啤酒行业常用酶制剂综述
我国啤酒工业发展很快，已成为世界第二大啤酒生产国。随着生产规模的逐渐扩大和消费者对产品质量要求的提高，市场的竞争必然日趋激烈。在这种形势下，如何降低生产成本、缩短生产周期和提高啤酒质量对于各生产企业来说，就变得越来越重要。同时，啤酒生产上的一些因素，如麦芽的质量、麦汁的黏度和发酵度等，在不同程度上影响着啤酒的质量。如何降低生产成本、提高产量和稳定品质，减小这些不利因素的作用，正日益受到世界各国啤酒行业的重视。近些年酶学研究的发展和微生物酶制剂的开发利用，使上述问题的解决有了新的途径。正确使用酶制剂，合理利用酶生物技术，使之在啤酒生产过程中发挥出最大功效是我们每个技术人员所追求的，本文就啤酒行业酶制剂的应用问题谈一点看法。
一、常用酶制剂的种类与特性
啤酒生产过程是一个产酶、用酶及灭酶的过程，啤酒酿造中的很多工艺条件都是依据酶的特性来决定的。将现代酶技术与传统啤酒酿造技术相结合，不仅对稳定和提高啤酒质量有益，而且对降低生产成本、弥补麦芽质量缺陷、增加花色品种、增加效益都大有好处。
酶制剂种类很多，功效不一，使用在啤酒生产过程中的工序也不一样，目前啤酒生产常用酶制剂有耐高温α-淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、复合酶、α-乙酰乳酸脱羧酶、溶菌酶等。在实际生产中使用酶制剂首先要了解各种酶的作用机理、特性、底物和最终产物是什么，并要设计好应用的目的和所要达到的效果。在此将几种常用酶制剂的特性作以简要介绍。
1.α-淀粉酶
α-淀粉酶只可作用于淀粉分子内任意α-键，且从分子链的内部进行，故又称内淀粉酶，属于内切酶。在水溶液中α-淀粉酶能使淀粉分子迅速液化，产生较小分子的糊精，故也被称为液化酶。α-淀粉酶作用于直链淀粉，分解产物为6～7个葡萄糖单位的短链糊精及少量的麦芽糖和葡萄糖，糊精还可以进一步水解。按理论最终产物为87%的α-麦芽糖和13%的葡萄糖。α-淀粉酶作用于支链淀粉只能任意水解α-1，4键，但不能分解α-1，6键也不能绕过α-1，6键。作用接近α-1，6键时速度放慢，其分解产物为α-界限糊精、麦芽糖和葡萄糖。常用的α-淀粉酶有耐高温α-淀粉酶, 真菌α-淀粉酶。啤酒生产中常用的耐高温α-淀粉酶一般由地衣芽孢杆菌产生，pH在5.0～7.0内较稳定，尤以pH=6.0为佳，作用淀粉的最适温度为90℃。中温α-淀粉酶也应用到啤酒生产中。单独使用耐高温α-淀粉酶比单独使用中温α-淀粉酶麦芽糊精收率高，透光率也较大，但黏度较高，将两者结合起来使用则可互相弥补不足，得到很好的效果。
耐高温α-淀粉酶：pH最适范围：5.5～7.0；温度最适范围：90oC以上；钙离子浓度：50～70mg/kg；参考用量：0.1%。
2. 糖化酶
糖化酶又称葡萄糖淀粉酶，它能将淀粉从非还原性末端水解α-1，4-葡萄糖苷键，产生葡萄糖，也能缓解水解α-1，6-葡萄糖苷键，转化成葡萄糖。
pH最适范围：4.0～4.5；温度最适范围：58～60℃；抑制剂：大部分重金属；参考用量：50U/g。
3.普鲁兰酶
普鲁兰酶能水解淀粉和糊精中的支链α-D-1，6葡萄糖苷键生成含有α-D-1，4葡萄糖苷键的直链低聚糖。所以，该酶可以和糖化酶或者α-淀粉酶一起使用，生产高麦芽糖浆。pH最适范围：4.2～4.6；温度最适范围：55～65℃。
4.蛋白酶
蛋白酶是分解蛋白质肽键一类酶的总称，可分为内肽酶和端肽酶两类。内肽酶能切断蛋白质分子内部肽键，分解产物为小分子的多肽。端肽酶又分为羧肽酶和氨肽酶两种。此外还有一种二肽酶，它分解二肽为氨基酸。羧肽酶是从游离羧基端切断肽键，而氨肽酶则从游离氨基端切断肽键。通常说的蛋白酶多是指内肽酶，而羧肽酶、氨肽酶和二肽酶总称为肽酶或端肽酶。蛋白酶根据其最适pH不同分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶。中性蛋白酶：温度最适范围：50℃（pH 7.2）；pH最适范围：6.8～8.0（37℃）。
5. 纤维素酶
纤维素酶是有绿色木霉经深层发酵制成的液体产品，是降解纤维素，生成葡萄糖的一组酶的总称。它是由C1酶，α-1，4-葡聚糖酶（也称CX酶），α-葡聚糖苷酶组成。C1酶能在降解天然纤维素的降解过程中起主导作用；CX酶水解溶解的纤维素衍生物或者膨胀和部分降解纤维素；α-葡聚糖苷酶能水解纤维二糖和短链的纤维寡糖生成葡萄糖。温度最适范围：50～55℃；pH最适范围：4.0～5.0。
6. α-葡聚糖酶
α-葡聚糖酶是一种葡萄糖内酶，能使麦芽和大麦α-葡聚糖（1，4-α-葡聚糖，1，3-α-葡聚糖）分解为3~5个葡萄糖单位的低聚糖。该酶可使麦芽汁的粘度降低，提高过滤速度。常用的α-葡聚糖酶主要包括：内-α-葡聚糖酶、外-α-葡聚糖酶及其复合酶试剂（如B2葡聚糖酶混合酶、耐温α-葡聚糖酶复合酶等）。温度最适范围：50～60℃；pH最适范围：5.0～7.0。
7. α-乙酰乳酸脱羧酶
α-乙酰乳酸脱羧酶可催化α-乙酰乳酸分解为2，3-丁二醇。双乙酰含量是影响啤酒风味的重要因素，对啤酒质量具有决定性的影响，是品评啤酒成熟与否的主要依据。它的形成途径为：糖类→丙酮酸→α-乙酰乳酸→双乙酰。α-乙酰乳酸脱羧酶可调节双乙酰前体物质走支路代谢途径从而控制双乙酰的含量，能催化α-乙酰乳酸直接形成羟基丁酮，从而有效防止双乙酰的生成，使发酵周期大大缩短。温度最适范围：35～45℃；pH最适范围：5.0～6.5。
8. 复合酶
单一酶制剂在啤酒生产上应用时，总会有一定的局限性。而将单一酶制剂制成复合酶制剂则可弥补各个酶的缺点，得到较好的效果。如α-淀粉酶耐温不耐酸，而α-淀粉酶不耐温，两者结合起来使用则可起到互补协同作用。国外商品化的复合酶制剂较多，如丹麦NOVO公司生产的Celluclast复合酶及含α-淀粉酶和α-葡聚糖酶的Brew 2N 2zym eGP 复合酶，美国Snyder公司生产的含有α-淀粉酶、α-葡聚糖酶和蛋白酶的α-葡聚糖混合酶等复合酶制剂。我国也有一些公司和科研单位研制出了复合酶制剂，如黑曲霉F27固体曲（含有B2葡聚糖酶，A2淀粉酶和液化酶），安徽聚星公司的由芽孢杆菌得到的复合酶制剂（含有B2葡聚糖酶，A2淀粉酶和蛋白酶）。
二、正确选择酶制剂
酶制剂对底物的专一性已为世人所知，所以，为了达到某种目的而选用酶制剂用于生产时，必须针对性地选择合适的酶制剂和应用方法。、
1. 根据需要选用酶制剂
应用于啤酒生产的酶制剂有很多，由于酶的专一性而各自具有不同的作用。啤酒企业首先要明确自己用酶的目的，然后去选择能够达到目的的酶制剂。一般来说，啤酒生产厂家应结合本厂产品的风格、生产原料的质量、生产工艺的各种参数和生产成本等因素，选择适合于生产工艺和产品目的的酶制剂。
2. 选用高质量的酶制剂
酶制剂生产企业繁多，由于酶的来源、生产技术和装备水平不同而导致产品之间的质量存在差异，其中主要是酶制剂的纯度和卫生指标。一般而言，酶的纯度以高为好，卫生指标应符合联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)对酶制剂所作的规定：细菌总数5×104／ml(g)，霉菌数100个／ml(g)。使用劣质酶制剂产品会生成一些不需要的物质甚至造成污染，对啤酒的色、香、味和泡沫特性带来不利影响。
三、使用原则
1. 确定酶制剂最佳用量
酶制剂用量不是一成不变的，应根据生产实际在实验的基础上灵活调整。酶制剂用量与酶的活力有关，企业确定酶的用量首先要检测产品的酶活力是否与标识一致；然后根据生产商推荐的添加量，设计用量梯度方案进行实验，在保证作用效果的前提下选择最低的添加量。用酶量太少，达不到效果；用量过多造成浪费，甚至使酶与底物之间失去平衡，形成过度分解，在工艺和啤酒口感方面出现异常。如：在糖化过程中，糊化时应用a-淀粉酶，其用量控制在6单位／克大米就可以达到最佳效果，加量太大，容易在糖化过程中造成α、β-淀粉酶比例失调，麦汁中非还原糖含量高，造成发酵度低，最终使啤酒口感不爽，有甜腻感。
2. 发挥酶制剂的最佳效果
酶制剂使用时应注意添加细节，控制好生产过程中影响酶促反应的主要因素，如醪液浓度、酶浓度、pH值、温度、激活剂、作用时间以及生产中的工艺设备情况等，创造一个有利于酶制剂发挥最佳作用效果的外部环境，获得理想的啤酒产品质量。同时，复合酶使用时必须明确其主要功用和辅助功用，加强针对性，酶作用条件的安排应以主要酶的工艺条件为主，兼顾其他辅助酶。
3. 避免酶制剂的残留
一些酶制剂具有较高的失活条件，如木瓜蛋白酶在啤酒经过60℃杀菌后仍具有活性。若添加阶段不当，酶制剂就会残留在成品啤酒中，带来产品风味的变化。例如，为提高发酵度而在发酵环节使用液体糖化酶，由于巴氏杀菌过程无法使其失活（完全失活需2000PU以上），啤酒在保质期内会出现口味变甜的现象。
4. 辩证地看待酶制剂的应用
近年来，随着啤酒市场的激烈竞争，稳定产品质量和降低生产成本已成为企业生存的两大要点。外加酶的范围已从糖化过程的糊化阶段、糖化阶段，发展到发酵过程、清酒过滤。从一定意义上来讲，多种酶制剂的添加是现代啤酒酿造技术进步的一个重要标志，今后随着啤酒技术的不断发展，还有更多的酶制剂应用于啤酒生产。
然而我们也应看到，目前市场上产品比较混乱，很多新的酶制剂产品缺乏完整的技术标准、检验数据，产品性能介绍，缺乏相应的理论依据和实验数据。所以，对酶制剂不能盲目相信，把其看作是解决啤酒质量问题的灵丹妙药是不妥的。不论酶制剂产品的生产者还是使用者都应对其抱以严肃、科学的态度，一切以数据、实践为依据。
高品质的啤酒，只能来自优质稳定的原料，完善合理的工艺，先进的设备及管理。合理使用酶制剂只是一种辅助方法。因此，啤酒生产企业应根据本厂产品风格、生产原料及各种生产系数等有目的地选择使用酶制剂。杜丹 沈阳农业大学