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本文就啤酒釀造主要原料麥芽和大米等輔料在糖化過程中產(chǎn)生的啤酒糟，作為除牛以外家畜的植物性飼料和養(yǎng)魚用魚粉的代用蛋白源等具有廣泛用途的高附加值新原料—麥芽蛋白的制造方法進(jìn)行了介紹，并對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)和安全作了評(píng)價(jià)。

    麥芽蛋白的開發(fā)： 1 、不僅可以降低啤酒生產(chǎn)中副產(chǎn)物處理的費(fèi)用； 2 、還是解決糧食問題非常有益的技術(shù)。

一、前言

   啤酒生產(chǎn)過程中，最大量的副產(chǎn)物是啤酒糟，它一直作為牛的糟糠類飼料使用（屬于米糠、麩皮、淀粉粕、豆渣等范疇），由于纖維素是最大量的成分，所以在日本只作為對(duì)纖維素具有一定消化能力的反芻動(dòng)物牛的飼料，出售的形式有濕糟（水分低于 80% ）、脫水糟（含水分約 65% ）和干燥糟（含水分小于 10% ）。

   可是，從幾年前開始，由于市郊制奶酪業(yè)和養(yǎng)牛業(yè)的衰退，加上日元升值，對(duì)進(jìn)口飼料比較便宜感的喪失等諸多原因，啤酒糟的銷售量減少，因此目前啤酒企業(yè)需要花費(fèi)很大的費(fèi)用來處理啤酒糟。

   啤酒糟按啤酒產(chǎn)量成比例地生產(chǎn)，日本每年生產(chǎn)啤酒糟約 20 萬噸（干重），啤酒生產(chǎn)不斷擴(kuò)大，仍采用過去一貫利用的方法，啤酒糟的市場(chǎng)則日益趨向縮小。

   根據(jù)這樣狀況，開發(fā)把啤酒糟變?yōu)槟転榕Ｒ酝饧倚�、養(yǎng)魚和人類利用，具有廣泛用途和高附加值新原料的技術(shù)將成為主要課題。

   筆者等開發(fā)了從啤酒糟分離麥芽蛋白（英語名暫稱 MPF,Malt Protein Flour) 的工藝（在日本、美國和歐洲已取得專利權(quán)），在過去三年間，進(jìn)行了小規(guī)模的中試，現(xiàn)就其制造方法、產(chǎn)品的品質(zhì)評(píng)價(jià)介紹如下

二、啤酒糟的生成

（ 1 ）啤酒釀造和啤酒糟的生成

  啤酒的主原料是大麥麥芽，而且，通常配以未發(fā)芽的輔料（米、玉米、淀粉），這些原料在糖化過程中，被麥芽中的酶分解成小分子水溶性物質(zhì)，然后，些水溶性物質(zhì)通過麥芽的皮殼過濾出來，透明的液體稱之麥汁，而以可作為濾材的皮殼為主的不溶性殘?jiān)鼊t稱之為啤酒糟。

（ 2 ）糖化過程中的物料平衡

   啤酒生產(chǎn)量與啤酒糟生成量之間的比例，按干物質(zhì)計(jì)為：啤酒（原料）：啤酒糟 =4 ： 1 （重量比），在啤酒釀造中，常按此比例生成啤酒糟。

   觀其成分，原料中最大的成分是淀粉，約占 76% ，幾乎全部轉(zhuǎn)移到麥汁之中，而原料中約 9% 的蛋白質(zhì)， 1/3 強(qiáng)轉(zhuǎn)移到麥汁中。 2/3 弱保留在啤酒糟中，轉(zhuǎn)移到麥汁中的是游離氨基酸和小分子肽，大分子的蛋白質(zhì)則留在啤酒糟中，糖化工藝過程可以看作是大分子蛋白質(zhì)有選擇的濃縮到啤酒糟中，纖維和脂肪大致全部保留在啤酒糟中。

啤酒糟的組成成分見表 1

表一 啤酒糟和麥芽蛋白的組成成分（干重）（ DM% ） 本文就啤酒釀造主要原料麥芽和大米等輔料在糖化過程中產(chǎn)生的啤酒糟，作為除牛以外家畜的植物性飼料和養(yǎng)魚用魚粉的代用蛋白源等具有廣泛用途的高附加值新原料—麥芽蛋白的制造方法進(jìn)行了介紹，并對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)和安全作了評(píng)價(jià)。

    麥芽蛋白的開發(fā)： 1 、不僅可以降低啤酒生產(chǎn)中副產(chǎn)物處理的費(fèi)用； 2 、還是解決糧食問題非常有益的技術(shù)。

一、前言

   啤酒生產(chǎn)過程中，最大量的副產(chǎn)物是啤酒糟，它一直作為牛的糟糠類飼料使用（屬于米糠、麩皮、淀粉粕、豆渣等范疇），由于纖維素是最大量的成分，所以在日本只作為對(duì)纖維素具有一定消化能力的反芻動(dòng)物牛的飼料，出售的形式有濕糟（水分低于 80% ）、脫水糟（含水分約 65% ）和干燥糟（含水分小于 10% ）。

 

   可是，從幾年前開始，由于市郊制奶酪業(yè)和養(yǎng)牛業(yè)的衰退，加上日元升值，對(duì)進(jìn)口飼料比較便宜感的喪失等諸多原因，啤酒糟的銷售量減少，因此目前啤酒企業(yè)需要花費(fèi)很大的費(fèi)用來處理啤酒糟。

   啤酒糟按啤酒產(chǎn)量成比例地生產(chǎn)，日本每年生產(chǎn)啤酒糟約 20 萬噸（干重），啤酒生產(chǎn)不斷擴(kuò)大，仍采用過去一貫利用的方法，啤酒糟的市場(chǎng)則日益趨向縮小。

   根據(jù)這樣狀況，開發(fā)把啤酒糟變?yōu)槟転榕Ｒ酝饧倚�、養(yǎng)魚和人類利用，具有廣泛用途和高附加值新原料的技術(shù)將成為主要課題。

   筆者等開發(fā)了從啤酒糟分離麥芽蛋白（英語名暫稱 MPF,Malt Protein Flour) 的工藝（在日本、美國和歐洲已取得專利權(quán)），在過去三年間，進(jìn)行了小規(guī)模的中試，現(xiàn)就其制造方法、產(chǎn)品的品質(zhì)評(píng)價(jià)介紹如下

二、啤酒糟的生成

（ 1 ）啤酒釀造和啤酒糟的生成

  啤酒的主原料是大麥麥芽，而且，通常配以未發(fā)芽的輔料（米、玉米、淀粉），這些原料在糖化過程中，被麥芽中的酶分解成小分子水溶性物質(zhì)，然后，些水溶性物質(zhì)通過麥芽的皮殼過濾出來，透明的液體稱之麥汁，而以可作為濾材的皮殼為主的不溶性殘?jiān)鼊t稱之為啤酒糟。

（ 2 ）糖化過程中的物料平衡

   啤酒生產(chǎn)量與啤酒糟生成量之間的比例，按干物質(zhì)計(jì)為：啤酒（原料）：啤酒糟 =4 ： 1 （重量比），在啤酒釀造中，常按此比例生成啤酒糟。

   觀其成分，原料中最大的成分是淀粉，約占 76% ，幾乎全部轉(zhuǎn)移到麥汁之中，而原料中約 9% 的蛋白質(zhì)， 1/3 強(qiáng)轉(zhuǎn)移到麥汁中。 2/3 弱保留在啤酒糟中，轉(zhuǎn)移到麥汁中的是游離氨基酸和小分子肽，大分子的蛋白質(zhì)則留在啤酒糟中，糖化工藝過程可以看作是大分子蛋白質(zhì)有選擇的濃縮到啤酒糟中，纖維和脂肪大致全部保留在啤酒糟中。

啤酒糟的組成成分見表 1

表一 啤酒糟和麥芽蛋白的組成成分（干重）（ DM% ）

蛋白質(zhì)=氮（N，%）×6.25

   大約在六年前，就對(duì)未轉(zhuǎn)移到麥汁，而被濃縮到啤酒糟的成分，特別是以蛋白質(zhì)為主要成分的新原料的開發(fā)開始了實(shí)驗(yàn)規(guī)模的研究。

三、麥芽蛋白的制造 

（1）啤酒糟顆粒的細(xì)微構(gòu)造（圖略）

   大麥發(fā)芽后麥芽顆粒的縱截面（圖略），糖化工藝過程中所轉(zhuǎn)移到麥汁中的成分包含在胚乳細(xì)胞之中。 

   殘留的皮殼和糊粉層構(gòu)成啤酒酒糟，纖維幾乎全部存在于皮殼之中，蛋白質(zhì)以蛋白顆粒狀態(tài)存在于糊粉層的內(nèi)部和表面。

（2）麥芽蛋白的分離 

   充分利用上述啤酒糟的典型構(gòu)造特性，皮殼和糊粉層之間物理性質(zhì)的差異，僅用機(jī)械的方法，試將兩組織分離。

   啤酒糟通過輥式粉碎機(jī)，由于皮殼具有彈性，雖通過而不被粉碎，但糊粉層則被分離，粉碎很細(xì)，用篩子篩經(jīng)過粉碎機(jī)處理的啤酒糟，在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)，皮殼留在篩網(wǎng)上部，而糊粉層粉則被篩下。

   篩下的篩分含蛋白質(zhì)50%以上（干重），確認(rèn)可與代表植物性蛋白的脫脂大豆相媲美，此篩分稱之為“麥芽蛋白（MPF）”,麥芽蛋白以外的篩分（篩網(wǎng)上的）稱之為“非麥芽蛋白”（non.MPF）。 

（3）麥芽蛋白的中試生產(chǎn)見下圖

     首先將鮮啤酒糟通過輥式粉碎機(jī)，加水調(diào)成懸浮液，用震動(dòng)篩進(jìn)行分離，篩網(wǎng)以下得到麥蛋白篩分的懸濁液，再經(jīng)脫水濃縮、干燥、粉碎而成麥芽蛋白成品。

   按干重計(jì)，收得率是：原料（啤酒糟）：制品（麥芽蛋白）=100：35，此比例大致與皮殼和糊粉層厚度之比相同。

   麥芽蛋白近乎無味、無臭，外觀呈茶褐色。為了確定產(chǎn)品的品質(zhì)開發(fā)低成本的工藝和制造供動(dòng)物實(shí)驗(yàn)用的樣品等三個(gè)目的，從1991年10月開始進(jìn)行了中間工廠實(shí)驗(yàn)，每天一批，約生產(chǎn)麥芽蛋白5公斤。

四、麥芽蛋白的評(píng)價(jià)和法律認(rèn)可 

（1）一般成分（表1）

   麥芽蛋白的基本品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：蛋白質(zhì)含量保持在50%—55%。表一所示：原料（啤酒糟）與制品（麥芽蛋白）相比較，制品蛋白質(zhì)含量約為原料的兩倍，脂肪約增加30%，纖維素約減少一半。 

（2）氨基酸組成

   在人體的必須氨基酸中，精氨酸和賴氨素麥芽蛋白比脫脂大豆約少55%，而蛋氨酸則約多50%其它、麥芽蛋白的胱氨酸比脫脂大豆為50%強(qiáng)，脯氨酸約是脫脂大豆的兩倍，麥芽蛋白氨基酸組成與脫脂大豆的氨基酸組成具有互補(bǔ)關(guān)系，同樣，魚粉與脫脂奶粉等也有互補(bǔ)關(guān)系。 

（3肌醇六磷酸鈣鎂（植酸鈣鎂、非丁,phttin）態(tài)磷與非肌醇六磷酸鈣鎂態(tài)磷的比例 

   作為麥芽蛋白原料的麥芽是大麥經(jīng)發(fā)芽制成的，在大麥發(fā)芽過程中，肌醇六磷酸酶被激活，磷酸從肌醇六磷酸鈣鎂中游離出來。 

   其結(jié)果，在麥芽蛋白的磷中，動(dòng)物能利用的非肌醇六磷酸鈣鎂態(tài)磷（磷酸態(tài)磷）占全磷的71%，這個(gè)比例在飼用谷類和豆類中是最高的（見表2），肌醇六磷酸鈣鎂態(tài)磷與礦物質(zhì)形成不溶性鹽，阻礙動(dòng)物對(duì)礦物質(zhì)的吸收，這是眾所周知的事，動(dòng)物吸收由礦物質(zhì)來的磷全部是磷酸（非肌醇六磷酸鈣鎂態(tài)磷）。 

   在非肌醇六磷酸鈣鎂態(tài)磷多，肌醇六磷酸鈣鎂態(tài)磷少的情況下，動(dòng)物對(duì)磷和其它礦物質(zhì)利用率不高，動(dòng)物不能利用，而排泄掉，這也啟示由畜產(chǎn)廢水引起的富營養(yǎng)化的可能性很低，在想提高某種植物性飼料原料配比的場(chǎng)合中，如果肌醇六磷酸鈣鎂態(tài)磷的比率高就會(huì)成為限制因子，在這個(gè)方面麥芽蛋白可以說難成為限制因子。 

表2 肌醇六磷酸鈣鎂態(tài)磷和非肌醇六磷酸鈣鎂態(tài)磷的含量

 

（4）通過家畜消化實(shí)驗(yàn)后的營養(yǎng)學(xué)評(píng)價(jià) 根據(jù)飼料安全法，家畜消化實(shí)驗(yàn)采用日本科學(xué)飼料協(xié)會(huì)規(guī)定的方法進(jìn)行。 就營養(yǎng)學(xué)最重要的兩個(gè)指標(biāo)是：可消化粗蛋白質(zhì)和可消化養(yǎng)分總量，把麥芽蛋白與主要的飼料原料進(jìn)行比較。麥芽蛋白以外的數(shù)據(jù)引用農(nóng)林水產(chǎn)省編《日本標(biāo)準(zhǔn)飼料成分表》。 雞麥芽蛋白的可消化粗蛋白與脫脂大豆近似，可消化養(yǎng)分總量與全脂大豆相同。 豬麥芽蛋白的可消化粗蛋白略低于脫脂大豆，可消化養(yǎng)分總量介于全脂大豆和脫脂大豆之間。 豬麥芽蛋白的可消化粗蛋白是啤酒糟的2.4倍，可消化養(yǎng)分總量是啤酒糟的1.9倍，麥芽蛋白的粗蛋白質(zhì)和粗脂肪的含量也都比啤酒糟高，各自的消化率高時(shí)粗纖維的消化率也同樣高。 綿羊麥芽蛋白的可消化粗蛋白與脫脂大豆相同水平，可消化養(yǎng)分總量介于脫脂大豆和全脂大豆之間，對(duì)于綿羊來講趣味深長(zhǎng)的是麥芽蛋白與原料啤酒糟相比，粗蛋白質(zhì)和粗脂肪的消化率高時(shí)，而粗纖維的消化率不變，就飼料安全法上營養(yǎng)學(xué)的評(píng)價(jià)，綿羊的消化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也可作為牛的消化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)待（綿羊的結(jié)果可直接適用于牛）。 麥芽蛋白在雞、豬和綿羊任何一種中，可消化粗蛋白和可消化養(yǎng)分總量與昂貴的脫脂奶粉相比都高，更應(yīng)引起重視。 此外，麥芽蛋白用老鼠實(shí)驗(yàn)，經(jīng)口免疫原型下降的效果麥芽蛋白對(duì)奶牛的泌乳量和乳汁的影響等生理調(diào)節(jié)機(jī)能在實(shí)驗(yàn)中。

（5）在養(yǎng)殖水產(chǎn)動(dòng)物（養(yǎng)魚）中替代蛋白源 水產(chǎn)養(yǎng)殖中作為蛋白源和能源的馬交魚，最近在日本近海捕撈量急劇下降，水產(chǎn)廳以及有關(guān)單位大力開展代替馬交魚魚粉的研究。 魚對(duì)淀粉和糖作為能源的利用率很低，大部分能源是由蛋白質(zhì)→氨基酸→糖的轉(zhuǎn)化途徑獲得，與家畜不同，飼料中的蛋白含量必須非常高，因此。替代魚粉的替代蛋白源品質(zhì)（替代率）和價(jià)格受到重視（脂肪作為能源，為了魚肉品質(zhì)的關(guān)系、配合比率不能大）。 麥芽蛋白作為替代魚粉的蛋白源，水產(chǎn)廳在養(yǎng)殖研究所和告知大學(xué)在過去二年多就對(duì)三種魚在水槽中進(jìn)行了養(yǎng)殖試驗(yàn)，其結(jié)果表明，麥芽蛋白作為替代蛋白源與脫脂大豆的魚粉替代率相同，由于魚種類不同，有時(shí)顯示出比脫脂大豆還高的替代率，又麥芽蛋白與其它原料并用時(shí)，則魚粉的配合比可適當(dāng)?shù)慕档汀?但是，麥芽蛋白的配比提高，纖維的比率就高，纖維比率成為限制因子，因此規(guī)定麥芽蛋白配合比的上限（魚不能消化纖維）。

（6）安全性 由于麥芽蛋白只是用機(jī)械的方法從天然麥芽的啤酒糟中分離出來的，對(duì)啤酒糟成分沒有引起任何的化學(xué)變化，所以安全性高，是其最大的優(yōu)點(diǎn)，到現(xiàn)在為止，在家畜、養(yǎng)魚實(shí)驗(yàn)中安全性從未出現(xiàn)過問題。 根據(jù)飼料安全法，由農(nóng)水省指示的安全性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)（雛雞的生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)）中，沒有任何問題，并被“日本科學(xué)飼料協(xié)會(huì)”的實(shí)驗(yàn)所確認(rèn)。 

（7）根據(jù)飼料安全法的暫定值的認(rèn)可 根據(jù)飼料安全法，向農(nóng)林水產(chǎn)省提出“原材料的可消化在粗蛋白質(zhì)，可消化養(yǎng)分總量，關(guān)于代謝能量的暫定值認(rèn)可申請(qǐng)書”，經(jīng)農(nóng)業(yè)資料審議會(huì)審議，關(guān)于麥芽蛋白的暫定值（雞、豬、牛）于去年12月下達(dá)各部門，法定名稱暫定為“麥芽蛋白”（MPF,Malt Protein Flour)。

五、麥芽蛋白的市場(chǎng)規(guī)模

啤酒糟當(dāng)作牛的糟糠類飼料使用，在日本市場(chǎng)銷量規(guī)模約50萬噸（干重），五家啤酒公司啤酒糟的產(chǎn)量約20萬噸，僅占市場(chǎng)的40%。 脫脂大豆、玉米谷蛋白粗粉、脫脂菜籽等植物性蛋白源的市場(chǎng)約380萬噸，把日本全部啤酒糟加工成麥芽蛋白的理論極限值約七萬噸（實(shí)際不可能）不到市場(chǎng)的1.8%。 即使把全世界的啤酒糟豆加工成麥芽蛋白也不過是約1億大豆的2%以下。 新啤酒糟的情況不同，巨大的市場(chǎng)將是麥芽蛋白的顧客。

六、大規(guī)模生產(chǎn)模式的試算成本

積累了以往三年中間工廠生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，一直在探索低成本的工藝，以其成果為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)大規(guī)模生產(chǎn)的模式工廠，計(jì)算了成本。

七、麥芽蛋白的地球環(huán)境意義 

    最近，在意識(shí)到地球環(huán)境的時(shí)代，東京大學(xué)總長(zhǎng)吉川弘之氏的逆工廠（Inverse Factory）和聯(lián)合國大學(xué)的ZERI（Zero Emission Reserch Initiative）等提倡制造業(yè)應(yīng)有的態(tài)度，即是“把廢棄物和副產(chǎn)物作為其它產(chǎn)業(yè)的原料使用，制成制品，促使企業(yè)的制造成本和地球全體的環(huán)境成本都低廉”的想法。

    開發(fā)麥芽蛋白是解決地球環(huán)境和糧食問題的決策之一，同時(shí)，由于副成品處理費(fèi)用的降低，導(dǎo)致啤酒制造成本的減低。可以相信，它對(duì)社會(huì)的進(jìn)步和啤酒工業(yè)的發(fā)展都將做出貢獻(xiàn)。 

[吳方星議自（日）《日本釀造協(xié)會(huì)雜志》，第90卷，第2號(hào)，93.99（1995）.吳禾 校]