导言：
大麦与麦芽是啤酒生产的主要原料，其化学成分与质量直接影响啤酒的质量。因此，在学习啤酒酿造技术时，首先必须对大麦及麦芽的化学成分及其在酿造中的作用有所了解，便于在生产实际中有目的控制工艺条件，以利于啤酒质量的提高。啤酒花作为啤酒的香料，能赋予啤酒特有的酒花香味、爽口的苦味、提高啤酒的防腐能力，同时也增强了泡持性。所以，对酒花的成分及在酿造中的作用应有一定的认识。啤酒生产时添加一定比例的辅助原料，可在降低生产成本的同时，改善麦汁组成及增强啤酒的泡持性。品质优良的啤酒与优良的水分不开，在学习酿造技术时应了解酿造啤酒对水质的要求及处理方法。
第一节 原料大麦
一、大麦的品种
大麦属于禾本科植物，学名为Hordeum sativum jessen。它共有30多个品种，可供食用、饲料用和酿造啤酒。适用于酿制啤酒的大麦品种很多，依麦粒在穗轴的排列方式、发育程度及结实性，可分为六棱、四棱和二棱大麦三种类型。其形态见图1-1-1。
1-1-1 不同品种大麦的横断面 1．六棱大麦
麦穗断面呈六角形，六行麦粒围绕一根穗轴而生，其中只有中间对称的两行籽粒发育正常，其左右四行籽粒发育迟缓，粒形不正，所以六棱大麦籽粒不够整齐，也比较小。
六棱大麦蛋白质含量相对较高，淀粉含量相对较低。近年来随着辅料用量增加，已注意六棱大麦的应用，它可制成含酶丰富的麦芽。
2．四棱大麦
四棱大麦实际也是六棱大麦，只是不像六棱大麦那样对称，有两对籽粒互为交错，麦穗断面呈四角形，看起来像在穗轴上形成四行，因而得名四棱大麦。
3．二棱大麦
二棱大麦是六棱大麦的变种，即由原生穗轴一边的三朵花，发展成居中的一朵，沿穗轴只有对称的两行籽粒，形成两行棱角，由此得名二棱大麦。二棱大麦籽粒均匀整齐，比较大，淀粉含量相对较高，蛋白质含量相对较低，是酿造啤酒的最好原料。
二、大麦的籽粒构造及其生理作用
大麦粒主要由胚、胚乳、皮层三部分组成。见图1-1-2。
图1-2 大麦粒的构造
1-麦芒 2-谷皮 3-果皮和种皮
4-腹沟 5-糊粉层 6-胚乳
7-细胞层 8-胚根 9-胚芽
10-盾状体 11-上皮层 A-腹部 B-背部
（一）胚
胚是大麦最主要的部分。由胚芽和胚根所组成，它和盾状体及上皮层位于麦粒背部的下端。其质量为大麦干物质的2%～5%。盾状体与胚乳衔接，功能是将胚乳内积累的营养物质传递给生长的胚芽。
胚是大麦的有生命力的部分，由胚中形成各种酶，渗透到胚乳中，使胚乳溶解，以供给胚芽生长的养料。-旦胚组织破坏，大麦就失去发芽能力。
（二）胚乳
胚乳与胚毗连，是胚的营养仓库，胚乳质量为大麦干物质的80%～85%。胚乳由贮藏淀粉的细胞层和贮藏脂肪的细胞层构成。贮藏淀粉的细胞层是胚乳的核心。在细胞之间的空间处由蛋白质组成的" 骨架" 支撑。外部被一层细胞壁包围，称之为糊粉层，其细胞内含有蛋白质和脂肪，但不含淀粉，靠近胚的糊粉层只有一层细胞。胚乳与胚之间还有一层空细胞称为细胞层。
胚乳是麦粒一切生物化学反应的场所。当胚还持有生命的时候，胚乳物质便能分解与转化，部分供胚作营养，部分供呼吸时消耗。
（三）皮层
由腹部的内皮和背部的外皮组成，外皮的延长部分即称麦芒，其质量为大麦干物质的7%～13%。在皮壳的里面是果皮，再里面是种皮。果皮的外表有一层蜡质层，它对赤霉酸和氧是不透性的，与大麦的休眠性质有关。种皮是一种半透性的薄膜，可渗透水却不能渗透高分子的物质，但某些离子能同水一道渗入，这对浸渍过程有一定意义。
皮壳的组成物大都是非水溶性的，硅酸、单宁和苦味物质等。这些物质对酿造有很多有害作用。但皮壳在麦汁制造时，则作为麦汁过滤层而被利用。
三、大麦的化学组成及其在酿造中的作用
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，其次是纤维素以及蛋白质、脂肪等。大麦中一般含干物质80%～88%，水分12%～20%。二棱大麦的化学组成如表1-1-1所示。
（一）水分
根据收获季节的气候情况，大麦的水分含量波动11%～20%之间，但进厂大麦的水分不宜太高，水分高于12%的大麦在贮藏中易发霉、腐烂，不仅贮藏损失大，而且会严重影响大麦的发芽力和大麦质量。新收获的大麦含水常高达20%，必须经过曝晒，或人工干燥，使水分降至12%左右，方能进仓贮藏。
（二）碳水化合物
1．淀粉
淀粉是最重要的碳水化合物，大麦淀粉含量约占总干物质质量的58%～65%，贮藏在胚乳细胞内。大麦淀粉含量愈多，大麦的可浸出物也愈多，制备麦汁时收得率也愈高。
大麦淀粉颗粒分为大颗粒淀粉(直径20～40µm) 和小颗粒淀粉（直径2～10µm ）两种。二棱大麦的小颗粒淀粉数量约占全部淀粉颗粒的90%。其质量却只占淀粉的10%左右。小颗粒淀粉的含量与大麦的蛋白质含量成正比。其外部被很密的蛋白质所包围，不易受酶的作用，如果在制麦时分解不完全，糖化时更难以分解。这种未分解的小颗粒淀粉与蛋白质、半纤维素和麦胶物质聚合在一起，使麦汁粘度增大，是造成麦汁过滤困难的一项重要因素。小颗粒淀粉含有较多的支链淀粉，因此产生较多的非发酵性糊精。
大麦淀粉在化学结构上分为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉占17%～24%，支链淀粉占76%～83%。
直链淀粉由60～2000个葡萄糖基形成α-1,4键连接螺旋形不分枝长链。分子质量为10000～500000。它易溶于温水，形成粘度不大的溶液。直链淀粉遇碘液时，碘从螺旋中间通过，与直链淀粉之间形成吸附化合物而显蓝色，其呈色反应与葡萄糖残基的聚合度有关：
支链淀粉包围着直链淀粉，除具有α-1,4键结构外，还有6.7%的α-1,6键分之结构。每个支链平均约含20个葡萄糖基。在主链上每两个支链间隔8～9个葡萄糖基，支链的数目为50～70个，相对分子质量为100～600万，需加热方能溶于水中，形成粘度较大的溶液。支链淀粉遇碘时，碘不能通过α-l ，6键结合的分支点，其末端基只有20余个葡萄糖基在外部与碘结合，故呈红色到紫红色反应。
直链淀粉在β-淀粉酶的作用下，几乎全部转化为麦芽糖。β-淀粉酶作用于支链淀粉时，除生成麦芽糖和葡萄糖外，尚生成大量糊精及异麦芽糖。糊精是淀粉水解不完全的产物，其结构与淀粉相似，只是相对分子质量较小而已。直链淀粉分子结构较松，支链淀粉则较紧，故前者易溶解。
2．纤维素
纤维素主要存在于大麦的皮壳中，是构成谷皮细胞壁的主要物质，占大麦干重的3.5%～7%。 纤维素与木质素无机盐结合在一起，不溶于水，对酶的作用有相当强的抵抗力，在水中只是吸水膨胀。当大麦发芽时，纤维素不起变化。
3．半纤维素和麦胶物质
半纤维素是胚乳细胞壁的主要构成物质，也存在于谷皮中。占麦粒质量的10%～11%，不溶于水，但易被热的稀酸和稀碱水解，产生五碳和六碳糖。发芽过程被半纤维素酶(细胞溶解酶) 分解，因而增加了麦芽的易碎性，有利于各种水解酶进入细胞内，促进胚乳的溶解。
半纤维素和麦胶物质均由β-葡聚糖和戊聚糖组成，由于β-葡聚糖和戊聚糖是两种不同结构的物质，它们对啤酒生产和质量影响也不相同。
（1）谷皮半纤维素 主要由戊聚糖和少量β-葡聚糖及糖醛组成。
（2）胚乳半纤维素 由大量β-葡聚糖（占80%～90%）和少量戊聚糖（占l0%～20%）组成。
（3）麦胶物质 麦胶物质在成分组成上与半纤维素无甚差别，只是相对分子质量较半纤维素低。 由于β-葡聚糖分子组成的不规则，因而直接影响到β-葡聚糖酶对β-葡聚糖的分解作用。作为麦胶物质中的β-葡聚糖相对分子质量较低，而易溶于温水，在麦芽汁中和啤酒生产中会产生很高的粘度。麦胶物质的含量与麦芽质量有密切关系，溶解良好的麦芽，所含β-葡聚糖等半纤维素物质得到很好的溶解；溶解较差的麦芽，β-葡聚糖等半纤维素物质分解不完全，所制出的
麦汁粘度很大，过滤困难，甚至导致啤酒的过滤困难，所酿出的酒口感不爽，但对啤酒持泡性有利。
戊聚糖由戊糖、木糖和阿拉伯糖组成，戊聚糖中主要是由1，4-D-木糖残基组成的长链，在制麦和酿造中，只有部分戊聚糖被分解，它对啤酒的生产和质量影响不大。
β-葡聚糖是半纤维素的重要组成部分，原大麦含β-葡聚糖1.5%～2.5%。如果用原大麦作糖化辅料时，大麦中未分解的β-葡聚糖增加了醪液粘度，致使过滤困难。β-葡聚糖现已受到啤酒界的普遍重视。
4．低糖
大麦中含有2%左右的糖类，其主要是蔗糖，还有少量的棉子糖、葡二果糖、麦芽糖、葡萄糖和果糖。蔗糖、棉子糖和葡二果糖主要存在于胚和糊粉层中，供胚开始萌发的呼吸消耗；葡萄糖和果糖存在于胚乳中；麦芽糖则集中在糊粉层中，那里有大量β-淀粉酶存在。所以，低糖对麦粒的生命活动有很大意义。
（三）蛋白质
大麦中的蛋白质含量及类型直接影响大麦的发芽力、酵母营养、啤酒风味啤酒的泡持性、非生物稳定性适口性等。因此选择含蛋白质适中的大麦品种对啤酒酿造具有十分重要的意义。
大麦中蛋白质含量一般在8%～14%，个别有达18%的。制造啤酒麦芽的大麦蛋白质含量需适中，一般在9%～12%之间为好。蛋白质含量太高时有如下缺点：相应淀粉含量会降低，最后影响到原料的收得率，更重要的是会形成玻璃质的硬麦；发芽过于迅速，温度不易控制，制成的麦芽会因溶解不足而使浸出物收得率降低，也会引起啤酒的混浊；蛋白质含量高易导致啤酒中杂醇油含量高。蛋白质过少，会使制成的麦汁对酵母营养缺乏，引起发酵缓慢，造成啤酒泡持性差，口味淡薄等。在大麦中往往蛋白质含量过高，所以在制造麦芽时通常是寻找低蛋白质含量的大麦品种。近年来，由于辅料比例增加，利用蛋白质质量分数在11.5%～13.5%的大麦制成高糖化力的麦芽也受到重视。
大麦中的蛋白质按其在不同的溶液中溶解性及其沉淀度区分为四大类：
1．清蛋白
清蛋白溶于水和稀中性盐溶液及酸、碱液中。在加热时，从52℃开始，能由溶液中凝固析出；麦汁煮沸中，凝固加快，与单宁结合而沉淀。大麦清蛋白分子量70000左右，约占大麦蛋白质总量的3%～4%,包括十六种组分，等电点为pH4.6～5.8左右。
2．球蛋白
球蛋白是种子的贮藏蛋白，不溶于纯水，可溶于稀中性盐类的水溶液中。溶解的球蛋白与清蛋白一样，在92℃以上部分凝固，大麦球蛋白由4种组分(α、β、γ、δ) 所组成。其分子量分别为26000，100000，166000，300000。球蛋白等电点为pH4.9～5.7，球蛋白的含量为大麦蛋白质总量的31%左右。
α-球蛋白和β-球蛋白分布在糊粉层里；γ-球蛋白分布在胚里，当发芽时它会发生最大的变化。β-球蛋白的等电点为pH4.9，在麦汁制备过程中不能完全析出沉淀，发酵过程中酒的pH 值下降时，它就会析出而引起啤酒混浊。β-球蛋白在发芽时，其相对分子质量由100000减少到30000，其裂解程度较小。β-球蛋白在麦汁煮沸时，碎裂至约原始大小的1/3左右，同时与麦汁中的单宁，尤其与酒花单宁以2:1或3:1的比例相互作用，形成不溶解的纤细聚集物。β-球蛋白含硫量为1.8%～2.0%，并以SH 基活化状态存在，具有氧化趋势。在空气氧化的情况下，β-球蛋白的氢硫基氧化成二硫化合物，形成具有-S-S-键的更难溶解的硫化物，啤酒变混浊。因此β-球蛋白是引起啤酒混浊的根源。
3．醇溶蛋白
醇溶蛋白主要存在于麦粒糊粉层里，相对分子质量为27500，等电点为pH6.5，不溶于纯水及盐溶液，溶于50%～90%的酒精溶液，也溶于酸碱。它含有大量的谷氨酸与脯氨酸，由五种组分
(α、β、γ、δ、ε) 组成，其中δ和ε组分是造成啤酒冷混浊和氧化混浊的重要成分。醇溶蛋白含量为大麦蛋白质含量的36%，是麦糟蛋白的主要构成部分。
4．谷蛋白
谷蛋白不溶于中性溶剂和乙醇，溶于碱性溶液。谷蛋白也是四种组分组成，它和醇溶蛋白是构成麦糟蛋白的主要成分，其含量为大麦蛋白质含量的29%。
（四）脂肪
大麦含2%～3%的脂肪，主要存在于糊粉层。
（五）磷酸盐
正常含量为每100g 大麦干物质含260～350mg 磷。大麦所含磷酸盐的半数为植酸钙镁，约占大麦干物质的0.9%。有机磷酸盐在发芽过程中水解，形成第一磷酸盐和大量缓冲物质，糖化时，进入麦汁中，对麦汁具有缓冲作用，对调节麦汁pH 值起很大作用。另外，磷酸盐是酵母发酵过程中不可缺少的物质，对酵母的发酵起着重要作用。
（六）无机盐
大麦中的无机盐含量为其干物质质量的2.5%～3.5%，大部分存在于谷皮、胚和糊粉层中。这些无机盐对发芽、糖化和发酵有很大影响。
（七）维生素
大麦富含维生素，集中分布在胚和糊粉层等活性组织中，常以结合状态存在。
（八）多酚物质
大麦中含有多种酚类物质，其含量只有大麦干物质质量的0.1%～0.3%，主要存在于麦皮和糊粉层中。大麦酚类物质含量与大麦品种有关，也受生长条件的影响。一般蛋白质含量愈低，多酚含量愈高。大麦中酚类物质含量虽少，却对啤酒的色泽、泡沫、风味和非生物稳定性等影响很大。
四、酿造用大麦的质量要求
酿造用大麦的质量要求为以下几个方面：
（一）感官特征
1. 纯度
大麦应很少含有杂谷、草屑、泥沙等夹杂物；应尽可能是属于同一产地、同一品种。因为只有同一产地、同一品种、同年收割的大麦其品质较一致，在制麦时能做到均匀发芽。
2. 外观和色泽
新鲜、干燥、皮壳薄而有绉纹者，色泽淡黄而有光泽，籽粒饱满，这是成熟大麦的标志；如带青绿色，则是未完全成熟；如暗灰色或微蓝色泽的则是长了霉或受过热的大麦。色泽过浅的大麦，多数是玻璃质粒或熏硫所致，不宜酿造啤酒。
3．香和味
具有新鲜的麦秆香味，放在嘴里咬尝时有淀粉味，并略带甜味者为佳。
4．皮壳特征
制麦芽用大麦皮壳的粗细度对制麦特别重要。皮薄的大麦有细密的痕纹，适于制麦芽。皮厚的大麦纹道粗糙、不明显、间隔不密；皮厚的大麦浸出率较低，同时还可能存在较多的有害物质(如鞣质和苦味物质) 。
5．麦粒形态
粒型肥短的麦粒一般谷皮含量低，廋长的麦粒谷皮含量高。粒型肥短的麦粒浸出物高，蛋白质含量低，发芽较快，易溶解。因此，粒型肥短的麦粒较适合制做麦芽。
（二）物理检验
1．千粒质量
千粒质量即为1000颗大麦籽粒的质量。千粒质量高，则浸出物高；千粒质量低，则浸出物低。我国二棱大麦的千粒质量在36～48g 之间，四棱、六棱大麦在28～40g 之间。加拿大二棱大麦的千粒质量在40～44g 之间，澳大利亚二棱大麦的千粒质量在40～45g 之间。
2．百升质量
百升质量是表示一百升大麦的质量。百升质量大的大麦籽粒比较饱满，浸出物含量也高。可根据百升质量确定大麦贮藏时仓库容积。
二棱大麦的百升质量，最轻在63kg 以上；轻的在63～65kg 以上；中等的在65～68kg 以上；重的在68～72kg 以上。我国产的二棱大麦的百升质量在68～71kg ，四棱和六棱大麦在60kg 以上。
3．形态大小和均匀度
麦粒的大小一般以腹径表示，大麦的大小和均匀度对大麦的质量有很大影响，并直接影响麦芽的整个制造过程。大麦的大小和均匀度，可用分级筛测量，其筛孔孔距分别为2.8、2.5、2.2mm 。
2.5mm 以上的麦粒占80%以上者为佳，称优级大麦；占75%以上者，质量次之，称一级大麦；70%以上者，称为二级大麦；2.2mm 以下的大麦，蛋白质含量高，浸出物含量低，适于用作饲料。
4．胚乳的状态
麦粒的胚乳状态可分为粉质粒，玻璃质粒、半玻璃质粒。
粉质粒麦粒的胚乳状态（断面）呈软质白色；玻璃质粒断面呈透明有光泽；部分透明、部分白色粉质的称半玻璃质粒。玻璃粒又分成暂时和永久两种：暂时玻璃粒，在大麦浸渍24h 后缓慢干燥，玻璃粒就消失，变成粉质粒，并不影响大麦品质。永久性玻璃粒在发芽时难于溶解，麦汁滤清困难；糖化时收得率低，而且一般永久性玻璃粒蛋白质含量也高于粉质粒，溶解困难，只能制成一种坚硬的浸出率低麦芽，导致麦汁过滤困难，故不适合制作麦芽。粉状粒应在80%以上的大麦是优良大麦。啤酒酿造要求大麦粉状粒应在80%以上，且越多越好。
5．发芽力和发芽率
大麦在发芽时，其中原有的酶才能活化和生成各种酶，才能使大麦中大分子物质适度物质溶解，转变成麦芽。发芽力是大麦最重要的特性之一。
发芽力是大麦在适宜条件下发芽三天后，发芽麦粒占总麦粒的百分数。发芽力表示大麦发芽的均匀性。
发芽率是大麦在适宜条件下发芽五天后，发芽麦粒占总麦粒的百分数。发芽率表示大麦发芽的能力。
啤酒酿造中，要求大麦的发芽力不低于85%，发芽率不低于90%。但对优级大麦而言，发芽力应不低于95%，发芽率不低于97%。两者的差距由大麦的休眠期所决定，当大麦经过休眠期后，二者的数值应非常接近。
（三）化学检验
1．水分
一般水分应在12%～13%内。大麦含水分高者易霉烂，过低不利于大麦的生理性能。
2．淀粉含量和浸出物含量
淀粉含量应在60%～65%以上，淀粉高，则浸出物高，蛋白质含量则越少。大麦的浸出物含量按干物质计，一般为72%～80%。大麦淀粉含量与浸出物含量之间的差额平均为14.5%。因此，从浸出物含量可大致换算出该大麦的淀粉含量。
3．蛋白质
大麦中含氮物质以粗蛋白质含量表示，它是大麦成分的主要组成部分。大麦中蛋白质含量一般要求为9%～13%，以10%～12%(以干物质计) 为佳。蛋白质含量丰富，会使浸出率下降；在工艺操作上，发芽过于猛烈，难溶解；在酿造中也容易引起混浊，降低了啤酒的非生物稳定性。
4．其它
生产浅色麦芽时，还需注意大麦的色泽，不宜采用底色过深的大麦。另外，大麦的夹杂粒应小于2.0%，优级小于1.0%。破损率小于1.5%，优级小于0.5%。水敏感性在10～25%，优级应在10%以下。