一、概述
水、麥芽、酒花和酵母是啤酒生產的四種基本原料。當然在世界上(除德國之外)的其他國家，還可以使用其他原料生產啤酒，如燕麥、玉米、大米、高粱和蕎麥等。能在眾多穀類原料中選用大麥作為啤酒釀造的基本原料之一的原因如下。
（1）內容物無毒性。
（2）良好的種植能力，即對環境相對要求低，容易種植。
（3）世界性的廣泛種植。
（4）酶的形成和積累能力高，酶係全麵。
（5）化學組成比較合理，澱粉含量比較高，蛋白質含量比較適中，既有利於酵母繁殖，又能滿足啤酒的口味豐滿、泡持性、非生物穩定性的要求。
（6）麥皮可作為麥汁過濾時的“天然過濾介質”。
二、大麥的種類
大麥屬禾本科植物，學名為Hordeum sativum jessen。大麥是古老的培育植物，公元6000年前在亞洲開始種植。自然界最初出現的野大麥是六棱大麥，隨後人們從六棱大麥中選育出了二棱大麥，其學名為Hordeum distichum。
1.根據釀造價值劃分
在啤酒釀造行業一般把能用於啤酒釀造的大麥稱為釀造大麥。這是因為啤酒釀造對大麥的特征有特殊要求。不能用於啤酒釀造的大麥稱為“飼料大麥”。實際在植物學上，二者從形態上並無嚴格的區別，但是在籽粒性狀和內在質量上有一些特殊要求。其中最大的區別就是釀造大麥蛋白質的含量不能過高，否則會使麥粒溶解難度大，釀造出的啤酒易渾濁，保存期短；而飼料大麥則要求蛋白質含量盡可能高，適口性好。因此釀造大麥並非一種特殊大麥品種。
2.根據籽粒生長形態劃分
（1）六棱大麥是大麥的原始形態品種。麥穗斷麵為六角形，即六行麥粒圍繞一根穗軸而生，但隻有中間對稱的兩行籽粒發育正常，另外左右四行籽粒發育遲緩，粒形不整齊。所以六棱大麥的顆粒小且不夠整齊，蛋白質含量相對也較高，澱粉含量或浸出率相對較低，製成的麥芽色澤深，但製成的六棱麥芽含酶很豐富，可溶性氮和α-氨基氮含量高，所以在使用高比例輔料進行啤酒生產時可添加部分六棱麥芽。
（2）四棱大麥實際上它從屬於六棱大麥，隻不過它的左右四行籽粒不像六棱大麥那樣對稱生長，即有兩對籽粒互為交錯，致使麥穗斷麵看起來像四角形，所以人們稱之為四棱大麥。
（3）二棱大麥二棱大麥是由六棱大麥演變而來的，麥穗扁形，隻有兩行麥粒圍繞一根穗軸對稱而生。二棱大麥的麥粒相對於六棱、四棱大麥來說，麥粒顆粒大、整齊、均勻飽滿，蛋白質含量相對較低、澱粉含量相對較高。
3.根據生產季節劃分
（1）在德國按照大麥生長度過的季節劃分為夏大麥和冬大麥。
①夏大麥：在3月或4月播種，7月或8月收割。整個生長期約為4個月。為了能快速生長，這類生長期短的大麥需要很多的高效營養物質。著名品種有Alexis、Krona、Marina、Maresi等。
②冬大麥：在前一年的9月播種，第2年的7月或8月收割。冬大麥生長期很長，但產量高，大多為四棱大麥，少數為二棱大麥。
夏大麥經過幾百年“釀造價值”的係統改良、培育，已具有良好的釀造性能，如顆粒飽滿整齊，麥皮很薄，皺紋細密，休眠期短；而冬大麥的顆粒不整齊，不飽滿，麥皮也很厚，休眠期長。不過，如今經過改良的二棱冬大麥的釀造性能也越來越接近夏大麥。
（2）在我國，由於氣候條件與德國不同，大麥的播種季節劃分也不同。
①春大麥：多在3月或4月播種，7～8月收割，生長期較短，但成熟度不夠整齊，休眠期較長。
②冬大麥：多在秋後播種，第2年6～7月收割。生長期長，但成熟度整齊，休眠期較短。
4.根據麥穗形態劃分
（1）曲穗大麥麥穗在成熟時下垂，麥穗細長，麥粒的基座均為斜麵形，均為二棱大麥。
（2）直穗大麥麥穗在成熟時直立，麥穗短寬，麥粒基座為凹溝形(有一條橫向的隆塊和凹溝)，有二棱、四棱和六棱大麥。
按傳統的觀點來說，一般選擇“二棱曲穗夏大麥”為釀造大麥。
三、大麥的品種選育及生長條件
1.品種選育法
（1）形態選育法大麥品種繁多，每個品種都具有獨特的外部形態，如基刺、漿片、基座、穎齒、腹溝。可依據麥粒獨特的外部形態進行品種分選，通過小型種植、製麥和釀造試驗，從純種中找出優良的釀造大麥品種加以推廣和種植。
（2）雜交選育法通過遺傳雜交技術，把多個“純種大麥的優良特性”彙集在一個品種上，根據不同的土壤氣候條件，通過至少三年以上的農業栽培試驗和小型製麥試驗，初步選出優良的新品種。然後對新品種的“釀造價值中試”。在每批試驗的品種中，都有1～2個過去已肯定的優良品種作為“對照品種”。當然，這些“對照品種”也隨品種的不斷改進而不斷更新。
育種試驗包括農業試驗和工業試驗兩步：
（1）農業試驗對新品種的形態、生理性能、土壤氣候適應性能、抗病蟲害能力、抗自然災害能力等進行觀察。
（2）工業試驗小型製麥試驗。檢驗內容包括麥皮形態、生理試驗(休眠期、水敏性、吸水力、發芽率、發芽力)、機械物理檢驗(千粒重、百升重、粉狀度)、化學試驗(浸出率、糖化力、糖化時間、最終發酵度、蛋白質溶解度、蛋白質含量、遊離氨基氮、黏度、脆度等)、製麥損失率等。
可按“中歐釀造分析委員會”(簡稱MEBAK)規定的“小型製麥試驗方法”和“小型製麥試驗設備”來進行小型製麥試驗。
2.優良釀造大麥品種的特性
優良釀造大麥品種既必須具備優良的可種植性，又必須具備優良的釀造性。
①優良的可種植性是指產量高；氣候適應性強，如抗倒伏、抗寒、抗熱、抗霜等；對土壤的適應性及對營養物質的吸收能力強；低肥；抗病害能力強；生長成熟期短；性能穩定性好。
②優良的釀造性能是指休眠期短、水敏性低、吸水能力強；麥粒大、飽滿、整齊均勻；麥皮薄、皺紋細膩；浸出率高；蛋白質含量適中；千粒重、百升重高；粉狀度高；酶形成和積累能力強，即製成的麥芽“酶係完整，酶活性高”；製成的麥芽溶解性好，色澤淺。
3.大麥的生長條件及氣候
大麥對自然有很強的抵抗力，非常適合於大陸性氣候。
（1）氣候陽光充足、溫暖、氣候幹爽，對大麥生長有利。如氣溫高，空氣過於幹燥對大麥生長不利，多雨地區不利於大麥收割質量。
（2）土質大麥對土質要求不太高，但土質不能呈偏酸(pH＞6.5)。呈沙質和黏土的土壤對其生長有利。保持“輪作”是農民改良土質的措施。
（3）施肥早期大麥生長，由於麥根紮進土壤不深，所以常施“氮肥”和“鉀肥”。在大麥麥粒形成期，最好施磷肥，有利於麥粒形成，但會導致大麥顆粒的蛋白含量高。
（4）大麥成熟度一般可分為以下幾種情況：
①乳液性或綠色成熟：麥穗上的麥粒仍呈綠色，麥粒內容物呈“乳液狀”，水含量高。
②黃色成熟：麥粒因缺水分而停止生長，麥粒收縮，但仍呈軟潤狀。
③完全成熟：麥粒幹燥度正好，麥粒也不會輕易從麥穗上脫落，是大麥收割的最佳時機。
④過度成熟：如果收割延遲，則會發生過度成熟，麥粒內容物的轉化停止，麥粒表現為非常硬，很容易從麥穗上脫落，易破損。麥皮也因水分減少而呈粗皺紋。
四、大麥的組織結構
大麥按形態可分為“外部結構”和“內部結構”。通過評價麥粒結構，可以推斷大麥的釀造價值並預測可加工性。
1.外部結構
麥粒的背部連著麥芒，所以外觀看起來長些，麥芒應在收割後的脫粒打穀時全部脫落，少量未脫落的麥芒可在製麥的清選工序中通過除芒機分離掉。背皮的“皺紋”是感官判斷麥皮是否細薄的依據，也是推測胚乳中澱粉多少的依據之一。如果背皮薄、皺紋很細，則推斷麥粒的麥皮比例低、澱粉含量較高。麥粒腹部的麥皮、基刺是大麥分類的依據之一。
在啤酒行業中使用的大麥總是帶有果皮和種皮的穀皮，在大麥脫粒打穀時它們仍保留在麥粒上（而小麥一般僅含有果皮和種皮，不含有皮殼）。大麥麥粒的底部比頂部要尖細得多，這是因為頂部的麥芒在脫粒打穀時被“脫落”掉。如果製麥廠的除芒機在除芒時調節得過於細窄，則會損傷麥粒。從麥穗上脫離的麥粒，基座總是很光滑的，基座是斜麵還是平麵，是判斷大麥品種屬性的方法之一。
2.內部結構
大麥的組織結構由“胚、胚乳和皮層”所組成。
（1）胚帶盾狀體和上皮層的胚是麥粒中有生命的部位。胚位於麥粒背部的下端，由原始的胚根和胚芽所組成，其質量為大麥幹物質的2%～5%。盾狀體將胚乳中的“貯藏營養物質”傳遞給生長的胚芽。上皮層位於胚乳下側，由柵欄狀、薄壁的細胞所組成。它與盾狀體一同緊密生長，與相鄰的胚乳細胞關係密切。沒有胚乳細胞提供營養物質，它們是不能生長的。
（2）胚乳胚乳緊挨著胚的側麵，是胚的營養倉庫。胚乳質量為大麥幹物質的80%～85%。胚乳主要成分是澱粉、蛋白質、半纖維素等，由以澱粉為主的細胞層和以脂肪為主的糊粉層組成。在以澱粉為主的細胞層中的澱粉顆粒嵌入“原始原生質”，並被半纖維素“膜”、組織蛋白質所包圍。也就是由許多胚乳細胞所構成，而胚乳細胞中存在著大量澱粉顆粒。在發芽過程中胚乳細胞逐漸變“空”，提供根芽、葉芽生長所必需的能量和營養。
胚乳外緣是由長方形、厚壁的細胞所構成的糊粉層所包圍。糊粉層是製麥過程中酶形成的最重要起源地。在糊粉層中貯存著膠質蛋白、脂肪、多酚物質和色素物質，但無澱粉。植物呼吸作用的場所是線粒體，而線粒體主要位於上皮層中，在糊粉層中也有線粒體，所以糊粉層中的活細胞具有呼吸能力。在發芽過程中，這些線粒體通過分裂而進行增殖。從盾狀體至胚乳應完好無損，其線粒體數是不斷減少的。
麥粒由裏向外，其蛋白質和酶的含量是不斷增加的。在糊粉層和胚乳之間有以貯存蛋白為主的貯存蛋白層，並含有最小的澱粉顆粒。
麥粒中發生的生化反應是在胚乳中進行的，考慮到經濟上的因素，在製麥時要盡可能減少製麥損失。
（3）皮層大麥從外到內依次由穀皮、果皮和種皮組成。占大麥幹物質的7%～13%。麥皮主要由非水溶性的纖維素和半纖維素所組成，另外還含有對啤酒質量影響很大、但數量很少的“多酚物質、矽酸、類脂、蛋白物、苦味物質和鞣酸”。纖維素在麥皮中所占比例最高，在製麥和糖化中不會發生分解。麥皮對麥粒起保護作用，保護麥粒在生長時不被外界因素所破壞(如微生物侵襲)，發芽中又可阻礙麥粒水分揮發，麥汁過濾時麥皮是天然的過濾介質。當然麥皮也能阻礙吸收外界水分，限製胚在綠麥芽成熟時的膨脹。麥皮多酚的還原作用被認為是麥粒休眠期的原因之一。
果皮的外表麵有一蠟質層，蠟質層對赤黴酸和氧具有不透性，並與麥粒休眠性相關聯。種皮是一層半滲透性膜，隻能讓水分子通過，而麥粒內部的高分子物質，如糖類、胚乳中的可溶性組分等，則不能透出，微生物也不能透過。保存完好的麥粒既不會損失內容物，也能減少大麥貯存、浸泡、發芽時微生物的作用。
五、大麥的化學組成和性質
大麥的含水量與大麥收割時的氣候有關，平均為14%～15%，在較幹燥的氣候收割時麥粒水分可能在12%左右，在較潮濕氣候收割時含水量可能在20%以上，在較熱較幹燥地區可能在12%～14%，在較冷地區可能在16%～20%或以上。
大麥貯存時麥粒水分必須在15%以下，如果收割後的麥粒水分含量較高，必須對貯藏前的濕大麥進行幹燥處理，否則不利於麥粒貯存，可導致大麥質量下降。不僅在經濟上有損失，而且易形成黴味，導致黴菌、細菌的侵襲(啤酒噴湧)，達到後熟很慢，長時間保持水敏性，並損傷發芽率。由於大麥水分含量波動很大，因此麥粒的內容物含量一般以幹物質含量計算。大麥各成分絕幹物質含量平均如下：總碳水化合物70.0%～85.0%，蛋白質10.5%～11.5%，礦物質2.0%～4.0%，脂肪1.5%～2.0%，其他內容物1.0%～2.0%。
1.碳水化合物
大麥絕幹物質中碳水化合物所占比例最高。根據構成碳水化合物各組分的結構、分子大小不同，可分為澱粉、纖維素、半纖維素和麥膠物質以及其他低分子的碳水化合物。
（1）澱粉澱粉是最重要的碳水化合物之一。在成熟過程中麥粒通過光合作用形成葡萄糖，葡萄糖分子之間再聚合形成澱粉，並以澱粉顆粒形式貯存在麥粒的胚乳細胞中。
①澱粉含量：大麥中澱粉占絕幹物質的55%～66%(在小麥中占52%～70%)。澱粉含量與蛋白含量成反比，蛋白質含量高的大麥，則澱粉含量一般就低些；澱粉含量低的大麥，則糖化收得率低些、噸酒耗糧高些。
②澱粉顆粒的形態、大小：大麥胚乳中的澱粉顆粒大小不均勻，呈晶體狀的大澱粉顆粒直徑為20～40μm，呈球狀的小澱粉顆粒直徑為2～10μm，小澱粉顆粒包圍著大澱粉顆粒。在二棱大麥中小澱粉顆粒的數量占90%，但在胚乳中僅占澱粉質量的10%左右。
一般來說，大麥蛋白質含量越高，小澱粉顆粒的數量就越多。小澱粉顆粒中蛋白質所占比例高於大澱粉顆粒。小澱粉顆粒中直鏈澱粉比例高於大澱粉顆粒。因此小澱粉顆粒的糊化、酶水解相對於大澱粉顆粒來說困難些。而這些在一定程度上與蛋白質、礦物質含量有關。小顆粒含較高的礦物質（約0.16%），而大顆粒約含0.13%。澱粉顆粒的“壁”由裏向外是不同的，其外層由許多壓縮緊密的部分構成，並含有較多的礦物質。
大麥澱粉顆粒並不僅由純澱粉構成。“純澱粉”約占顆粒質量的98%，分子式為(C6H10O5)n；餘下(約2%)部分由蛋白質、脂肪、半纖維素、礦物質以及碳酸鹽和矽酸所組成。
③澱粉分類：純澱粉是由兩種結構不同，被稱為直鏈澱粉和支鏈澱粉的碳水化合物所組成。
a.直鏈澱粉：一般占大麥澱粉的17%～24%；小澱粉顆粒中直鏈澱粉比例可高達40%。直鏈澱粉一般位於澱粉顆粒的內層，它是由60～2000個葡萄糖單位以“α-1，4糖苷鍵”相連，形成螺旋狀不分枝的長鏈，相對分子質量在10000～500000波動。
天然環式葡萄糖的空間構象是以“椅式吡喃環”存在，形成螺旋狀的“直鏈澱粉鏈”，每個螺旋環是由6～7個葡萄糖單元組成。直鏈澱粉遇碘呈“藍色”，這是一種檢驗是否存在澱粉的方法。由於碘的電子層中的電子與葡萄糖分子中的羥基電子進行所謂的“置換反應”而顯“深藍色”，碘-澱粉複合物的呈色反應與聚合度有關。
通過酸或酶法水解，澱粉可分解為無色或呈碘色的麥芽糖或低分子糊精。碘檢反應隻有在室溫下進行才能顯示出正確的結果。在加熱時，碘會揮發，這樣就會導致錯誤的碘檢呈色現象。某些物質，如蛋白質、多酚、堿或有機溶劑，都會妨礙碘反應的清晰度。
直鏈澱粉容易結晶，溶於熱水，但不形成糊化現象，隨著時間延長、溫度下降，易呈現老化沉澱而出現渾濁。
b.支鏈澱粉：大麥麥粒中支鏈澱粉占澱粉總量的76%～83%，在小顆粒澱粉中僅占約60%。並由α-1,4糖苷鍵、α-1,6糖苷鍵形成支鏈澱粉。
兩個葡萄糖通過α-1,6糖苷鍵相結合構成異麥芽糖。因此α-1,6糖苷鍵又可稱為異麥芽糖鍵。由於支鏈澱粉分子中擁有α-1,6鍵，所以形成樹根狀空間構型，每大約呈螺旋形空間構型的15個葡萄糖單元就有一個分枝（α-1,6鍵）。α-1,6鍵占總糖苷鍵的6.7%左右。
由於支鏈澱粉結構的複雜性，因此它的分子質量是直鏈澱粉分子質量的10倍左右，有6000～40000個葡萄糖殘基。支鏈澱粉含有大約0.23%的磷酸脂，並以酯鍵的形式相連，影響澱粉的糊化性，支鏈澱粉不溶於冷水，加熱時吸水膨脹，形成黏性溶液。支鏈澱粉與碘反應呈紫紅色直至紅色，這是因為碘不能通過α-1,6鍵結合的分支點，隻能和支點外部的二十幾個葡萄糖殘基結合。
（2）纖維素纖維素主要存在於穀皮上，微量存在於胚、果皮和種皮內，是細胞壁的支撐物。胚乳內不存在纖維素。纖維素是由葡萄糖單元相互以β-1,4糖苷鍵連接而成的高分子物質，兩個葡萄糖以β-1,4糖苷鍵結合形成纖維二糖，而不是麥芽糖。
纖維素既無口味又無氣味，很難與其他物質發生反應，不溶於水，對酶的分解有相當大的抵抗力。
纖維素在麥粒發芽時不參與新陳代謝，在製麥和糖化過程中根本沒發生任何變化，在麥汁過濾時可作為過濾介質。化驗分析時以原纖維計算，原纖維占大麥幹物質的3.5%～7.0%。
（3）半纖維素和麥膠物質根據在大麥中的分布不同，半纖維素可分為如下幾種。
①穀皮半纖維素：主要由大量的戊聚糖和少量的β-葡聚糖和糖醛酸所組成。
②胚乳半纖維素：含大量的β-葡聚糖(80%～90%)，少量的戊聚糖(10%～20%)，不含糖醛酸。
β-葡聚糖相對分子質量大約為200000，以70%的β-1,4糖苷鍵和30%的β-1,3糖苷鍵相連接。在水解不完全時會形成纖維二糖(β-1,4鍵)、昆布(海帶)二糖（β-1,3鍵)和葡萄糖。
戊聚糖主要由戊糖單元以β-1,4鍵相連接。除此之外，其側鏈是由木糖、阿拉伯糖和糖醛酸所組成。戊聚糖在製麥和釀造過程中部分被分解，過去認為對啤酒釀造幾乎無影響，按照來源不同(穀皮和胚乳)而分為穀皮戊聚糖和胚乳戊聚糖。胚乳中的戊聚糖結構要比穀皮中的戊聚糖簡單些。現在也關注戊聚糖對麥汁、啤酒可濾性的影響。
胚乳半纖維素主要參與胚乳細胞的構成，並總是與蛋白質連接在一起，決定著細胞的強度。
胚乳半纖維素不溶於水，但溶於稀堿溶液，而麥膠物質溶於熱水。半纖維素和麥膠物質在結構上並無區別，麥膠物質是水溶性的高分子半纖維素，分子質量小於不溶性半纖維素。