泡持性問題的探討分析

1、泡沫蛋白在啤酒釀造過程中的變化研究鄭翔鵬（福建省燕京惠泉啤酒股份有限公司技術(shù)中心，362100）摘要：研究表明，泡沫蛋白是啤酒泡沫的關(guān)鍵成分。通過對啤酒釀造過程中泡沫蛋白變化情況的分析，闡述了泡沫蛋白的變化規(guī)律， 同時(shí)分析了泡沫蛋白和泡沫穩(wěn)定性之間的關(guān)系， 說明的泡沫蛋白對啤酒泡沫質(zhì)量的關(guān)鍵作用和實(shí)際生產(chǎn)過程中的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：泡沫蛋白；泡沫穩(wěn)定性；啤酒；前言啤酒泡沫是一種很復(fù)雜的混合物，其主要是蛋白多酚、多糖、異葎草酮、金屬絡(luò)合物和二氧化碳等形成的一個(gè)群體，在這個(gè)群體中激發(fā)泡沫物質(zhì)的有蛋白質(zhì)（分子量5000Dr ）、異構(gòu)化 酸、金屬離子和膠體物質(zhì)（為葡聚糖和阿拉伯木聚糖），起抑制作用的為脂

2、類、堿性氨基酸和高級醇物質(zhì)等，而泡沫之間的穩(wěn)定性主要的基礎(chǔ)在于異構(gòu)化 酸與泡沫蛋白之間的相互作用。其中，泡沫的性質(zhì)主要取決于氣泡的形成、 泡沫層中酒液的回落、氣泡之間的差異、泡沫形態(tài)的不均勻這四個(gè)關(guān)鍵過程的發(fā)展。根據(jù)相應(yīng)的理論基礎(chǔ)，我們繪制一個(gè)泡沫形成的簡單方程式：異 酸 +多肽 -蛋白質(zhì) +網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（泡沫形成）二氧化碳重力、 Plateau border 吸引力、抑制因素、擴(kuò)散微粒機(jī)理等泡沫消失在整個(gè)泡沫形成的過程中最重要的機(jī)理是核晶作用，通過表面張力和二氧化碳的作用，氣泡在在一些載體上形成核晶點(diǎn)而最終形成穩(wěn)定的泡沫；而在重力和Plateau border 吸引力的作用下，減弱了氣泡的液膜，

3、同時(shí)在一些抑制因素的影響下，通過擴(kuò)散微粒機(jī)理以及Laplace pressure 的作用下，導(dǎo)致泡沫最終的崩潰。在啤酒泡沫中最主要的是泡沫蛋白，其是泡沫形成和維持的關(guān)鍵因素。泡沫蛋白是指對啤酒泡沫起主導(dǎo)作用的蛋白群體，其蛋白的分子量基本在10000100000Dr 之間，其中大部分泡沫蛋白以多糖蛋白形式存在，分子量在3000040000Dr 的泡沫蛋白占70%左右。泡沫蛋白具有較強(qiáng)的疏水性，在糖蛋白作用鍵的作用下，鏈與鏈之間相互結(jié)合，產(chǎn)生了親水的特性，在二氧化碳的促發(fā)下，兩個(gè)相反特性的鏈共同作用形成了穩(wěn)定的泡沫結(jié)構(gòu)，同時(shí)泡沫蛋白復(fù)合體表面的活性增加，泡沫的穩(wěn)定性得到進(jìn)一步增強(qiáng)。根據(jù)大量的研究表

4、明，泡沫蛋白多少對啤酒泡沫的穩(wěn)定性有著至關(guān)作用。本文在研究泡沫蛋白的分析檢測方法的基礎(chǔ)上，對啤酒原料、 啤酒釀造過程中泡沫蛋白的變化情況、泡沫蛋白與泡沫穩(wěn)定性因素關(guān)系以及在改善啤酒泡沫蛋白等工藝上做了全面的分析研究，從而對優(yōu)化工藝提高啤酒泡沫的穩(wěn)定性起到指導(dǎo)的作用。作者采用Bradford 分析法測定泡沫蛋白的含量。Bradford 分析法， 又為考馬斯亮藍(lán)染色法，根據(jù)考馬斯亮藍(lán)可在酸性條件下與蛋白質(zhì)結(jié)合產(chǎn)生特殊的藍(lán)色，最大吸收波長在595nm 處。1 實(shí)驗(yàn)材料與方法1.1 實(shí)驗(yàn)材料考馬斯亮藍(lán)1標(biāo)準(zhǔn)牛血清蛋白95%乙醇磷酸751 分光光度計(jì)1.2 實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制根據(jù)要求濃度配制標(biāo)準(zhǔn)

5、牛血清蛋白溶液，依次比色。以標(biāo)準(zhǔn)牛血清蛋白濃度為橫坐標(biāo)，吸光度A 為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。其中每組為3 個(gè)平行樣，圖1 中的各點(diǎn)為3 個(gè)平行樣的平均值。A 10.9y = 1.77x + 0.0326度0.8R2=1光吸 0.7 0.60.50.40.30.20.1000.10.20.30.40.50.6圖1標(biāo)準(zhǔn)工作曲線蛋白濃度（ mg/ml）1.2.2 樣品的處理和制備麥汁、發(fā)酵液、清酒和成品酒經(jīng)除氣后待用。1.2.3 樣品的測定取處理后的樣品0.3ml 于潔凈的試管中，加入5.0ml 的考馬斯亮藍(lán)染色劑，立即混合反應(yīng)，注意防止產(chǎn)生泡沫，反應(yīng)25min 后在 595nm 波長下測定吸光度值。1

6、.2.4 數(shù)據(jù)計(jì)算根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線代入檢測的吸光度值，取得樣品的泡沫蛋白含量。單位為：mg/ml備注：有關(guān)實(shí)驗(yàn)方法參數(shù)選定的優(yōu)化及具體說明略。1.3 泡沫測定法國標(biāo)法（ GB/T4928-2001 ）2 分析與討論2.1 麥芽分析啤酒中泡沫蛋白的唯一來源是麥芽。麥芽蛋白質(zhì)的含量取決于原料大麥及制麥工藝，在制麥工藝中浸麥度和賠焦溫度是影響麥芽蛋白質(zhì)含量的重要因素。其中，浸麥度不足會造成麥粒內(nèi)容物溶解不良，糖化力差， 若浸麥度過高造成溶解過度，蛋白質(zhì)分解過剩，啤酒泡沫差；賠焦溫度要控制在合理的范圍內(nèi)，以優(yōu)化麥芽的蛋白質(zhì)含量。根據(jù)不同麥芽的情況，我們通過協(xié)定法制備麥汁，分析各麥芽的泡沫蛋白的差異性，

7、具體結(jié)果如表1、圖 1 所示。表 1 不同麥芽泡沫蛋白差異性分析單位： mg/ml麥芽品種泡沫蛋白含量差異性分析2加麥 10.345、 0.321、 0.350、 0.316、0.368、 0.319、 0.382F=16.78加麥 20.333、 0.319、 0.389、 0.364、0.372、 0.340、 0.394澳麥 10.301、 0.309、0.328、 0.311、 0.298、 0.354、 0.329F=13.14澳麥 20.321、 0.289、 0.358、 0.347、0.336、 0.328、 0.305國麥 10.320、 0.345、 0.349、 0.32

8、5、0.276、 0.285、 0.364F=19.31國麥 20.354、 0.372、0.280、 0.358、 0.310、 0.311、 0.3000.4加麥1加麥20.375澳麥1）澳麥2lm國麥1/0.35g國麥2m（量 0.325含白蛋0.3沫泡0.2750.25批次012345678圖2不同麥芽泡沫蛋白差異分析從上表和圖分析可見，不同麥芽之間的泡沫蛋白相差很大，最大值和最小之間相差0.118 mg/ml ，差值的比例達(dá)到40%以上。其中加麥批次檢測的泡沫蛋白含量范圍在0.3150.395 mg/ml 之間，澳麥在0.2850.355mg/ml 之間，國麥在0.2750.375m

9、g/ml之間，從中可以看出，各批次原料之間存在著差異性，加麥的泡沫蛋白相對的會比澳麥、國麥多一些，大約是0.3mg/ml左右，而澳麥、國麥之間泡沫蛋白的差異性較小。 因此，在選擇麥芽釀造啤酒的時(shí)候，合理的不同麥芽的配比可以適當(dāng)?shù)膹浹a(bǔ)之間差異引起的啤酒泡沫穩(wěn)定性問題。2.2 釀造過程泡沫蛋白分析在整個(gè)釀造工序中，泡沫蛋白隨著蛋白的沉降與蛋白酶的降解作用逐漸減少。根據(jù)實(shí)際情況， 我們擬定生產(chǎn)過程中不同取樣點(diǎn)分析泡沫蛋白的變化情況，具體的點(diǎn)為：糖化完全時(shí)、糖化過濾后、 麥汁初沸、麥汁中沸、麥汁終沸、麥汁沉淀回旋后、麥汁冷卻后（定型麥汁），主酵階段、貯酒階段，過濾清酒、成品酒。根據(jù)具體的分析點(diǎn)，選定1

10、0.0°、 12.0° P 進(jìn)行跟蹤分析，分析結(jié)果如下。表 2糖化過程泡沫蛋白變化分析單位： mg/ml原濃（° P）糖 化 完糖化過濾麥汁初沸麥 汁 中麥汁終沸麥汁沉淀回旋定型麥汁全時(shí)后沸后10.00.3010.2870.2700.2460.2290.2020.18910.00.3120.2950.2780.2530.2370.2110.20010.00.2990.2810.2630.2400.2230.2030.18712.00.3430.3240.3110.2690.2430.2360.21812.00.3590.3280.3200.2830.2610.25

11、00.24212.00.3650.3340.3230.2760.2670.2540.24030.38100.35510）0.3310lm12/g0.30512m（0.2812白蛋0.255沫泡 0.23 0.205分析點(diǎn)03 糖化過程泡沫蛋白變化分析表 3 發(fā)酵過程泡沫蛋白變化分析單位： mg/ml原定型混發(fā) 酵發(fā)酵 2發(fā) 酵發(fā) 酵發(fā) 酵發(fā) 酵發(fā)酵 11發(fā) 酵發(fā) 酵清酒成 品濃 °合麥汁1 天天3 天5 天7 天9 天天（貯酒）14 天17 天酒P10.00.1960.1830.1650.1430.1300.1210.1110.0970.0960.0920.

12、0940.10110.00.2070.1870.1670.1450.1310.1180.1130.1010.0930.0950.0910.09212.00.2450.2340.2200.1930.1590.1420.1310.1190.1170.1050.1080.11212.00.2380.2300.2120.1870.1540.1430.1340.1170.1180.1030.1000.0970.25100.2251012）l12m0.2/gm（ 0.175白蛋0.15沫泡0.1250.1分析點(diǎn)0.07502468101214圖4發(fā)酵過程泡沫蛋白變化分析從上表2 圖 3 分析可見，在整個(gè)糖

13、化過程中，麥汁在糖化完全后到初沸階段泡沫蛋白下降了10%左右，在整個(gè)煮沸階段下降了20%左右，而到定型麥汁約又下降了10%，這主要的原因是在整個(gè)糖化階段伴隨著麥汁中蛋白的沉降，造成了泡沫蛋白的流失，因此合理的控制糖化參數(shù)， 如較高的蛋白休止溫度，短時(shí)間休止作用可以減少蛋白酶的活性，避免蛋白分解過度造成的泡沫蛋白損失，在整個(gè)煮沸階段提高異構(gòu) 酸的用量，增強(qiáng)其與泡沫蛋白的作用，改善酒體的泡沫穩(wěn)定性。從上表3 圖 4 分析可見，在整個(gè)發(fā)酵過程中，泡沫蛋白損失了50%左右，特別是在主發(fā)酵階段，4由于發(fā)酵中產(chǎn)生大量的泡沫以及在酵母回收時(shí)造成了很多泡沫蛋白的流失，同時(shí)，酵母自溶分泌的脂肪酸在一定程度上影響

14、了泡沫蛋白的表面張力，造成了泡沫蛋白的損失。因此，在對發(fā)酵工藝參數(shù)的控制上，采取低溫發(fā)酵， 適當(dāng)?shù)亩趸技訅?，可以一定程度的減少發(fā)酵產(chǎn)生的泡沫，降低泡沫蛋白的損失，同時(shí)在發(fā)酵結(jié)束后，盡快回收酵母，避免酵母自溶產(chǎn)生的影響。從上兩點(diǎn)分析可見， 在整個(gè)啤酒的釀造過程中，泡沫蛋白的損失是相當(dāng)嚴(yán)重的，我們從糖化完全到定型麥汁到過濾前進(jìn)行更為直觀的作圖分析（見下圖5，取表 2 表 3 平均值），從圖可見，泡沫蛋白的下降是呈直線趨勢，下降幅度高達(dá)100%以上，因此，在對泡沫蛋白的損失而引起泡沫穩(wěn)定性的減弱方面上，合理工藝控制和良好的麥芽質(zhì)量才是根本的解決辦法。0.3750.3560.35100.3250.

15、304120.3）l0.275m/0.25g0.233m0.225（白0.20.192蛋 0.175沫0.15泡0.1250.1050.10.0970.0750.05分析點(diǎn)0.511.522.533.5圖5 泡沫蛋白直觀下降分析2.3 泡沫蛋白與泡持性的關(guān)系分析泡持性是泡沫穩(wěn)定性主要的指標(biāo)， 泡沫蛋白在一定程度上體現(xiàn)了泡沫的穩(wěn)定性， 在不考慮二氧化碳、異 酸的影響條件下， 分析泡沫蛋白與泡持性之間的關(guān)系。 我們對一段時(shí)間來分析的兩者之間關(guān)系的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理統(tǒng)計(jì)分析，利用散布分析圖，表明兩者之間的強(qiáng)弱關(guān)系，見圖6。400S350性持泡300250200150泡沫蛋白（ mg/ml）1000.030

16、.050.070.090.110.130.15圖6泡沫蛋白與泡持性的關(guān)系從上的分析可見， 泡沫蛋白與泡持性之間存在著一定的線性關(guān)系，泡沫穩(wěn)定性隨著泡沫蛋白含量增加而提高， 在圖中存在著偏差點(diǎn)主要是因二氧化碳、異酸等因素的影響而引起的。因此， 通過二者之間的關(guān)系可以在一定程度上體現(xiàn)泡沫的穩(wěn)定性，也可以通過泡沫蛋白的變化預(yù)測啤酒的泡沫穩(wěn)定性。 2.4 高濃釀造與泡沫蛋白之間的關(guān)系分析5高濃釀造是利用高濃度的麥汁（如14.0° P、15.0° P），經(jīng)過釀造稀釋或經(jīng)稀釋釀造在稀釋，使啤酒達(dá)到生產(chǎn)所需要的合理度數(shù)的一種生產(chǎn)方法。但是，通過我們的分析實(shí)驗(yàn)表明了，其對啤酒的泡沫蛋白與泡

17、沫穩(wěn)定性有著負(fù)面的影響，甚至使啤酒的泡沫穩(wěn)定性不能達(dá)到國家規(guī)定的要求范圍，具體數(shù)據(jù)說明如下。表 4 高濃釀造過程泡沫蛋白變化分析單位： mg/ml原濃（° P）糖化完糖化過濾麥汁中麥汁沉淀回旋全時(shí)后麥汁初沸麥汁終沸后定型麥汁沸14.00.4390.4170.3900.3640.3210.3010.28714.00.4420.4150.3870.3610.3150.2990.282原定型混發(fā)酵 1發(fā)酵 2發(fā)酵 3發(fā)酵 5發(fā)酵 7發(fā)酵 9發(fā)酵 11發(fā)酵 14發(fā)酵 17濃°合麥汁天天天天天天天天天P（貯酒）14.00.2850.2730.2610.2420.2040.1830.1

18、640.1410.1320.12114.00.2830.2710.2590.2380.1970.1800.1650.1430.1340.1240.5） 0.45l0.4m/gm 0.35（0.3白蛋 0.25沫0.2泡 0.15分析點(diǎn)0.105101520圖7 高濃釀造過程泡沫蛋白變化分析從上表4、圖 7 分析可見，在整個(gè)糖化過程中，特別是在煮沸過程中，泡沫蛋白下降的幅度很大達(dá)到30%以上，而在發(fā)酵過程中，泡沫蛋白的損失量高達(dá)60%以上，主要原因是高濃度的麥汁，在整個(gè)煮沸過程中蛋白疏水物質(zhì)下降與麥汁濃度成正比，故下降的泡沫蛋白增加，同時(shí)麥汁濃度較高發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生泡沫量增加，導(dǎo)致泡沫蛋白損失量提高。

19、因此在與表2、 3 中的 10.0° P 啤酒的釀造過程相比，其泡沫蛋白的損失量明顯增多，將影響其成品酒最終的泡沫穩(wěn)定性。下對原濃釀造和高濃釀造的成品酒泡沫穩(wěn)定性和泡沫蛋白進(jìn)行分析，其中還從成品酒總蛋白質(zhì)方面進(jìn)一步說明。選擇 14.0° P 高濃釀造和10.0°P 原濃釀造，最終成品酒為10.0° P 進(jìn)行分析，結(jié)果如下。表 5高濃釀造原濃釀造泡沫蛋白與泡持性關(guān)系項(xiàng)目泡沫蛋白 mg/ml泡持性 S總蛋白 mg./l高濃釀造（10.0° P 啤酒）0.097、0.086、0.113、0.076、218、206、182、173、390、 436、

20、428、447、0.105、 0.072、 0.103194、 167393原濃釀造10.0°P 啤酒0.112、0.106、0.113、0.097、246、213、254、208、487、 472、 461、467、0.123、 0.098、0.110211、 237450通過上表 5 的分析可見，高濃釀造由于稀釋后造成了總蛋白含量的下降，影響了泡沫蛋白的含量，從而最終影響了啤酒的泡沫穩(wěn)定性。從上分析的各點(diǎn)來綜合分析，高濃釀造在降低成本、提高產(chǎn)量上體現(xiàn)現(xiàn)代啤酒釀造發(fā)展，但是，在對于啤酒的泡沫穩(wěn)定性方面產(chǎn)生了很大的影響。因此在如何利用好該技術(shù)，同時(shí)對最近幾年來麥芽的問6題，尋找合理的工藝和原料是值得釀造工作者共同研究學(xué)習(xí)的。2.5 后修飾對泡沫蛋白的影響通過在啤酒過濾過程中添加泡沫穩(wěn)定劑，達(dá)到提高最終啤酒的泡沫穩(wěn)定性，這里我們主要研究添加PGA （泡沫穩(wěn)定劑）對啤酒泡沫蛋白的影響。PGA 是由海藻中提取物精致復(fù)配而成，主要成分是海藻酸丙二醇酯， 其主要作用是增加泡沫穩(wěn)定性，同時(shí)可以降低啤酒泡沫迫害因子所造成的影響，使啤酒泡沫更加細(xì)膩，增加泡持時(shí)間和掛杯效果。在實(shí)驗(yàn)中，選擇8.0° P 啤酒添加一定梯度的PGA 分析對啤酒泡沫蛋白和泡沫穩(wěn)定性的影響，具體見表6。表 6PGA 對啤酒泡沫蛋白和泡沫穩(wěn)定性分析添加梯度ppm泡沫蛋白mg/ml泡持性S00