第3章 酶制剂在啤酒生产中的应用

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1、LOGO酶技术与应用课程酶技术与应用课程第3章 酶制剂在啤酒生产中的应用江南大学生物工程学院江南大学生物工程学院2012年年2月月山东青岛山东青岛LOGO主要内容主要内容u3.1麦芽中的酶系统u3.2啤酒实验室分析项目中与酶有关的分析指标u3.3酶在啤酒糖化过程中的作用u3.4外源酶制剂的应用u3.5酶制剂的活力单位u3.6酶制剂品质对啤酒应用的重要性u3.7啤酒生产中使用外加酶制剂的原因LOGO啤酒酿造工艺中三个主要的啤酒酿造工艺中三个主要的酶反应器酶反应器LOGO啤酒生产的各个方面都和酶有关啤酒生产的各个方面都和酶有关l 啤酒生产的过程，就是将含有淀粉、蛋白质等物质的原料，转变成含有一定酒

2、精度和二氧化碳，以及低分子的多肽、糊精、各种氨基酸及糖的溶液的过程,这个转变包括了许多的化学反应，而这些化学反应几乎全部是由大麦和酵母这两种生物体所产生的或者由其他生物体产生的各种各样的酶来完成的。l 啤酒生产的过程是一个产酶、用酶及灭酶的过程。l 啤酒酿造中的很多工艺条件都是依据酶的特性来决定的。 LOGO啤酒生产的各个方面都和酶有关啤酒生产的各个方面都和酶有关l 一 、 麦芽是啤酒的主要原料之一，这是人所尽知的，那为什么不可以用大麦直接制备麦汁而一定要花费很大的精力将大麦制成麦芽呢?其中最主要的原因就是为了酶的产生。通过发芽产生了啤酒酿造所需要的多种酶，如淀粉酶、蛋白酶、半纤维素酶，磷酸酯

3、酶等，因此，可以说麦芽的制造就是酶的制造，同时，在制麦过程中，大麦中的淀粉、蛋白质、半纤维素等物质在酶的作用下进行了初步分解。l 二、所谓糖化就是将大米及麦芽等原料中的淀粉、蛋白质等大分子物质在酶的作用下变成可溶性的各种水解产物，如麦芽糖、低聚糖、氨基酸及多肽等。而糖化的工艺条件就是为各种酶创造有利的作用条件，在整个糖化过程中，不论是原料的配比，粉碎度的要求，加水的多少，还是温度的控制和pH的调整等都是根据各种酶的作用特性而制定的。l三、啤酒发酵是靠添加啤酒酵母而将可发酵性的糖类转变成为酒精和二氧化碳。啤酒酵母为什么有如此大的本领呢？这是因为啤酒酵母细胞内含有多种酶组成的所谓“酒化酶系”的缘故

4、。此外，啤酒酵母中还含有各种各样的其他的酶类，对酵母的生长，繁殖以及啤酒中的各种微量成分的生成起作用，l 四、啤酒生产中除了利用麦芽及酵母产生的各种酶外，根据工艺要求还经常添加由其他生物产生的酶类。如我国许多啤酒厂为降低成本和原料消耗，增加辅料用量并减少麦芽用量，因此出现酶量不足的现象，而在糖化过程中添加细菌的a淀粉酶，蛋白酶等。为了增加啤酒的稳定性，防止非生物混浊，有些啤酒厂在后酵时，添加蛋白酶，如木瓜蛋白酶，脯氨酸内切酶等。l五、啤酒生产中副产品的综合利用也与酶有关。如有些工厂用酵母提取核糖核酸并酶解为核苷酸等。LOGO 3.1麦芽中的酶系统麦芽中的酶系统LOGO3.1麦芽中的酶系统麦芽中

5、的酶系统LOGO麦芽中的酶系统麦芽中的酶系统v 麦芽的酶系统（Enzyme system）1）水解酶类：l 包括淀粉酶、蛋白酶、葡聚糖酶、木聚糖酶和磷酸酯酶等。l 这类酶的主要作用是将高分子的胚乳内容物水解为不同分子量的麦汁浸出物，同时能在麦汁制造过程中进一步发挥作用，水解麦芽和辅料的高分子物质，形成丰富的、可供酵母利用的麦汁组成份，属于啤酒酿造过程中最重要的酶类。 2）氧化还原酶:l 如脂肪氧化酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶等。l 主要对麦芽中含有的脂肪、多酚等进行氧化，生成老化醛类物质和多酚氧化聚合体，影响啤酒的风味与稳定性，属于啤酒酿造过程的有害酶类。l 多数有害酶具有热不稳定性

6、，经过麦芽焙焦后残留活性相对比较低，因此，合适的焙焦温度和焙焦时间对控制有害酶的数量与作用非常重要。LOGO赤霉酸赤霉酸(GA) 与酶的合成与酶的合成l 关于GA与酶合成的研究主要集中在GA如何诱导谷类种子-淀粉酶的形成上。l 大麦种子内的贮藏物质主要是淀粉，发芽时淀粉-淀粉酶的作用下水解为糖以供胚生长的需要。l 实验证明，如种子无胚，则不能产生-淀粉酶，但外加GA可代替胚的作用，诱导无胚种子产生-淀粉酶。如既去胚又去糊粉层，即使用GA处理，淀粉仍不能水解，这证明GA作用的靶细胞是糊粉层细胞。赤霉酸在糊粉层中起作用，通过这个组织体现它们的效应。l GA促进无胚大麦种子合成-淀粉酶具有高度的专一

7、性和灵敏性，现已用来作为GA的生物鉴定法，在一定浓度范围内，-淀粉酶的产生与外源GA的浓度成正比。l 大麦籽粒在萌发时，贮藏在胚中的束缚型GA水解释放出游离的GA，通过胚乳扩散到糊粉层，并诱导糊粉层细胞合成-淀粉酶，酶扩散到胚乳中催化淀粉水解，水解产物供胚生长需要。l GA产生的机理是在发芽开始时，当呼吸作用把胚中可溶性糖贮备物浓度降到很低时，即它的形成这些物质下降的诱导。l GA不但诱导-淀粉酶的合成，也诱导其它水解酶(如蛋白酶、-1，3葡聚糖酶等)的形成，但以-淀粉酶为主，约占新合成酶的60%70%。LOGO 3.2 麦芽分析项目中与酶有关的指标麦芽分析项目中与酶有关的指标LOGOLOGO

8、QB/T 1686-2008 啤酒麦芽淡色麦芽理化要求LOGO麦芽的水解酶类麦芽的水解酶类淀粉酶类的评价淀粉酶类的评价-淀粉酶,ASBC,绝干 30糖化力,WK220协定麦汁外观极限发酵度,% 81-84 LOGO蛋白酶类的评价蛋白酶类的评价可溶性氮，mg/100g麦芽干物质550-750库值，%38-46游离氨基氮，mg/100g麦芽干物质120-150协定麦汁龙丁区分总氮，mg/L950-1150高分子氮，%22，其中包含2%的可凝固性氮中分子氮，%18低分子氮，%60，其中-氨基氮22LOGO一些非常规的与麦芽酶活评价有关的指标一些非常规的与麦芽酶活评价有关的指标LOGO 哈同值是能直观

9、地鉴别麦芽质量的分析手段，因为哈同值具有分别评价和综合评价两方面的作用，特别是单独评价的价值，包括： 1）冷水浸出物：表示了在制麦芽过程中已经形成的可浸出物，与麦芽中含有的各种酶的作用无关，称为20哈同值。 2）低温酶活性判断：表示了热不稳定性酶的作用可以获得的浸出物部分，包括蛋白酶、多聚糖酶、植酸盐酶等，如果低温酶活性比较高，意味着具有比较强的工艺调节余地，此值与库值既相关，又有一定区别，因为库值不完全反映蛋白酶作用，称为45哈同值。 3）高温酶活性判断：表示了热稳定性酶的作用可以获得的浸出物部分，而且主要指耐热淀粉水解酶系列，包括部分肽酶，这部分浸出物又是数量最多、最重要的浸出物，可以直接

10、反映糖化室利用率、糖化醪液的粘度、麦汁的可过滤性能等，称为65哈同值。 4）热水浸出物：表示了在糖化工艺过程中的最高温度段所能获得的浸出物，但主要反映了-淀粉酶的作用，它与冷水浸出物的区别在于麦芽经过或未经过糖化过程存在的浸出物差别，这个差别既反映了制麦芽过程的好坏，又反映了麦芽的实际利用价值，将其称为80哈同值。 （1）哈同值）哈同值LOGO 四个不同温度的哈同值的标准及要求四个不同温度的哈同值的标准及要求与协定糖化浸与协定糖化浸出物比例要求出物比例要求标准标准澄清度要求澄清度要求2024.024.04538.036.06598.798.7澄清澄清8096.093.7哈同值哈同值55LOGO

11、 一是一是4545哈同值哈同值l因为其不仅非常直观地反映了麦芽的蛋白溶解度和细胞溶解度，因为其不仅非常直观地反映了麦芽的蛋白溶解度和细胞溶解度，同时反映了糖化过程可能满足的低温水解酶的补偿程度，因为同时反映了糖化过程可能满足的低温水解酶的补偿程度，因为4545哈同值的测定在一定程度上反映了细胞壁分解酶的活性，也反映了哈同值的测定在一定程度上反映了细胞壁分解酶的活性，也反映了蛋白分解酶的活性，大部分细胞壁分解酶作用活性的适宜温度都在蛋白分解酶的活性，大部分细胞壁分解酶作用活性的适宜温度都在6060以下，这些酶如能在低温下的游离与分散，在升温过程中就能以下，这些酶如能在低温下的游离与分散，在升温过