酵母菌株得以運(yùn)用到啤酒生產(chǎn)中。

2.4 橘皮添加

經(jīng)大量試驗(yàn),在生產(chǎn)某些渾濁型啤酒時(shí),發(fā)酵2～3 d后,酒體上下分層明顯,上層清亮,下層渾濁;成品非生物穩(wěn)定性不佳,易產(chǎn)生沉淀。在煮沸過程中添加橘皮,非生物穩(wěn)定性可有效改善。橘皮中的天然果膠類物質(zhì)起到了增稠劑、穩(wěn)定劑的作用。添加時(shí)應(yīng)注意:一是煮沸的添加時(shí)間不可太遲,煮沸不充分溶出效果欠佳;二是橘皮粉碎后添加效果更佳,需讓果膠類物質(zhì)充分溶出;三是添加量適宜(0.8%～1.2%),太高則改變啤酒原風(fēng)味,太低則效果不明顯,需根據(jù)實(shí)際情況確定。橘皮的添加,也符合消費(fèi)者對(duì)零添加劑食品的追求。

2.5 售后服務(wù)

啤酒包裝結(jié)束后,技術(shù)人員仍應(yīng)繼續(xù)做好售后服務(wù)指導(dǎo)工作,對(duì)啤酒的運(yùn)輸過程、客戶倉儲(chǔ)、銷售過程及終端消費(fèi)等提供技術(shù)支持,提高啤酒非生物穩(wěn)定性。啤酒搬運(yùn)與儲(chǔ)存,輕拿輕放,避免撞擊,5～25 ℃,陰涼、干燥、通風(fēng)、防雨及防嗮;銷售與消費(fèi)過程,先進(jìn)先出,扎啤機(jī)保持衛(wèi)生,冰柜不過度冷凍,啤酒開啟方式正確而防止爆瓶。為消費(fèi)者帶來最佳的產(chǎn)品體驗(yàn),減少因非生物穩(wěn)定性問題引起的客訴,提高客戶滿意度。

3 結(jié) 論

啤酒的非生物穩(wěn)定在一定時(shí)間內(nèi)可保持,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),必然出現(xiàn)渾濁或沉淀,并非受單一因素影響,但是可以控制的。提高啤酒非生物穩(wěn)定性的關(guān)鍵控制點(diǎn)貫穿啤酒整個(gè)生命周期,技術(shù)人員研究新技術(shù)的同時(shí),需發(fā)揮原輔料供應(yīng)商、物流倉儲(chǔ)團(tuán)隊(duì)和售后團(tuán)隊(duì),甚至是經(jīng)銷商團(tuán)隊(duì)的作用,科學(xué)控制大麥發(fā)芽過程、輔料使用比例、釀造用水質(zhì)量、糖化工藝、發(fā)酵工藝、過濾工藝及包裝工藝等,提高售后服務(wù)水平,直至消費(fèi)者飲用。提高啤酒非生物穩(wěn)定性,延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架期,給消費(fèi)者帶去最佳的產(chǎn)品體驗(yàn)。