上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称：生物技术与人类课程号：B1906班级号：F1515005 姓名： 施顾耘学号：515111910177专业： 食品科学与工程 课程小论文 酶制剂在酒类中的应用 施顾耘 (上海交通大学农业与生物学院，上海200240) 摘要：酶是一类具有生物催化功能的高分子物质，作为催化剂，本身在反应过程 中不被消耗，也不影响反应的化学平衡，但能改变反应的速率。酶制剂是指从生 物中提取的具有酶特性的一类物质，酶制剂的主要作用是催化食品加工过程中各 种化学反应，改进食品加工方法。本文详细介绍了啤酒和白酒生产过程中酶制剂 的使用和其应用原理以及酶制剂对酒的品质的影响。 关键字：酶制剂：酿酒；啤酒；白酒；生物技术 Application of Enzyme Preparation in Liquor Shi G.Y (School of Agriculture and Biology,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240, China) Abstract:Enzymes are a kind of macromolecular substances with biocatalytic function. As a catalyst,they are not consumed by themselves in the reaction process and do not affect the chemical balance of the reaction,but they can change the reaction rate. Enzyme preparation refers to a class of substances with enzyme properties extracted from organisms.The main role of enzyme preparations is to catalyze various chemical reactions during food processing and improve food processing methods.This article describes in detail the use of enzyme preparations in the production of beer and liquor, and the influence of the quality Key word:Enzyme;Brewing ;beer;Liquor;Biotechnology
上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称： 生物技术与人类 课程号： BI906 班级号： F1515005 姓名： 施顾耘 学号： 515111910177 专业： 食品科学与工程 课程小论文 酶制剂在酒类中的应用 施顾耘 (上海交通大学农业与生物学院，上海 200240) 摘要：酶是一类具有生物催化功能的高分子物质，作为催化剂，本身在反应过程 中不被消耗，也不影响反应的化学平衡，但能改变反应的速率。酶制剂是指从生 物中提取的具有酶特性的一类物质，酶制剂的主要作用是催化食品加工过程中各 种化学反应，改进食品加工方法。本文详细介绍了啤酒和白酒生产过程中酶制剂 的使用和其应用原理以及酶制剂对酒的品质的影响。 关键字：酶制剂;酿酒;啤酒;白酒;生物技术 Application of Enzyme Preparation in Liquor Shi G.Y (School of Agriculture and Biology, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China) Abstract：Enzymes are a kind of macromolecular substances with biocatalytic function. As a catalyst, they are not consumed by themselves in the reaction process and do not affect the chemical balance of the reaction, but they can change the reaction rate. Enzyme preparation refers to a class of substances with enzyme properties extracted from organisms. The main role of enzyme preparations is to catalyze various chemical reactions during food processing and improve food processing methods. This article describes in detail the use of enzyme preparations in the production of beer and liquor, and the influence of the quality. Key word: Enzyme ;Brewing ;beer ;Liquor ;Biotechnology
1绪论 酶是一种由活细胞产生的生物催化剂，是一种蛋白质，在生物体的新陈代谢 中起着非常重要的作用，它参与生物体大部分的化学反应，使新陈代谢有秩序的 进行下去。根据国际生物化学联合会对酶的分类，可分为氧化还原、转移、水解、 裂合、异构和合成酶六大类。酶制剂是应用一定的方法，将酶从细胞中提取出来， 加工成一定规格的制剂。酶制剂有对基质作用专一、反应温和、副产物少等优点， 用于酿造啤酒、葡萄酒等，能提高出酒率、生产效率，产品风味与质量也明显提 高。 2酶制剂在白酒酿造中的应用 白酒，是以粮食谷物为原料，以酒曲为糖化剂，及酒母为发酵剂，经蒸煮、 糖化、发酵、蒸馏而制成的蒸馏酒。白酒根据糖化剂的种类不同，可以分为大曲 酒、小曲酒和麸曲酒。传统的白酒的固态发酵法生产工艺为将原料粉碎，进行拌 料，然后通过蒸煮使淀粉糊化。蒸熟的原料迅速冷却到微生物适宜生长的温度 (30℃左右)，加入酒曲和酒母，进行糖化发酵。接着入窖发酵后得到酒醅。最后， 通过蒸酒把醅中的酒精、水、高级醇、酸类等有效成分蒸发为蒸汽，再经冷却即 可得到白酒。但是，这种利用酒曲和酒母进行生产白酒的方法，耗粮高、原料出 酒率低，生产周期长。所以，随着现代生物技术的进步，利用酒精活性干酵母和 糖化酶来生产就得到了推广和应用。 2.1酸性蛋白酶的选择 采用酒精活性干酵母和糖化酶来生产白酒的这种方法，由于大幅度减曲会造 成酒体寡淡。这时，可以选择在糖化过程中，加入酸性蛋白酶。酸性蛋白酶能在 酿酒的酸性环境中，通过对原料中蛋白质的水解，不仅可以促进微生物生长及酶 的形成，而且可以形成白酒风味物质，从而使酒体丰满醇厚，对巩固和完善酒精 活性干酵母和糖化酶技术具有积极意义。 2.2酸性蛋白酶的添加方法和注意事项 (1)酸性蛋白酶添加的最适pH为3.0，pH在2-5之间稳定，当pH升高时，酶 活会明显降低。 (2)酸性蛋白酶添加的最适合作用温度为55℃，低于55℃时稳定：温度超过 60℃，酶活力急剧下降。 (3)酸性蛋白酶要添加适合的量，由于添加酸性蛋白酶后发酵失重有所增加， 而酒精度有所上升，所以添加酸性蛋白酶可有效提高原料淀粉利用。但是，在蛋
1 绪论 酶是一种由活细胞产生的生物催化剂，是一种蛋白质，在生物体的新陈代谢 中起着非常重要的作用，它参与生物体大部分的化学反应，使新陈代谢有秩序的 进行下去。根据国际生物化学联合会对酶的分类，可分为氧化还原、转移、水解、 裂合、异构和合成酶六大类。酶制剂是应用一定的方法，将酶从细胞中提取出来， 加工成一定规格的制剂。酶制剂有对基质作用专一、反应温和、副产物少等优点， 用于酿造啤酒、葡萄酒等，能提高出酒率、生产效率，产品风味与质量也明显提 高。 2 酶制剂在白酒酿造中的应用 白酒，是以粮食谷物为原料，以酒曲为糖化剂，及酒母为发酵剂，经蒸煮、 糖化、发酵、蒸馏而制成的蒸馏酒。白酒根据糖化剂的种类不同，可以分为大曲 酒、小曲酒和麸曲酒。传统的白酒的固态发酵法生产工艺为将原料粉碎，进行拌 料，然后通过蒸煮使淀粉糊化。蒸熟的原料迅速冷却到微生物适宜生长的温度 （30℃左右），加入酒曲和酒母，进行糖化发酵。接着入窖发酵后得到酒醅。最后， 通过蒸酒把醅中的酒精、水、高级醇、酸类等有效成分蒸发为蒸汽，再经冷却即 可得到白酒。但是，这种利用酒曲和酒母进行生产白酒的方法，耗粮高、原料出 酒率低，生产周期长。所以，随着现代生物技术的进步，利用酒精活性干酵母和 糖化酶来生产就得到了推广和应用。 2.1 酸性蛋白酶的选择 采用酒精活性干酵母和糖化酶来生产白酒的这种方法，由于大幅度减曲会造 成酒体寡淡。这时，可以选择在糖化过程中，加入酸性蛋白酶。酸性蛋白酶能在 酿酒的酸性环境中，通过对原料中蛋白质的水解，不仅可以促进微生物生长及酶 的形成，而且可以形成白酒风味物质，从而使酒体丰满醇厚，对巩固和完善酒精 活性干酵母和糖化酶技术具有积极意义。 2.2 酸性蛋白酶的添加方法和注意事项 （1）酸性蛋白酶添加的最适 pH 为 3.0，pH 在 2-5 之间稳定，当 pH 升高时，酶 活会明显降低。 （2）酸性蛋白酶添加的最适合作用温度为 55℃，低于 55℃时稳定；温度超过 60℃，酶活力急剧下降。 （3）酸性蛋白酶要添加适合的量，由于添加酸性蛋白酶后发酵失重有所增加， 而酒精度有所上升，所以添加酸性蛋白酶可有效提高原料淀粉利用。但是，在蛋
白质水解过程中，同样产生副产物杂醇油、甘油等，杂醇油的碳链比乙醇高，沸 点也比乙醇高，在人体内氧化分解慢，所以毒性比乙醇高。因此，白酒的杂醇油 不能过高，否则带有较重的苦涩味。如果缺少杂醇油，则使酒的味道淡薄。故醇 与酯的比例非常重要。一般认为醇与酯的比例应小于1。试验证明，酸：酯：醇 (高级醇)=1：2：1.5较为更适宜，可以改善了基础酒的后苦味，使酒体绵甜柔 软。所以，酸性蛋白酶添加量也不能过多，最适酸性蛋白酶添加量为2U/g原料。 2.3酸性蛋白酶的作用 酸性蛋白酶有以下4个作用： (1)增加有机氮源氨基酸，促进酵母菌生长繁殖，缩短发酵时间 同时能丰富了酒酯的氮源，使酒中杂醇油含量得到控制，改善了基础酒的后苦味， 使酒体绵甜柔软。 (2)氨基酸可以转化成糖。 蛋白质在蛋白酶的作用下，水解生成小分子的蛋白胨、肽和各种氨基酸的反应。 这些水解产物，一部分被酵母细胞吸收合成菌体，另一部分则发酵生成了酒精和 二氧化碳。这两个作用，都可以提高原料的出酒率。添加酸性蛋白酶使原料出酒 率提高2-4个百分点。 (3)氨基酸提供生香前体物质和风味物质 白酒香味成分一般由醇类、酯类、酸类、醛酮类化合物、芳香族化合物等组成， 氨基酸可以经过不同微生物及酶的代谢，生成多种香味物质，从而使酒体丰满醇 厚。 (4)破坏原料颗粒之间包膜结构，提高原料出酒率 淀粉质原料中的蛋白质对淀粉具有一定包裹作用，阻碍了糖化酶对淀粉的完全水 解，加入酸性蛋白酶后，可以破坏破坏原料颗粒之间包膜结构，提高原料出酒率。 3酶制剂在啤酒酿造中的应用 啤酒是以大麦为主料，以大米等淀粉质原料为辅料，麦芽及辅料经糖化发酵 而成的酒精饮料。啤酒生产时，淀粉质原料不能直接被微生物利用，需水解成可 发酵性的小分子。大麦发芽成麦芽后，会产生各种水解酶类。借助麦芽自身产生 的各种水解酶，将麦芽及辅料中的淀粉和蛋白质等高分子化合物分解成可溶性小 分子，如糖类、糊精、氨基酸、短肽等。啤酒生产中添加辅料，可降低生产成本， 提高麦汁收率，调整麦汁成分稳定及改善啤酒风味。 3.1酶制剂的选择
白质水解过程中，同样产生副产物杂醇油、甘油等，杂醇油的碳链比乙醇高，沸 点也比乙醇高，在人体内氧化分解慢，所以毒性比乙醇高。因此，白酒的杂醇油 不能过高，否则带有较重的苦涩味。如果缺少杂醇油，则使酒的味道淡薄。故醇 与酯的比例非常重要。一般认为醇与酯的比例应小于 1。 试验证明，酸：酯：醇 （高级醇）=1：2：1.5 较为更适宜，可以改善了基础酒的后苦味，使酒体绵甜柔 软。所以，酸性蛋白酶添加量也不能过多，最适酸性蛋白酶添加量为 2 U/g 原料。 2.3 酸性蛋白酶的作用 酸性蛋白酶有以下 4 个作用： （1）增加有机氮源氨基酸，促进酵母菌生长繁殖，缩短发酵时间 同时能丰富了酒酯的氮源，使酒中杂醇油含量得到控制，改善了基础酒的后苦味， 使酒体绵甜柔软。 （2）氨基酸可以转化成糖。 蛋白质在蛋白酶的作用下，水解生成小分子的蛋白胨、肽和各种氨基酸的反应。 这些水解产物，一部分被酵母细胞吸收合成菌体，另一部分则发酵生成了酒精和 二氧化碳。这两个作用，都可以提高原料的出酒率。添加酸性蛋白酶使原料出酒 率提高 2-4 个百分点。 （3）氨基酸提供生香前体物质和风味物质 白酒香味成分一般由醇类、酯类、酸类、醛酮类化合物、芳香族化合物等组成， 氨基酸可以经过不同微生物及酶的代谢，生成多种香味物质，从而使酒体丰满醇 厚。 （4）破坏原料颗粒之间包膜结构，提高原料出酒率 淀粉质原料中的蛋白质对淀粉具有一定包裹作用，阻碍了糖化酶对淀粉的完全水 解，加入酸性蛋白酶后，可以破坏破坏原料颗粒之间包膜结构，提高原料出酒率。 3 酶制剂在啤酒酿造中的应用 啤酒是以大麦为主料，以大米等淀粉质原料为辅料，麦芽及辅料经糖化发酵 而成的酒精饮料。啤酒生产时，淀粉质原料不能直接被微生物利用，需水解成可 发酵性的小分子。大麦发芽成麦芽后，会产生各种水解酶类。借助麦芽自身产生 的各种水解酶，将麦芽及辅料中的淀粉和蛋白质等高分子化合物分解成可溶性小 分子，如糖类、糊精、氨基酸、短肽等。啤酒生产中添加辅料，可降低生产成本， 提高麦汁收率，调整麦汁成分稳定及改善啤酒风味。 3.1 酶制剂的选择
啤酒是最早用酶的酿造产品之一。在啤酒酿造的过程中使用了多种酶制剂如 耐高温α-淀粉酶、B-葡聚糖酶、木聚糖酶、啤酒复合酶、小麦水解酶、过滤复 合酶、B-淀粉酶、多酚氧化酶等等，下面着重介绍其中三种酶制剂的运用。 3.1.1B-葡聚糖酶 能有效分解葡聚糖、木聚糖及相关碳水化合物，在糖化锅添加，用于降低麦 汁粘度，加快过滤速率，可大幅度提高单批清酒过滤量。同时提高麦汁的转化率， 消除由葡聚糖引起的成品“冷混浊”现象，在啤酒生产中使用，可提高清酒膜过滤 的速率和延长膜的寿命。产品具有耐酸（适用pH:3.5-6.5)、耐热（适用度：40℃ -75℃)的特性。 3.1.2淀粉酶 啤酒生产过程中经常出现糖化麦汁麦芽糖含量普遍偏低，造成发酵后期不降 糖，致使发酵度偏低，浑浊加大，过滤困难的现象，影响产量、质量。真菌淀 粉酶能水解直链淀粉和支链淀粉中的葡萄糖苷键，将未分解的部分淀粉和糊精 分解成低聚糖、麦芽糖，从而弥补了由于麦汁组成不佳带来的缺陷，提高了成 品酒的发酵度，解决了酒精度低的问题，降低了浑浊度，提高了成品酒的质量。 3.1.3a-乙酰乳酸脱羧酶 α-乙酰乳酸脱羧酶可促使α-乙酰乳酸直接快速生成乙偶姻，避免了原本的 中间产物丁二酮的生成，从而大大减少了双乙酰的数量及双乙酰的还原时间，可 以加快啤酒的成熟过程，提高啤酒的风味质量。避免和减少双乙酰的生成，保证 风味。具有改善麦汁组成份、加快发酵速度和稳定产品质量，延长货架保存期的 作用。 3.2酶制剂对啤酒的作用 (1)提高原料利用率和发酵度 酶制剂在啤酒中应用很大程度上是在提高原料的利用率，这是个综合性指标， 反映了酶制剂综合复合作用。 (2)提高酒体稳定性 啤酒混浊由多酚聚合物引起，氧是啤酒混浊母体形成与结合的促成因素。啤 酒生产中多酚氧化生成挥发性羧基化合物使啤酒风味老化，氧化作用可加深啤酒 色泽或使之变为暗红色。在普通啤酒中加入葡萄糖氧化酶可除去啤酒中溶解氧和 瓶颈氧，防止啤酒的氧化变质，对啤酒起抗氧化、保鲜、防褐变作用，同时改善 啤酒口味，提高啤酒澄清度与风味稳定性，延长保存期
啤酒是最早用酶的酿造产品之一。在啤酒酿造的过程中使用了多种酶制剂如 耐高温α-淀粉酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶、啤酒复合酶、小麦水解酶、过滤复 合酶、β-淀粉酶、多酚氧化酶等等，下面着重介绍其中三种酶制剂的运用。 3.1.1β-葡聚糖酶 能有效分解葡聚糖、木聚糖及相关碳水化合物，在糖化锅添加，用于降低麦 汁粘度，加快过滤速率，可大幅度提高单批清酒过滤量。同时提高麦汁的转化率， 消除由葡聚糖引起的成品“冷混浊"现象，在啤酒生产中使用，可提高清酒膜过滤 的速率和延长膜的寿命。产品具有耐酸(适用 pH：3.5-6.5)、耐热(适用度：40℃ -75℃)的特性。 3.1.2 淀粉酶 啤酒生产过程中经常出现糖化麦汁麦芽糖含 量普遍偏低，造成发酵后期不降 糖，致使发酵度 偏低，浑浊加大，过滤困难的现象，影响产量、 质量。真菌淀 粉酶 能水解直链淀粉和支链淀粉中的葡萄糖苷键，将 未分解的部分淀粉和糊精 分解成低聚糖、麦芽 糖，从而弥补了由于麦汁组成不佳带来的缺陷， 提高了成 品酒的发酵度，解决了酒精度低的问 题，降低了浑浊度，提高了成品酒的质量。 3.1.3α-乙酰乳酸脱羧酶 α-乙酰乳酸脱羧酶可促使α-乙酰乳酸直接快速生成乙偶姻，避免了原本的 中间产物丁二酮的生成，从而大大减少了双乙酰的数量及双乙酰的还原时间，可 以加快啤酒的成熟过程，提高啤酒的风味质量。避免和减少双乙酰的生成，保证 风味。具有改善麦汁组成份、加快发酵速度和稳定产品质量，延长货架保存期的 作用。 3.2 酶制剂对啤酒的作用 （1）提高原料利用率和发酵度 酶制剂在啤酒中应用很大程度上是在提高原料的利用率，这是个综合性指标， 反映了酶制剂综合复合作用。 （2）提高酒体稳定性 啤酒混浊由多酚聚合物引起，氧是啤酒混浊母体形成与结合的促成因素。啤 酒生产中多酚氧化生成挥发性羧基化合物使啤酒风味老化，氧化作用可加深啤酒 色泽或使之变为暗红色。在普通啤酒中加入葡萄糖氧化酶可除去啤酒中溶解氧和 瓶颈氧，防止啤酒的氧化变质，对啤酒起抗氧化、保鲜、防褐变作用，同时改善 啤酒口味，提高啤酒澄清度与风味稳定性，延长保存期
(3)缩短啤酒发酵周期 啤酒酿造发酵初期，酵母在发酵过程中生成α-乙酰乳酸，渐渐转换成双乙酰， 双乙酰再转换成无味无臭的乙偶姻。在啤酒长期成熟中，α-乙酰乳酸能完全转变 成乙偶姻。如在啤酒发酵初期添加α-乙酰乳酸脱羧酶能迅速将ā-乙酰乳酸转换 为乙偶姻，缩短啤酒成熟期。 4酶制剂的存在问题与发展前景 酶作为高效生物催化剂在酒类的酿造中发挥着重要的作用。酶的使用不仅增 加了酒的理化性质的稳定性，而且大大改善了酒的香气和色泽，提高了酒的质量。 但是酶制剂还具有着产品结构不合理，技术含量低、应用的深度和广度不够、行 业和企业的规模小而分散，市场调控能力弱以及安全性的问题。需要我们做出对 策。 首先是调整产业结构，走集约化、规模化经营之路。增强我国酶制剂工业整 体竞争能力。然后是尽快调整产品结构，努力提高产品质量。最后要强调技术创 新，培养出行业的人才。 酶制剂产业是当今中国最具发展潜力的新兴产业之一，相信随着酶制剂的广 泛应用及发酵技术的不断创新，新型的酶制剂及酶应用的新工艺在酒工业上将有 更为广阔的应用前景，进而推动酒工业的不断发展。 5参考文献 [1]孔硕，余铭，袁唯.酶制剂在啤酒品质改良中的应用[J刀.食品研究与开发， 2006,27(11):202-204. [2]张晓静，李利红，尹士海，杜晓丽.我国酶制剂工业发展现状、问题及对策[J] 郑州牧业工程高等专科学校学报，2003,23(4)：266-267. [3]孙金旭.糖化酶用量对酱香型白酒杂油醇的影响研究[J].现代食品科 技，2013,01：73-76 [4]顾国贤，等.酿造酒工艺学.中国轻工业出版社，1996,12,307一317、327一336. [5]凌建华，吴建字，等.国a一乙酰乳酸脱羧酶在啤酒生产中的应用[J].江苏调味 副食品，2001，(68)：14一15 [5]宋宇.酶制剂在白酒生产中的应用[J].赤峰学院学报，2006(1)：76-77
（3）缩短啤酒发酵周期 啤酒酿造发酵初期，酵母在发酵过程中生成α-乙酰乳酸，渐渐转换成双乙酰， 双乙酰再转换成无味无臭的乙偶姻。在啤酒长期成熟中，α-乙酰乳酸能完全转变 成乙偶姻。如在啤酒发酵初期添加α-乙酰乳酸脱羧酶能迅速将α-乙酰乳酸转换 为乙偶姻，缩短啤酒成熟期。 4 酶制剂的存在问题与发展前景 酶作为高效生物催化剂在酒类的酿造中发挥着重要的作用。酶的使用不仅增 加了酒的理化性质的稳定性，而且大大改善了酒的香气和色泽，提高了酒的质量。 但是酶制剂还具有着产品结构不合理，技术含量低、应用的深度和广度不够、行 业和企业的规模小而分散，市场调控能力弱以及安全性的问题。需要我们做出对 策。 首先是调整产业结构，走集约化、规模化经营之路。增强我国酶制剂工业整 体竞争能力。然后是尽快调整产品结构，努力提高产品质量。最后要强调技术创 新，培养出行业的人才。 酶制剂产业是当今中国最具发展潜力的新兴产业之一， 相信随着酶制剂的广 泛应用及发酵技术的不断创新，新型的酶制剂及酶应用的新工艺在酒工业上将有 更为广阔的应用前景，进而推动酒工业的不断发展。 5 参考文献 [1]孔硕,余铭,袁唯.酶制剂在啤酒品质改良中的应用[J]．食品研究与开发， 2006 , 27 (11) :202-204. [2]张晓静,李利红,尹士海,杜晓丽. 我国酶制剂工业发展现状、问题及对策[J]. 郑州牧业工程高等专科学校学报, 2003,23 (4) :266-267. [3]孙金旭.糖化酶用量对酱香型白酒杂油醇的影响研究[J]. 现代食品科 技,2013,01:73-76. [4]顾国贤,等.酿造酒工艺学.中国轻工业出版社,1996,12,307—317、327—336. [5]凌建华,吴建字,等.国 a 一乙酰乳酸脱羧酶在啤酒生产中的应用[J]．江苏调味 副食品，2001，(68)：14 一 15. [5]宋宇. 酶制剂在白酒生产中的应用[J]. 赤峰学院学报, 2006 (1) :76-77