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當(dāng)前位置：首頁 > 技術(shù)支持 > 食用、食品類 > 食品添加劑硫酸鈣（石膏）在啤酒生產(chǎn)中的應(yīng)用綜述
一、食品添加劑硫酸鈣（石膏）在啤酒生產(chǎn)中作用及原理
食品添加劑硫酸鈣又名食用石膏，石膏有熟石膏、無水石膏和生石膏之分，啤酒生產(chǎn)中用的石膏是指生石膏，其分子式為：CaSO4·2H2O，20℃時的溶解度為2.05g/L，在32～41℃間溶解度最大[1]。我國大部分啤酒生產(chǎn)廠家都在使用石膏。
石膏在啤酒釀造過程中主要用于對釀造用水的硬度和Ca2+ 濃度的調(diào)節(jié)，使糊化、糖化醪液及麥汁 pH 得到合理的控制，以利于糊化，糖化過程各種酶系的充分作用，改善麥汁的組分。同時也利于麥汁中的高分子蛋白充分凝固和析出，對啤酒的非生物穩(wěn)定性及口味質(zhì)量均有很大的影響[1]。石膏在啤酒釀造過程中的添加一般是在糖化、糊化過程中。
1、石膏在糖化用水中作用與反應(yīng)機(jī)理：
在啤酒中添加二水硫酸鈣（石膏）一般用作緩沖劑、保證酶活性、促進(jìn)酵母擴(kuò)培營養(yǎng)。他的反應(yīng)化學(xué)方程式為：
4 K2HPO4 + 3 CaSO4→ Ca3（PO4）2↓+ 2 KH2PO4 + 3 K2SO4
水中碳酸氫鈣、鎂使麥芽醪中磷酸一氫鹽轉(zhuǎn)化為磷酸二氫鹽，加硫酸鈣（石膏）后，又使其恢復(fù)原來的酸性，同時麥汁煮沸時存在硫酸鈣（石膏），可促進(jìn)蛋白質(zhì)凝固，形成不溶性的蛋白質(zhì) - 鈣沉淀，使麥汁清亮，同時釋放出 H+，也起到增酸作用[1]。
2、添加硫酸鈣（石膏）具有抵消釀造用水中重碳酸鹽的降酸作用，調(diào)節(jié)PH值，將醪液中堿性磷酸鹽恢復(fù)酸性，使麥汁中存在足夠的酸性緩沖物質(zhì)。由于水中的碳酸氫鈣、鎂具有降酸和緩沖作用，因此，當(dāng)水中堿度較高，總硬較低時，單憑加酸對水的pH 調(diào)節(jié)并實(shí)現(xiàn)對定型麥汁及成品pH 的控制和質(zhì)量的改善效果不顯著，只有通過適量的添加石膏才能收到事半功倍的效果[1]。
3、硫酸鈣（石膏）可賦予啤酒干爽的口味，使啤酒產(chǎn)生一種“干凈、爽快、利落、酒花香突出”的特點(diǎn)。硫酸根離子是具有增酸性的，它直接促進(jìn)羧肽酶和氯肽酶的作用．間接地通過其降低pH值也促進(jìn)了糖化過程中酶對底物的分解。釀造用水中硫酸鹽含量對麥汁和啤酒中硫酸根的濃度起決定作用，即使較高的硫酸鹽含量也不會導(dǎo)致啤酒中二氧化硫的增加，它卻有助于酒花香氣的形成，井可賦予啤酒干爽的苦味和口味[2]。
4、硫酸鈣（石膏）可減弱糖化醪液色度的上升和減少洗糟時硅酸鹽、色素物質(zhì)和多酚的浸出，井由此降低麥汁在煮沸中色度的上升程度[2]。
5、硫酸鈣（石膏）在麥汁煮沸時能促進(jìn)高分子蛋白充分凝固和析出，使麥汁清亮透明。這是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的等電點(diǎn)為pH5．2，pH值越接近這個數(shù)值越有利蛋白質(zhì)的凝聚，提高啤酒的非生物穩(wěn)定性[2]。
6、添加石膏可以補(bǔ)充糖化用水中缺少的 Ca2＋ 。石膏是硫酸鈣，其中含有的鈣離子在糖化中還使α一淀粉酶具有較高的抗熱變性能力，能夠有效防止酶在高溫下被破壞，并有利于內(nèi)肽酶的作用[4]，促進(jìn)草酸鈣的形成和分離， 以減少其對啤酒質(zhì)量的不利影響(噴涌、草殘鹽混濁)。鈣離子還使酵母的衰退減慢[5]。
7、添加量計算公式如下：m =ηV ＊ 3．07＊ 1．3 [4]
式中：m——糖化用水添加石膏克數(shù)(g)
η——糖化用水的碳酸鹽硬度(。d)
V—— 糖化用水總量(hL)
3．O7——每1g氧化鈣相應(yīng)需要石膏的系數(shù)
1．3——所需石膏的附加系數(shù)(考慮到石膏的純度)
二、為什么啤酒中只能使用二水硫酸鈣（生石膏）
目前啤酒生產(chǎn)廠家普遍使用的同類原料有三種：無水石膏（CaSO4）、生石膏（CaSO4·2H2O）、二水氯化鈣（CaCl2·2H2O）。經(jīng)過國際國內(nèi)多家知名啤酒企業(yè)的驗(yàn)證，普遍推薦使用生石膏（CaSO4·2H2O）。
1、為什么生石膏比無水石膏好？
（1）無水石膏與生石膏都是糖化用水時添加的，眾所周知水中含了過量的硫酸鈣對人體是不利的。在20℃時，生石膏的溶解度為2.05g/L；無水石膏的溶解度是6.30g/L，同時由于生石膏中本身就含有結(jié)晶水，所以有效成份硫酸鈣含量更低，更加容易控制。
（2）啤酒中使用的石膏必須是食品級別的，食品級生石膏是通過物理提純生產(chǎn)的，天然環(huán)保不會混入其它成份污染；食品級無水石膏由于目前在中國的生產(chǎn)工藝所限，在燒制過程中容易混入其它成份，同時吸附煤不完全燃燒產(chǎn)生的H2S、SO2等臭雞蛋氣味，對啤酒的口味造成不利的影響。
2、為什么建議不使用二水氯化鈣。
實(shí)踐證明氯離子對啤酒口感、人體血管等方面存在負(fù)面影響，另外食品級二水氯化鈣的是通過化學(xué)反應(yīng)合成的[3]，不符合現(xiàn)代食品工業(yè)中天然環(huán)保的趨勢。
三、國內(nèi)外對啤酒釀造中使用石膏的相關(guān)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)
硫酸鈣在啤酒釀造中使用的是食品添加劑硫酸鈣的標(biāo)準(zhǔn)，在世界各國都屬于嚴(yán)格管制的品種。世界各國都對硫酸鈣在食品中的應(yīng)用制定了相關(guān)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。
項(xiàng)目 | 指標(biāo) | ||||
GB1892－2007[6] | FCC(Ⅴ)[7] | 日本食品添加劑公定書（第六版）[8] | |||
CaSO4 | CaSO4·2H2O | CaSO4 | CaSO4·2H2O | ||
硫酸鈣（CaSO4）質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以干基計）/% | 98 | 98 | 98 | 98 | CaSO4·2H2O |
98～105 | |||||
鉛（Pb）質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% ≤ | 0.0002 | 0.0002 | 0.0002 | 0.0002 | 0.002 |
砷（As）質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% ≤ | 0.0002 | 0.0002 | - | - | 0.0004（以As2O3計） |
氟化物（F）質(zhì)量份數(shù)/% ≤ | 0.005 | 0.003 | 0.003 | 0.003 | - |
硒（Se）質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% ≤ | 0.003 | 0.003 | 0.003 | 0.003 | - |
干燥減重質(zhì)量份數(shù)/% | ≤1.5 | 19.0-23.0 | ≤1.5 | 19.0-23.0 | 18.0～24.0 |
易碳化物 | - | - | - | - | 合格 |
氯化物（Cl）質(zhì)量份數(shù)/%≤ | - | - | - | - | 0.21 |
游離堿 | - | - | - | - | 合格 |
1、美國食品化學(xué)品法典（FCC）第五版（2004）制定了《食品添加劑硫酸鈣》強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，對食品添加劑 硫酸鈣的化學(xué)成份、性狀、用途、成份組成、包裝與存儲要求等內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)范。
2、日本也在食品添加劑公定書（第六版）中也專門制定了《食品添加劑 硫酸鈣》標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范硫酸鈣在食品中的應(yīng)用。
3、中國在2008年6月1日前執(zhí)行的1980年制定的GB1892－80《食品添加劑 硫酸鈣》標(biāo)準(zhǔn)，由于歷史原因該標(biāo)準(zhǔn)本身存在不足的地方，隨著社會的發(fā)展與進(jìn)步已經(jīng)嚴(yán)重不適應(yīng)實(shí)際的需要。2007年10月國家標(biāo)準(zhǔn)委員會發(fā)布GB1892－2007新標(biāo)準(zhǔn)取代GB1892－80，從2008年6月1日起實(shí)行。新標(biāo)準(zhǔn)參照了美國食品化學(xué)品法典（FCC）標(biāo)準(zhǔn)，主要標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目上與國際進(jìn)行了接軌。
同時，中國為了加強(qiáng)食品行業(yè)的監(jiān)管，規(guī)范市場行為，從2004年起發(fā)布實(shí)施了一系列關(guān)于食品添加劑的法律法規(guī)，執(zhí)行嚴(yán)格的食品衛(wèi)生許可和工業(yè)生產(chǎn)許可制度。食品添加劑硫酸鈣的加工、生產(chǎn)、銷售必須取得由省級衛(wèi)生主管部門頒發(fā)的《食品衛(wèi)生許可證》和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒發(fā)的《全國工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證》。未取得相關(guān)資質(zhì)的不得生產(chǎn)、銷售、使用。
四、啤酒中使用石膏的注意事項(xiàng)：
1、石膏的升酸作用，使酒花中α—酸浸出率及異構(gòu)化率有所下降。因此，酒花添加量應(yīng)適當(dāng)增加。
2、石膏與鹽酸共同處理糖化用水，在除暫硬過程中，石膏沒有參加任何反應(yīng)，不能沉淀磷酸鹽及起到增酸作用。石膏是微溶于水的，其水溶液在鹽酸存在的情況下，將發(fā)生如下反應(yīng)：CaSO4+2HCl—— CaCl2+H2S04 這將導(dǎo)致大量Ca2＋溶入醪液，并使永硬、總硬增加。在不加石膏的情況下，水的永硬增加，而總硬不變[4]。
3、糖化用水中加人石膏，會使K2SO4、MgS04等硫酸鹽含量增加，給啤酒帶來粗俗的苦澀味，甚至后苦。釀造用水的鎂鹽硬度約為鈣鹽硬度的1／3，并且堿度大于總硬度。加人石膏以后，由上面反應(yīng)式可知，使大量SO42-游離出來，這樣K2SO4、MgSO4等硫酸鹽將直接導(dǎo)致啤酒苦澀。有資料表明，往蒸餾水中加人20mg／L CaSO4 時，便有輕微苦澀味[4]。
4、應(yīng)該選擇溶解性能好純度高且必須是食品級的石膏。糖化用水本身含硫酸鈣硬度超過8—10 。d，應(yīng)適當(dāng)少加或不加石膏。糖化用水中含碳酸鹽硬度降到3—4。d以下，添加石膏5O ～8Og／1OOL水，效果較好。對于特別軟的水，甚至沒有或很少有永久硬度的水(包括經(jīng)過除鹽處理較徹底的水)，加石膏改良水質(zhì)有明顯的效果[4]。
5、石膏添加量應(yīng)根據(jù)釀造用水中無機(jī)鹽的組成與含量，如果碳酸根含量很低，或是本身含有多量硫酸鈣硬度，石膏可以少加或不加[4]。
[1]. 車成久,催純銀,韓麗潔.石膏在啤酒生產(chǎn)過程中的應(yīng)用與探討.[J].釀酒，2008，7：66-67.
[2]. 宋來新.關(guān)于啤酒生產(chǎn)加石膏的實(shí)驗(yàn)小結(jié).[J].啤酒科技，1993，4：44-45.
[3]. 戰(zhàn)勝,劉江海.石膏與氯化鈣改良啤酒釀造水小議.[J].釀酒，1993，4：5-6.
[4]. 柳立芹.談糖化添加石膏的利弊.[J].啤酒科技，2003，11：46.
[5]. 原曉杰.鈣離子在啤酒釀造中的作用于控制方法.[J].釀酒，2006，7：101.
[6]. GB1892-2007，食品添加劑 硫酸鈣.[S].
[7]. Calcium Sulfate，Japan’s Specifications and Standardsfor Food Additives, Sixth Edition.[S].
[8]. Calcium Sulfate，F(xiàn)ood chemicals codex 5th.[S].
