“大麦芽”的版本间的差异

2016年9月22日 (四) 18:30的版本

• 大麦酿造啤酒的主要原因

1. 内容物无毒性。
2. 良好的种植能力，即对环境要求相对低，容易种植。
3. 适应各种气候，世界性的广泛种植。
4. 酶的行程和积累能力高。
5. 价格便宜，又非主粮。
6. 比较高的淀粉含量。
7. 蛋白质含量比较适中。
8. 其麦皮可作为麦汁过滤时的天然过滤介质（研磨后的麦皮会沉淀形成很好的过滤床）。

• 大麦发芽的目的

1. 激活原有的酶。原大麦中含有少量的酶，但大部分都被束缚，没有活性，通过发芽使这些酶游离，将其激活。
2. 生成新的酶。麦芽中绝大部分酶是在发芽过程中产生的。
3. 物质转变。随着大麦中酶的激活和生成，颗粒内容物在这些酶的作用下发生转变。物质转变包括大分子物质的溶解和分解以及胚乳结构的改变。

• 大麦品种
  • 中国大麦品种
    • 浙江产区

KA4B仍有大面积栽培，但品种已逐渐有所退化，目前苏啤3号、单2、扬农啤5号、9811、花30等品种也得到大面积推广。

• 西北产区

西北区种植品种主要是甘啤3号、甘啤4号和甘啤5号。据报道，新品种甘啤6号通过了甘肃省级科技成果鉴定。科研人员介绍，相比其他品种，甘啤6号产量高，适应性广，具有优良的酿造品质，达到国际优级标准。

• 东北产区

东北地区种植的大麦主要是垦啤麦2号和垦啤麦7号。

• 国外大麦品种

• 加拿大（最好的麦芽产区）

AC麦特卡夫（Metcalfe）、哈林顿（Harringdon）、斯泰因（Stein）、CDC肯德尔（Kendall）、CDC卡普兰德（Copeland）和莱格西（Legacy）等。加拿大大麦的主要特点是浸出物含量高，且蛋白质含量适中，葡聚糖含量比较低，制成的麦芽溶解度比较好，酶活力也相对较高，出现水敏性的情况比较少。

• 澳大利亚

斯特林（Stirling）、宝黛（Baudin）、哈默林（Hamelin）、盖德娜（Gairdner）、斯洛浦（Sloop）和斯库纳（Schooner）等，澳大利亚大麦的主要特点是粒大、皮薄，蛋白质含量和葡聚糖含量比较低，浸出率比较高，发芽率普遍较高，另一个明显特点是大麦的休眠期比较短。

• 欧洲

品种特别多，因为欧洲生产的啤酒品种也多，而且有些品种指定使用一些专门的大麦品种来酿造。种植比较广的和著名的大麦品种有巴克（Barke）、斯卡莱特（Scarlett）、萨那（Saana）、欧普特（Optic）、雷吉纳（Regina）、普罗斯蒂格（Prestige）和帕萨德纳（Pasadena）等。欧洲大麦的特点是浸出物高，蛋白质含量适中，葡聚糖含量低，因此制成的麦芽黏度比较低。欧洲大麦的酶活力一般比较高，而且酶的耐热性能也好。

• 根据籽粒生长形态分类

• 六棱大麦

六棱大麦是大麦的原始形态品种，麦穗断面为六角形，但是只有中间对称的两行籽粒发育正常。六棱大麦的蛋白质含量相对较高，淀粉含量较低（浸出率低、色泽深、麦芽溶解性不稳定），不过酶含量很丰富。

• 四棱大麦

四棱大麦是从属六棱大麦，只不过不像六棱大麦那样对称生长，两对籽粒互为交错。四棱大麦和六棱大麦也被称为多棱大麦。

• 二棱大麦

二棱大麦由六棱大麦演变而来，籽粒对称生长。相对于六棱和四棱大麦来说，籽粒整齐均匀饱满，蛋白质含量相对较低，淀粉含量也相对较高，作为啤酒的主要原料。

• 根据生产季节分类

• 德国

• 夏大麦

在3、4月份播种，7、8月份收割，整个生长期约为4个月。为了快速生长，这类生长期短的大麦需要很多的高效营养物质。著名品种有：Alexis、Krona、Marina、Maresi等。夏大麦颗粒饱满整齐，休眠期短，具有良好的酿造性能。

• 冬大麦

在一年的9月播种，第二年的7、8月收割。生长期很长，但是产量高，多为四棱大麦，少数为二棱大麦。冬大麦经过改良，其酿造性能也越来越接近夏大麦。

• 中国

• 春大麦

在3、4月份播种，7、8月份收割，生长期较短，但成熟度不够整齐，休眠期较长。

• 冬大麦

多在秋后播种，第二年6、7月份收割。生长期长，但是成熟度整齐，休眠期较短。

• 大麦籽粒结构及其生理特性

大麦籽粒主要由胚、胚乳、谷皮三部分组成。

• 胚

是大麦有生命的部分，是大麦生长发芽最重要的部分。胚约占麦粒干物质的2%~5%，胚中含有低分子糖类、脂肪、蛋白质、矿物质和维生素，作为胚开始发芽的营养物质。当胚开始发芽时，由胚中形成各种酶，渗透到胚乳中，使胚乳溶解，通过上皮层再将胚乳内的营养物质传送给生长的胚，以提供胚芽生长的养料。

• 胚乳

胚乳是胚的营养库，由淀粉、蛋白质、脂肪等组成，约占麦粒质量的80%~85%，在发芽过程中，胚乳成分不断地分解成小分子糖和氨基酸等，部分供给胚做营养，合成新的物质；部分供给呼吸消耗，产生CO2和水，并散发出热量，当胚持续有生命的时候，胚乳物质就会不断分解与转化。

• 皮层

大麦从外到里分别由麦皮、果皮和种皮组成，其质量约占大麦干物质的7%~13%，主要由纤维素组成，还有硅酸、多酚、类脂和一定量的蛋白化合物，其中硅酸和苦味物质等有害于啤酒的口味，但皮壳在麦汁制备时，可以作为麦汁过滤层而被利用。皮壳的组成大多数都是非水溶性的。

• 大麦的化学成分及其在酿造中的作用

大麦经过发芽之后加工成麦芽是啤酒生产的主要原料，其化学成分与含量直接影响成品啤酒的品质，大麦的化学组成随品种以及自然条件等不同在一定范围内波动，主要成分是淀粉，其次是纤维素、蛋白质、脂肪等。大麦中一般含干物质80%~88%，水分12%~20%。

• 水分

大麦的水分平均为14%~15%，这与收获季节的天气有直接关系，进行储存的大麦，其水分应当在13%以下，超过14%的水分在贮藏过程中易发霉、腐烂。

• 碳水化合物：

• 淀粉

淀粉是大麦最主要的、含量最多的碳水化合物，占总干物质的58%~65%（小麦52%~70%）。淀粉含量与蛋白含量成反比，淀粉]含量越高，浸出物越多，制备麦汁时候的收得率也就越高。淀粉的颗粒大小很不均匀，呈元晶体状的大淀粉颗粒的直径为20~40μm，呈球状的小淀粉颗粒直径为2~10μm，小淀粉颗粒包围着大淀粉颗粒。一般来说，蛋白质含量越高，小淀粉颗粒的数量就越多。小淀粉颗粒所含直链淀粉高于大淀粉颗粒，因此小淀粉颗粒的糊化、液化以及糖化较大颗粒淀粉颗粒困难。这在一定程度上与矿物质含量有关，小淀粉颗粒含量较大淀粉颗粒高。

淀粉是以葡萄糖为基本构成的高分子化合物，分子式为（C6H10O5）。淀粉在水中或加热状况下的性能对啤酒酿造有非常重要的意义。淀粉颗粒在冷水中首先不溶解，然后吸水膨胀。将水加热到50℃时，淀粉颗粒膨胀加剧；加热到70℃左右，淀粉颗粒的结构被破坏，颗粒内部组分在水中呈胶体溶液状态，继续下去就产生了糊化（产自寒冷地区的大麦，其淀粉糊化较热带地区的大麦早一些）。淀粉颗粒中的残余水分可通过高温（100℃~120℃）而蒸发掉。在制备深色麦芽时的焙焦期，其淀粉是不变色的，它的褐变只有在150℃~160℃才开始。淀粉的分解破裂温度大约在260℃，在气体从内部迸出时，颗粒出现膨大、液化并碳化，这对于制作黑麦芽非常重要。

有两种不同的结构，直链淀粉和支链淀粉：

• 直链淀粉

大麦淀粉一般含有直链淀粉17%~24%，直链淀粉一般处于淀粉颗粒的内层，由60~2000个葡萄糖残基以α-1,4糖苷键相连的螺旋状不分支长链，相对分子质量10000~500000。

两个葡萄糖分子以α-1,4糖苷键相连形成二糖，此二糖乘坐麦芽糖。淀粉酶分解淀粉的最终产物为麦芽糖（以及单糖即葡萄糖）。

三个葡萄糖分子以α-1,4糖苷键相连形成三糖，此三糖称为麦芽三糖，以此类推。六环式的葡萄糖，其空间构型为椅形，由此而形成螺旋状的直链淀粉链。

直链淀粉遇碘呈蓝色，葡萄糖残基数为12的淀粉最大吸光值为490nm；葡萄糖残基数为30的淀粉最大吸光值为537nm；葡萄糖残基数在80以上的淀粉最大吸光值为610nm。淀粉碘的反应取决于其分子链的长度。

通过酸或酶的水解，淀粉可分解为无色或黑色的麦芽糖或低分子糊精。直链淀粉容易结晶，在热水中能溶解，但不形成糊化，不过随着时间的延长，会老化沉淀而出现混浊。

• 支链淀粉

大麦淀粉一般含有支链淀粉76%~83%，除有α-1,4键结构外还有α-1,6键分支结构。

通过α-1,6键相结合的两个葡萄糖残基称为异麦芽糖，因此此键又称为异麦芽糖键。

淀粉酶除了生成麦芽糖和葡萄糖外，尚生成相当数量的糊精和异麦芽糖，这些糖都是不能被酵母代谢利用的。

由于支链淀粉拥有α-1,6键，因此它的构型就像发枝的树一样，每隔约15个葡萄糖单元就有一个分支，葡萄糖残基的空间构型也是螺旋形的。

由于支链淀粉结构的复杂性，因而它的分子质量是直链淀粉分子质量的10倍左右。支链淀粉大约含有0.23%的磷酸酯，它们以酯键的形式而相连，它与淀粉的糊化性能有关，即在加热时，形成黏性溶液。碘遇支链淀粉呈紫红色直至红色。

• 纤维素

纤维素主要存在于谷皮中，微量存在于胚、果皮和种皮中，是细胞壁的支撑物，在配入内不存在纤维素。纤维素如同半纤维素一样，也是由葡萄糖单元相互以β-1,4糖苷键相连的高分子物质，纤维素基础物质不是麦芽糖，而是纤维二糖。纤维素无色无味，很难与其他试剂进行反应，不溶于水，对酶的分解有相当大的抵抗力。纤维素在麦粒中不参与新陈代谢，仍保留于谷皮中，在制麦过程中它根本没有任何变化，在麦汁过滤时作为过滤介质。在化验分析时作为原纤维，其含量占大麦干物质的3.5%~7%。

• 半纤维素和麦胶物质

• 半纤维素

半纤维素主要参与胚乳细胞的构成，并且决定着细胞的强度。在麦粒的皮层中也存在着半纤维素，它总是与蛋白质连接在一起。半纤维素不溶于水，但溶于稀碱溶液。半纤维素和麦胶物质在结构上无区别，但在分子质量上有区别，麦胶物质分子质量小于半纤维素。半纤维素和麦胶物质约占大麦干物质的10%，此量的波动于麦粒成熟有关，取决于麦粒生长期间的气候条件。在酸性水解时，半纤维素仅像纤维素那样提供葡萄糖，而且还提供五碳糖（木糖和阿拉伯糖）以及糖醛酸。遗照其来源不同（胚乳和谷皮）而分为两种不同的半纤维素：谷皮半纤维素和胚乳半纤维素。谷皮半纤维素主要由戊聚糖所组成，另有少量的β-葡聚糖和糖醛酸。胚乳半纤维素主要含β-葡聚糖（80%~90%），仅含少量的戊聚糖（10%~20%），不含糖醛酸。半纤维素的分子质量大小取决于麦粒的生长条件，当然也取决于其浸出方法。

• β-葡聚糖：它的分子质量大约有200000，葡萄糖残基之间以70%的β-1,4糖苷键和30%的β-1,3糖苷键相连接。在不完全分解时有纤维二糖（β-1,4键）、昆布二糖（β-1,3键）。
• 戊聚糖：戊聚糖在制麦和酿造过程中部分被分解，对啤酒酿造无影响，依照来源不同（谷皮和胚乳）而分为谷皮戊聚糖和胚乳戊聚糖。戊聚糖的主要组分由木糖单元以β-1,4键相连接。除此之外，它的侧链是由木糖、阿拉伯糖和糖醛酸所组成。

• 麦胶物质

水溶性的麦胶物质占麦粒干物质的2%，主要包括：以葡萄糖单独构成的β-葡聚糖、以阿拉伯糖和木糖构成的戊聚糖、微量半乳糖、甘露糖和糖醛酸。它的分子质量比胚乳半纤维素低，但在化学组成上无区别。麦胶物质的检测可根据在热水（40℃）中的溶解度或先借助于木瓜蛋白酶浸出，在借助于硫酸铵的析出沉淀而进行。由于它的高黏性，因此对啤酒泡沫和口感的圆润有利。半纤维素和麦胶物质可通过一系列酶而得以分解。由于细胞膜的溶解或网孔状，以及由此而导致的框架物变松软，因此麦胶就失去了它的坚硬性而变得能搓磨了。所形成的分解物，一部分供给发芽时的呼吸用，一部分合成根芽和叶芽，剩余的部分则储存于麦芽内（有利于提高麦芽浸出率）。

• 低分子糖

大麦中含有少量的低分子糖类，存在于胚和糊粉层中，主要是蔗糖，约占大麦干物质的2%，棉籽糖约为蔗糖的1/3。另外还有少量的麦芽糖、葡萄糖和果糖。大麦发芽初始阶段，由于大麦颗粒中所含的酶少、活性低，不能大量水解相应底物生成小分子物质，胚只能利用这些低分子物质进行合成代谢，因此，这些低分子糖类在大麦开始发芽阶段起着重要的作用。

• 酶

• 植酸酶，最适温度：30~52℃，最适ph值：5.0~5.5

植酸酶能将磷酸残基从植酸上水解下来，因此破坏了植酸对矿物元素强烈的亲和力，所以说植酸酶能增加矿物元素的营养效价，而且由于释放出的钙离子可参加交联或其他反应中去，从而改变了植物性食品的质地。在糖化工艺中，主要是为了降低醪液的酸度，如果麦芽质量不好则可以采用植酸休止（一般情况下很少使用）。

• 脱支酶，最适温度：35~45℃，最适ph值：5.0~5.8

脱支酶可以专一性地催化断裂淀粉中的α-1，6-葡萄糖苷键，将支链淀粉转化为直链淀粉，改善淀粉酶对淀粉的作用效果，提高淀粉利用率。

• 肽酶，最适温度：45~55℃，最适ph值：4.6~5.3

肽酶通常被俗称为蛋白水解酶。肽酶是一种能够水解肽链的酶，他们是所有生物存活所必需的一种酶（主要用来分解蛋白质）。

• 蛋白酶，最适温度：45~55℃，最适ph值：4.6~5.3

蛋白酶是水解蛋白质肽链的一类酶的总称。按其降解多肽的方式分成内肽酶和端肽酶两类。前者可把大分子量的多肽链从中间切断，形成分子量较小的朊和胨；后者又可分为羧肽酶和氨肽酶，它们分别从多肽的游离羧基末端或游离氨基末端逐一将肽链水解生成氨基酸（主要用来分解蛋白质）。

• 淀粉酶

• α-淀粉酶，最适温度：68~72℃，最适ph值：5.3~5.7

该酶形成主要取决于大麦品质和发芽条件。该酶是淀粉分解酶中最重要的酶之一，其活性的高低是衡量麦芽质量的一个重要指标。该酶作用淀粉时是从长链内部开始（所以速度比较快），可以任意切断α-1,4-葡萄糖苷键，但不能水解麦芽糖，它的最小作用底物是麦芽三糖。该酶作用于直链淀粉时最终产物为13%的葡萄糖和87%的麦芽糖，但由糊精变为糖的速度是极其缓慢的，所以水解产物实际上是短链糊精、麦芽糖和葡萄糖的混合物；由于该酶不能作用支链淀粉分支点上的α-1，6-葡萄糖苷键，所以作用支链淀粉的分解产物为界限糊精、麦芽糖和葡萄糖的混合物。（都是不能被酵母代谢的糖类）

• β-淀粉酶，最适温度：55~65℃，最适ph值：5.0~5.5

该酶一部分以游离态存在，另一部分以结合态存在。将大麦粉用木瓜蛋白酶处理后，被束缚的β-淀粉酶也能释放游离出来。该酶分解直链淀粉和支链淀粉是从分子链的一端开始的（所以速度比较慢），作用α-1,4-葡萄糖苷键，依次水解下一个麦芽糖单位，同时发生转位反应，生成β-麦芽糖。作用直链淀粉可将其完全分解为麦芽糖；分解直链淀粉时到α-1,6-葡萄糖苷键附近停止，剩下带有分支点的糊精，称为β-界限糊精。最终产物为麦芽糖和大分子β-界限糊精的混合物。（可被酵母代谢的糖类）

• β-葡聚糖酶

外-β-葡聚糖酶从分子大小不等的β-葡聚糖的非还原端进行分解，产物为纤维二糖。

• 纤维二糖酶

此酶将纤维二糖分解为两个分子的葡萄糖。

• 戊聚糖酶

这是分解戊聚糖的一类酶，包括木聚糖酶、外木聚糖酶、木二糖酶和阿拉伯糖苷酶。

• 磷酸酯酶

大麦中含有此酶，主要在发芽期间将细胞中的有机磷酸盐分解为相应的无机磷酸盐。

• 蛋白质

在大麦颗粒中，含氮物质大部分是以高分子蛋白颗粒存在。

• 酚类物质
• 脂类
• 磷酸盐
• 无机盐
• 维生素