马铃薯酿造淡啤酒加工工艺研究_汪思源.pdf

现代食品现代食品XIANDAISHIPIN102102/工艺技术工艺技术Process Technologydoi:10.16736/41-1434/ts.2022.24.025马铃薯酿造淡啤酒加工工艺研究Study on the Processing Technology of Light Beer Brewed from Potatoes 汪思源，何 湘（苏州农业职业技术学院，江苏 苏州 215008）WANG Siyuan,HE Xiang(Suzhou Polytechnic Institute of Agriculture,Suzhou215008,China)摘 要：为满足消费者对淡啤酒口味、健康、性价比等需求，本研究探索以马铃薯糖浆替代部分麦芽糖浆，进行淡啤酒酿造的加工工艺。对工艺中马铃薯糖浆添加量、酒花添加量、酵母接种量、发酵温度 4 个成品质量关键因素进行单因素和正交实验分析。结果表明，适宜的马铃薯糖浆添加量为 45%，酒花添加量为 0.9 gL-1，酵母接种量为 3.5%，发酵温度为 16。此时成品 EBC 为 4，呈淡稻草色，酒质清亮，泡沫洁白细腻持久挂杯，泡持性良好，酒香四溢无异香，口感纯正爽口，符合淡色啤酒优级标准。关键词：淡啤酒；马铃薯；加工工艺Abstract：In order to meet consumers needs for light beer taste,health,and cost performance,this study explored the processing technology of light beer brewing by substituting part of malt syrup with potato syrup.Single factor and orthogonal experiment analysis were carried out on the four key factors of finished product quality,namely the addition amount of potato syrup,hops,yeast and fermentation temperature in the process.The results showed that the appropriate addition amount of potato syrup was 45%,hop addition amount was 0.9 gL-1,yeast inoculation amount was 3.5%,and fermentation temperature was 16 .At this time,the finished product EBC is 4,pale straw color,clear wine quality,white and fine foam,long-lasting hanging cup,good infusion retention,overflowing aroma without any peculiar smell,pure and refreshing taste,meeting the standard of premium light beer.Keywords：light beer;potato;processing technology中图分类号：TS262.5传统啤酒酿造以麦芽、酒花和酵母为原料，需要在大麦出芽后进行烘干、粉碎等一系列复杂步骤才能制得麦汁1，周期长、原料损耗大，并破坏了原料本身的营养价值2。因此，在生产中逐渐用麦芽糖浆替代需要繁复工艺的大麦3。为满足消费者各方面需求，非麦“啤酒糖浆”横空出世，替代部分麦芽糖浆，酿造出的啤酒呈现独特的风味4。目前我国啤酒产量和马铃薯产量均稳居世界第一。马铃薯富含蛋白质、氨基酸及多种维生素、矿物质，其维生素种类及含量尤其丰富5。马铃薯抗性淀粉含量高，能一定程度上缓解长期饮啤酒造成的肥胖和亚健康6-7，同时含有足量营养物质为酵母生长提供 条件8。淡啤酒相对常规啤酒，含啤酒花较少，热量较低，酒精和非发酵性糖较少，更适合现代人群健康需求。本研究探索以马铃薯为部分原料制造“啤酒糖浆”并将其应用到淡啤酒加工中，以期能以低成本酿造适合大众口味、营养、低热量等需求的健康淡啤酒。作者简介：汪思源（1994），男，硕士，助教，研究方向为食品工艺。现代食品现代食品XIANDAISHIPIN103103/工艺技术工艺技术 Process Technology1 材料与方法1.1 实验材料黄心土豆（购于苏州市长江路农副产品批发市场）；-淀粉酶（邢台万达生物有限公司）；-淀粉酶（邢台万达生物有限公司）；食品级活性炭（承德赫达活性炭制造公司）；啤酒花（上海华宝孔雀香精公司）；大麦芽（粤海永顺泰麦芽有限公司）；拉格酵母（安琪酵母股份有限公司）；纯净水（杭州娃哈哈集团有限公司）。1.2 实验设备FA1002电子天平（天津天马横基仪器有限公司）；JDF50L-N型发酵罐（南阳市赛得啤酒科技有限公司）；糖化煮沸锅（山东汤宸机械设备有限公司）；FF-A60粉碎机（上海先锋机电有限公司）；60 目筛（上虞市金鼎标准筛具厂）；PHB-4 型 pH 计（青岛聚创环保集团有限公司）；YL288 型酒精计（北京中西华大科技有限公司）；分光光度计（南北仪器科技有限公司）。1.3 实验方法1.3.1 马铃薯淡啤酒加工工艺流程根据杨川9对马铃薯啤酒制作中马铃薯糖浆工艺的研究，结合常规淡啤酒制作工艺，经反复实验摸索确定以马铃薯为原料酿造淡啤酒的加工工艺，具体流程如图 1 所示。制得的马铃薯糖浆经检测后符合啤酒用糖浆 A 型（QB/T 26872005）品质。称量麦芽粉碎糖化过滤挑选马铃薯制粉液化糖化脱色浓缩混合分次加啤酒花并煮沸冷却充氧发酵排渣过滤灌装图 1 马铃薯酿造淡啤酒加工工艺流程图1.3.2 马铃薯糖浆的制备（1）挑选马铃薯。制作马铃薯糖浆对其淀粉含量要求高，因此挑选黄心马铃薯10。（2）制粉。马铃薯去皮洗净，为防止褐变，马铃薯去皮后即浸入 0.2%硫酸氢钠溶液。预处理后置于恒温干燥箱中以 35 干燥至表面无明显水分，后将其置入粉碎机过 60 目筛，为制得更细腻薯粉，本步骤重复两次。（3）液化。将制得薯粉置于糖化锅中，60 温水充分溶解后搅拌呈质地均匀悬浊液，并将液体 pH 值调节至6.8。根据薯粉质量加入0.25%-淀粉酶和0.15%氯化钠再次搅拌均匀，同时开启煮沸功能并设置为 92、60 min，期间每隔 20 min 进行一次搅拌混匀。（4）糖化。将液化后的薯液灭酶处理并过滤冷却至 50 60，滤液调节 pH 值至 5.7 6.3。而后混入 0.15%-淀粉酶，混匀后调节温度至 55。（5）脱色。糖化后的马铃薯液加入 1.5%食品级活性炭，混匀后调节温度至 80 静置 30 min。（6）浓缩。为使成品制作效率更高、风味更明显，将脱色后的糖液过滤及蒸发浓缩。1.3.3 马铃薯淡啤酒加工工艺（1）称量。称取适量大麦芽。（2）粉碎。将麦芽均匀摊开于湿度 50%以上的室内，并不停翻搅碾碎，10 min 后置于粉碎机中搅碎成细粉并过 60 目筛。（3）糖化。将粉碎后的麦芽置于糖化锅中，先将设备温度调至 50 并在搅匀后保持温度 30 min，然后将温度升至 62 后进行 40 min 保温处理，接着再分别升温至 68 和 72，各保持 30 min。（4）过滤。筛板和麦糟构成过滤介质，将麦芽醪液用滤槽静压法过滤。（5）混合、煮沸并分次加入啤酒花。过滤得到的麦芽液加入一定量的马铃薯糖浆，煮沸并保持 60 min，在沸腾的 10 min、30 min、55 min 时分别加入啤酒花总量的 20%、36%以及剩余全部。加入全部啤酒花后再保持沸腾 5 min，转入旋沉槽处理 40 min。（6）冷却。旋沉后的液体通过换热装置冷却至常温（20）。（7）充氧。冷却后混入一定量酵母，并将发酵罐调节至一定的发酵温度，而后用气罐向发酵罐中充现代食品现代食品XIANDAISHIPIN104104/工艺技术工艺技术Process Technology入适量氧气让罐内气压保持在（0.180.10）Mpa。（8）发酵。啤酒液发酵 10 d 左右至适宜状态（3.5%vol）后将发酵罐温度降至 5 保持 24 h 后 0 保持 20 h。（9）排渣。发酵后每隔 24 h 进行一次排渣，此步骤重复 3 次。（10）过滤。将3次排渣后的啤酒液过滤灌装保存，得成品淡啤酒。1.4 样品淡啤酒感官品评根据啤酒（GB/T 49272008）和啤酒分析方法（GB/T 49282008），对样品淡啤酒的外观、风味、口感进行感官品评，共计 10 分。每次品评成员选择不同种类、性别、年龄段进行评价，品评小组分两组，分别是专业品酒师 5 人和非专业 5 人，根据专业组平均分占 80%、非专业组平均分占 20%的比例求得样品感官评分11。感官评分标准如表 1 所示。表 1 感官评分标准表评定指标感官特性分值/分外观酒液澄清，呈明亮的淡黄色，无明显杂质3酒液澄清，呈深黄色或颜色过淡，无明显杂质2酒液浑浊，呈深黄色或颜色过淡，无明显杂质1酒液浑浊，且有明显杂质0风味有明显的麦芽香气、马铃薯香气、酒花香气，风味协调4有麦芽香气和酒花香气，风味协调3麦芽香气或酒花香气过淡，风味协调2无明显酒花香气或麦芽香气，风味不协调1无明显酒花香气或麦芽香气，发酵气味过重0口感口感顺滑，入口清爽柔和3口感顺滑，入口偏淡或偏醇厚2口感一般，入口过淡或过醇厚1口感发涩01.5 单因素实验设计（1）马铃薯糖浆添加量。经预实验分析，马铃薯糖浆添加量对产品品质有显著影响。马铃薯糖浆超过50%时，混合糖浆中所含碳源过多，发酵过程中会促使酵母大量繁殖，而大量酵母衰亡后啤酒澄清度会显著下降，同时影响啤酒品质。为找到最适马铃薯糖浆添加量，于糖浆混合时分别加入 30%、35%、40%、45%和 50%马铃薯糖浆，煮沸时混入总量 0.9 gL-1的酒花，冷却后接种 3%酵母，控制发酵温度为 16，进行单因素实验，对样品进行感官品评。（2）酵母接种量。经预实验分析，酵母接种量不足时，酒液发酵程度差，马铃薯糖浆和麦汁中糖类物质无法充分利用。当酵母接种量上升至 4.5%时，原料发酵过度又会造成酒液浑浊、酒精味过重等问题。为找到最适酵母接种量，生产时用 30%的马铃薯糖浆与麦汁混合，煮沸时混入总量 0.9 gL-1的酒花，冷却后分别接种 2.0%、2.5%、3.0%、3.5%和 4.0%的酵母，控制发酵温度为16，进行单因素实验，对样品进行感官品评。（3）酒花添加量。经预实验分析，酒花添加量不足时啤酒中芳香物质少且原料中蛋白络合析出程度低，酒花添加量过高时苦味显著，影响风味品质。为找到最适酒花添加量，生产时用 30%的马铃薯糖浆与麦汁混合，煮沸时分别混入总量为 0.5 gL-1、0.7 gL-1、0.9 gL-1、1.1 gL-1和 1.3 gL-1的酒花，冷却后分别接种 3%酵母，控制发酵温度为 16，进行单因素实验，对样品进行感官品评。（4）发酵温度。经预实验分析，发酵温度较低时，酵母活性较差，相同发酵周期内，原料发酵程度不足，而过高时又会造成酵母老化速度过快，生成的醇类物质会降低淡啤酒柔和度，影响风味品质。为找到最适发酵温度，生产时用 30%马铃薯糖浆与麦汁混合，煮沸时混入总量 0.9 gL-1的酒花，冷却后接种 3%酵母，分别控制发酵温度为8、12、16、20 和24，进行单因素实验，对样品进行感官品评。1.6 正交实验设计单因素实验感官品评确定马铃薯糖浆添加量、酵母接种量、酒花添加量、发酵温度合适范围后，通过 L9(43)正交实验感官品评确定 4 因素交叉后最适现代食品现代食品XIANDAISHIPIN105105/工艺技术工艺技术 Process Technology量。正交实验水平因素设计如表 2 所示。表 2 正交试验因素与水平设计表水平因素A 马铃薯糖浆添加量/%B 酵母 接种量/%C 酒花 添加量/gL-1D 发酵 温度/1240452.53.00.91.112163503.51.3202 结果与分析2.1 单因素实验结果与分析单因素实验结果如表 3 所示。马铃薯糖浆添加量为 45%时，品评分数最高，样品品质良好。酵母接种量为3.0%时，品评分数最高，发酵程度合适，香气宜人，泡沫丰富，样品品质良好。当酒花的添加量为 0.9 gL-1时，品评分数最高，澄清度良好，呈淡稻草色。当发酵温度为16 时，品评分数最高，原料发酵程度合适，口感柔和无异味，样品品质良好。表 3 单因素实验结果表因素水平感官评分/分马铃薯糖浆/%307.9358.2408.5458.8508.5酵母接种量/%2.06.82.58.73.08.83.58.54.07.2酒花/gL-10.56.10.77.20.98.81.18.71.38.5温度/86.9127.3168.9208.7247.12.2 正交实验结果与分析正交实验结果如表 4 所示。极差分析的主次因素顺序为 A D C B，马铃薯糖浆添加量对成品影响最为显著，发酵温度次之。直观分析和计算分析均得较优组合为 A2B3C1D2，即以 45%马铃薯糖浆与麦汁混合煮沸，期间分次加入 0.9 gL-1酒花，待酒液冷却后加入总量为 3.5%的酵母，并以 16 温度进行 10 d发酵。此条件下酿成的淡啤酒色泽良好，分光光度计测定 EBC 为 4，呈淡稻草色，酒质清亮，泡沫洁白细腻持久挂杯，泡持性良好，酒香四溢无异香，口感纯正爽口，符合淡色啤酒优级标准。相比常规淡啤酒苦味较少，更为醇和，且成本更为低廉，适合大规模生产。表 4 正交实验结果表编号A 马铃薯糖浆 添加量/%B 酵母 接种量/%C 酒花 添加量/gL-1D 发酵 温度/感官 评分/分111116.8212227.5313337.1421238.4522317.3623129.2731327.9832138.2933217.3K17.137.708.077.13K28.307.677.738.20K37.807.877.437.90R1.170.200.631.073结论以常规淡啤酒制作工艺为基础，以马铃薯为原料制作马铃薯糖浆，替代部分麦芽糖浆进行淡啤酒酿造。对工艺中马铃薯糖浆添加量、酒花添加量、酵母接种量、发酵温度 4 个成品质量关键因素进行单因素和正交实验分析。确定适宜的马铃薯糖浆添加量为 45%，酒花添加量为 0.9 gL-1，酵母接种量为 3.5%，发酵温度为 16。此时成品 EBC 为 4，品质及风味最佳，符合淡色啤酒优级标准，相较于小麦淡啤酒苦味少更醇和，成本低廉。参考文献1 王彬.啤酒发酵控制系统研究与设计 D.西安：西安工业大学，2016.2 赵迎春.无麦芽啤酒生产技术的研究 D.济南：山东轻工业学院，2009.3 邓鸿钰.小麦啤酒多菌株发酵工艺及风味物质研究 D.济南：齐鲁工业大学，2021.4 段丽丽，贾洪锋，刘承林，等.我国特种啤酒研制及啤酒花拓展应用研究进展 J.中国酿造，2016，现代食品现代食品XIANDAISHIPIN106106/工艺技术工艺技术Process Technology35（3）：1-5.5 李鑫.马铃薯优良种质资源品质性状评价及 SSR分析 D.大庆：黑龙江八一农垦大学，2021.6 梁单.马铃薯抗性淀粉调节肠道菌群及改善肥胖的作用机制 D.北京：中国农业科学院，2021.7 王胜男.马铃薯全粉性质和应用性能研究 D.哈尔滨：哈尔滨商业大学，2018.8 易伟民.马铃薯淀粉废水中蛋白质回收及其水解物抗氧化性的研究 D.大庆：黑龙江八一农垦大学，2015.9 杨川.马铃薯啤酒的工艺技术研究 D.济南：齐鲁工业大学，2020.10 张霞.不同马铃薯品种块茎质地特性的研究 D.哈尔滨：东北农业大学，2021.11 吉春晖.藜麦啤酒的酿造工艺及其风味物质分析D.济南：齐鲁工业大学，2021.取咖啡豆中的绿原酸效果显著，本研究方法采用微波辅助乙醇-磷酸氢二钾双水相体系提取云南小粒咖啡豆中绿原酸具有一定可行性，为云南小粒咖啡中绿原酸的提取及相关资源开发利用提供一定理论参考。参考文献1 龙文静.咖啡豆中多酚类物质的提制技术及抗氧化性能评价 D.长沙：湖南农业大学，2011.2 杨剀舟，翟晓娜，栾霞，等.响应面优化水-乙醇法提取云南咖啡生豆绿原酸工艺研究 J.粮油食品科技，2020，28（5）：156-162.3 胡皓，宋红坤，王继良，等.高效液相色谱法同时测定咖啡中 6 种绿原酸 J.食品安全质量检测学报，2018，9（7）：1634-1642.4 高林晓，文冬冬，郭蒙，等.响应面法优化水麻果中绿原酸提取工艺 J/OL.中国饲料：1-72022-10-19.https:/ 贾娟，王婷婷，傅航，等.响应面优化超声辅助法提取杜仲叶中绿原酸的工艺研究 J.保鲜与加工，2021，21（3）：97-103.6 尹佳乐，陈越，张海悦.响应面法优化蒲公英叶中绿原酸的超声辅助提取工艺研究 J.食品科技，2020，45（4）：193-199.7 张燕丽，尹佳乐，陈越，等.响应面法优化超声辅助提取葵花盘中的绿原酸 J.食品工业，2021，42（6）：1-5.8 王燕，卢恒，邹晓菊，等.金银花中绿原酸提取分离纯化方法研究进展 J.中华中医药学刊，2022，40（8）：186-189.9 钱月.超声波微波辅助提取葵花籽绿原酸及葵花籽蛋白乳饮料的制备 D.长春：吉林农业大学，2016.10 张亦琳，延永，张琴.双水相体系分离纯化杜仲总黄酮和绿原酸的研究 J.湖北农业科学，2020，59（13）：127-131.11 蔡铱妮，孙红梅，陈亚贤，等.响应面法优化双水相提取巴戟天游离蒽醌 J.中药材，2022（5）：1214-1218.12 李维新，董爱文.超微粉碎-微波双水相萃取红花龙胆中环烯醚萜苷类J.精细化工，2019，36（9）：1833-1839.13 吴学昊.微波辅助-双水相萃取山豆根中有效成分的研究 D.广州：广东药科大学，2016.14 孙阳，黄和，胡燚.绿原酸提取纯化方法的研究进展 J.化学试剂，2017，39（3）：257-262.15 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