第三章--麦芽制备-3

刘耀华QQ:10369474992020/3/231第三章麦芽制造学时：10教学内容掌握大麦的预处理；大麦浸渍及浸渍设备；大麦发芽及发芽设备；绿麦芽干燥；熟悉麦芽制造的目的、麦芽质量评定和特种麦芽制备。2020/3/232第三节大麦的发芽一、大麦发芽的目的（1）通过发芽使所含的酶游离，将其激活（2）通过发芽过程而生成新的酶（3）通过发芽过程使颗粒内含物质的溶解、分解和胚乳结构发生改变。2020/3/233大麦麦芽中的各种物质变化大麦发芽颗粒形态发生变化胚乳溶解酶系及物质发生变化颗粒吸水膨胀根芽和叶芽生长淀粉的分解蛋白质的分解半纤维素和麦胶物质的变化磷酸盐的分解脂肪物质的分解2020/3/234（1）颗粒吸水膨胀颗粒吸水后膨胀，体积增大约40%。1吨大麦的体积为1.4m³,浸渍后体积约为2m³。（2）根芽和叶芽生长大麦达到适宜的浸麦度后颗粒开始萌发，见到根芽白点时称为“露点”。（一）表观变化一、颗粒形态变化2020/3/235一、颗粒形态变化（二）发芽时的呼吸作用呼吸作用：生物体摄取氧气和营养，排出CO2和水的过程。结果：内容物下降。控制：控制发芽条件如，水分、温度和供氧等。减少不必要的损失。2020/3/236一、颗粒形态变化（三）麦粒发芽时的代谢作用代谢过程：发芽开始→胚释放赤霉酸→分泌至糊粉层→诱导形成一系列水解酶→作用胚乳中的淀粉、蛋白质、半纤维素等→形成低分子物质→胚部供发芽2020/3/237二、胚乳的溶解大麦发芽时，胚乳所含的高分子物质在各种水解酶的作用下生成低分子的可溶性物质，并使坚韧的胚乳变得疏松的现象，称为胚乳的溶解。溶解过程：蛋白质→半纤维素酶分解细胞壁→淀粉胚乳溶解次序：溶解先从胚部开始，沿上皮层向麦尖发展，而后由内向外逐渐遍及全部胚乳。2020/3/238控制：若要溶解均匀，必须降低溶解速度，所以，传统制麦工艺发芽时间要7-8天。2020/3/239三、酶系及其物质变化1.α-淀粉酶该酶作用淀粉时是从长链内部开始的，可以任意切断α-1，4糖苷键，但不能水解麦芽糖，它的最小作用底物是麦芽三糖。α-淀粉酶的作用形式作用于直链淀粉：淀粉分子迅速液化，产生较小分子的糊精、麦芽糖、葡萄糖2020/3/2310三、酶系及其物质变化1.α-淀粉酶大麦本身含量很少。发芽以后，在赤霉酸的作用下，在糊粉层形成大量的α-淀粉酶，其活性与大麦品种和发芽条件有关。干燥后可保留90%左右。2020/3/2311三、酶系及其物质变化发芽过程酶形成过程2020/3/23122.β-淀粉酶β-淀粉酶是分解直链淀粉和支链淀粉是从分子链的一段（非还原末端）开始的，作用于α-l，4葡糖苷键，依次水解下一个麦芽糖单位，同时发生转位反应，产生β-麦芽糖。干燥后可剩余60%~70%。2020/3/23132.β-淀粉酶1.β-淀粉酶的来源大麦β-淀粉酶→活化→发芽后向胚乳部分分泌大麦→发芽→未活化β-淀粉酶→蛋白质以双硫键结合→未活化的β-淀粉酶活化2020/3/23142.β-淀粉酶2.β-淀粉酶的作用形式作用于直链淀粉产生β-麦芽糖，作用于支链淀粉产生大量麦芽糖和少量界限糊精。2020/3/23153.麦芽糖酶麦芽糖酶可将一分子麦芽糖分解成两分子麦芽糖，反应式如下：大麦中的此酶处于结合状态，发芽后活化，干燥后剩余70%~80%。C12H22O11+H2O2C6H12O6麦芽糖酶2020/3/23164.界限糊精酶大麦中此酶活性很低，发芽后活性约增长20倍。此酶作用于界限糊精，产生葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖及一系列直链寡糖。2020/3/23175.R-酶大麦中此酶活性很低，发芽后酶活显著增加，作用和界限糊精酶一样。2020/3/23186.蛋白分解酶蛋白质分解酶是分解蛋白质肽键的一类酶的总称。蛋白质在蛋白酶的作用下，经过一系列中间产物逐步由大分子分解成小分子，最终产物为氨基酸。2020/3/23196.蛋白分解酶蛋白质分解酶内肽酶外肽酶氨肽酶羧肽酶二肽酶蛋白质氨基酸蛋白质→多肽→寡肽→二肽→氨基酸蛋白酶大分子蛋白质切割多肽、寡肽氨基酸2020/3/23202020/3/23217.半纤维素酶类半纤维素是胚乳细胞壁的主要组成分，而细胞壁在制麦过程的分解是大麦胚乳分解的主要内容。在众多的半纤维素酶类中，最主要的是β-葡聚糖酶。分解β-葡聚糖，降低麦汁和啤酒的黏度，加快过滤速度，提高啤酒的稳定性。2020/3/23222020/3/23238.磷酸酯酶大麦含有此酶，发芽后活性增长5~6倍，干燥后剩余35%~40%。此酶能分解不同的磷酸酯，根据酶作用的物质不同，可分为淀粉磷酸酯酶、己糖磷酸酯酶、甘油磷酸酯酶、蛋白质磷酸酯酶、植酸盐酶等。它们最主要的作用是在发芽期间，从植酸钙镁中分解出无机磷酸盐，对调节pH值有很大的作用。2020/3/23249.氧化还原酶主要包括过氧化氢酶、过氧化酶和多酚氧化酶。前两者作用一样，都是分解过氧化氢，此二酶在大麦中含量不多，发芽后分别增长10倍、7~9倍。干燥后，过氧化氢酶几乎全部损失，过氧化酶损失33%。2020/3/23259.氧化还原酶对于多酚氧化酶，大麦中具有较高的酶活性，发芽后酶活性增长2倍，干燥后剩余60%。酚类物质的氧化对啤酒的色泽、风味、非生物稳定性有很大的影响。2020/3/2326淀粉分解为葡萄糖、果糖、蔗糖支链淀粉长度变短，直链淀粉比例增加直链淀粉变为糊精直链淀粉在其分子两端各具有—个简单的还原性和非还性末端，支链淀粉只是在其主链上有一个还原性末端，但支链末端都具有非还原性葡萄糖基，由于长链切断，末端葡萄糖基相应地增加。支链淀粉与碘作用产生特征性红色，直链淀粉与碘作用产生蓝色。1、淀粉的溶解四、发芽过程物质转化2020/3/2327淀粉的分解淀粉分解酶作用大分子物质小分子作用过程：淀粉→糊精→麦芽糖→葡萄糖四、发芽过程物质转化2020/3/2328淀粉变化产物及去处分解成低分子糖类（分解量为原淀粉量的18%）呼吸时被消耗一部分作为低分子糖存于胚乳中一部分转移到胚芽，经生物合成又变成淀粉四、发芽过程物质转化2020/3/2329分解合成过程：蛋白酶作用于蛋白质→低分子肽类和氨基酸→供胚发芽胚乳总蛋白质↓，胚蛋白质↑蛋白溶解度：可溶性氮占麦芽总氮的百分率即库尔巴哈值,库值大于41%为优。2、蛋白质的变化蛋白质的变化直接影响麦芽的质量，关系到酵母的发酵和成品酒的风味、泡沫和稳定性。四、发芽过程物质转化2020/3/2330(1)β-葡聚糖的变化β-葡聚糖是半纤维素和麦胶物质的主要成分，麦胶物质所含的β-葡聚糖，其相对分子质量较半纤维素的小，易溶于水，成粘性溶液。相对分子质量越小，粘度也越小。3、半纤维素和麦胶物质的变化四、发芽过程物质转化2020/3/2331（2）戊聚糖的变化大麦中的戊聚糖分布于谷皮、胚和胚乳中。发芽过程中戊聚糖总量几乎不变。谷皮中的戊聚糖含量不变，胚乳中戊聚糖受酶分解成戊糖，输送至胚部，合成新物质，再度成为不溶性戊聚糖。4、半纤维素和麦胶物质的变化四、发芽过程物质转化2020/3/2332酸度上升。发芽中4-5天酸度增加最快，6-7天达最高。酸度高的麦芽溶解好。酸的种类：主要是磷酸，其次是甲酸、乙酸、丙酸、丙酮酸、乳酸、氨基酸和苹果酸等。5、酸度的变化四、发芽过程物质转化2020/3/2333酸度提高的原因：磷酸酶使磷酸从有机化合物中释出糖类缺氧呼吸产生少量的有机酸氨基酸的碱性氨基酸被利用，生成相应的酮酸麦粒中硫化物转化成少量的硫酸5、酸度的变化四、发芽过程物质转化2020/3/2334DMS是一种挥发性的含硫物质，大麦发芽时会产生一种非活性、热稳定性较差的DMS前体物，在麦芽干燥时会转化为活性DMS前体物，并能分解产生游离的DMS，使得啤酒有青草味。应尽量避免其产生。措施：采用低麦芽度和低发芽温度、低麦芽溶解度控制。6、二甲基硫的变化四、发芽过程物质转化2020/3/2335无机盐类稍有下降原因：无机盐向浸麦水和麦根中转移。多酚物质稍有降低原因：由于向浸麦水中扩散。某些维生素在发芽时有增加，但在烘干过程中因受热而被破坏。脂肪的损失为0.16％一0.34％原因：部分为呼吸损失，部分则裂解为甘油和高级脂肪酸。7、其他变化四、发芽过程物质转化2020/3/2336五、发芽技术1、大麦发芽过程的三大要素大麦发芽过程的三大要素是水分、温度和空气。2020/3/2337五、发芽技术2、三大要素的控制（1）水分可以由喷淋、喷洒水分来保持发芽车间相对较高湿度，并以湿空气通入麦层来提供。在不同的发芽过程和阶段控制湿度的要求也不同，要控制的水分与湿度相互适宜并及时调整。2020/3/2338五、发芽技术2、三大要素的控制（2）温度的控制即热量要保持均衡，大麦出芽生长需要一定的温度，温度过高或过低都会对生长过程产生重要影响。冬季时麦层温度可以通入热空气来调节温度，夏季时麦层温度可以通入冷空气来调节温度。对麦层的翻拌也是一种必要的散热方式。2020/3/2339五、发芽技术2、三大要素的控制（3）空气主要是依靠通风来解决，通风包括麦层通风和车间环境的通风。发芽车间通风对地板式发芽尤为重要。在不同的季节相对不同的麦层温度，通风的风温也要控制。通风不仅可控制温度还可使麦层疏松，保持麦粒间的空气流通，还可防止麦根缠绕。2020/3/2340六、发芽方式1.目前国内使用的发芽方式目前国内使用的发芽方式分为地板式和通风式两大类，通风式发芽又有多种设备形式。在国内通风式发芽已经完全取代了地板式发芽。通风式发芽由于使用的设备形式不同，而分为箱式发芽、劳斯曼转移箱式发芽、麦堆移动式发芽和发芽、干燥两用箱等。普遍采用的是箱式发芽设备，它是以发明人法国工程师萨拉丁（Saladin）而命名。2020/3/2341地板式通风式2020/3/23422.箱式发芽的发芽室的要求（1）对于一室一箱的工艺条件可以根据不同的发芽阶段控制；一室多箱的工艺条件也按固定的工艺要求进行控制。发芽室的温度多控制在12～14℃，不超过16℃，相对湿度控制在不低于90％。（2）发芽室最好设在浸麦槽的下部或邻近浸麦槽而有利于下麦进箱。2020/3/23432.箱式发芽的发芽室的要求（3）发芽室的高度3～3.5m，墙面的窗户应涂暗色或尽量不设窗，室内墙壁及顶部要求有保温层，墙面要有防霉涂料，地面要光滑平整，有排水坡度和明沟，有利于发芽室的调温调湿。（4）发芽室内的温度、湿度及空气中CO2含量应是可调节的，发芽室的温度、湿度需要装有进风口而可以进行控制和调节，同时也可利用空的发芽箱来辅助调节和控制。2020/3/23443.萨拉丁发芽箱特点萨拉丁发芽箱的结构见图3-4，它是以节省人力、能源和用水量低、生产量大、发芽率高、可自动化控制为特点，在工艺操作上有如下特点。2020/3/2345图3-4萨拉丁发芽箱结构示意图1－排风口；2－翻麦机；3－螺旋；4－喷雾室；5－进风口；6－风机；7－喷水管；8－假底；9－风道；10－麦层；11－过道2020/3/23463.萨拉丁发芽箱特点（1）通风是萨拉丁发芽箱发芽过程中调节麦层温度、湿度、供给新鲜空气、排除CO2的主要操作，为此萨拉丁发芽箱通风设施可按比例混合发芽室外的空气，具有调节空气湿度、温度所需的加热或冷却装置和喷雾增湿的装置，有一定的风压和风量来满足工艺调节控制的需要。2020/3/23473.萨拉丁发芽箱特点（2）搅拌是萨拉丁发芽箱对麦层的翻动、麦层散热、疏松麦层、流通空气、防止麦根缠绕的重要操作，其搅拌设施能将麦粒自下而上地翻动，并能将已结块、缠结的麦芽簇翻到表面上来，能翻动一定厚度的麦芽层（0.8～1m）且无死角，翻拌设施不会打碎麦粒或将麦粒压扁、麦层压紧。除此之外，萨拉丁发芽箱还有测温、测湿、喷雾调湿、调温等特点。2020/3/23484.箱式发芽的工艺操作要点（1）投料又称为下麦，主要是利用大麦的自重，将大麦和水一同从浸麦槽自由下落进入发芽箱。（2）摊平大麦进入发芽箱后会堆成堆，利用发芽箱上方的翻麦机将麦堆摊平。（3）喷水是操作规程中很重要的操作程序，