制麥過程中麥芽β-葡聚糖與還原糖含量的變化

張樹亮，王越，安家彥

（大連工業(yè)大學(xué)，遼寧大連116034）

制麥過程中麥芽β-葡聚糖與還原糖含量的變化

張樹亮，王越，安家彥*

（大連工業(yè)大學(xué)，遼寧大連116034）

以澳大利亞大麥Gairdner和國產(chǎn)大麥墾啤7號(hào)為材料，在16℃、濕度為90%的條件下發(fā)芽，研究了制麥過程中麥芽β-葡聚糖含量和還原糖含量的動(dòng)態(tài)變化。對(duì)定量測(cè)定麥芽的β-葡聚糖，采用了羧甲基纖維素鈉代替標(biāo)準(zhǔn)大麥β-葡聚糖的方法，發(fā)現(xiàn)二者在550 nm處吸光值呈顯著的線性相關(guān)，因此該方法方便可行且成本低廉。結(jié)果表明：在發(fā)芽的前期，麥芽的β-葡聚糖含量快速減少，同時(shí)還原糖含量也快速增加；發(fā)芽后期，麥芽β-葡聚糖含量下降趨于平緩，而還原糖的增加速度也趨于穩(wěn)定。同時(shí)，在發(fā)芽過程中麥芽β-葡聚糖含量和還原糖含量還呈顯著的負(fù)性相關(guān)性。

β-葡聚糖；羧甲基纖維素鈉；還原糖

制麥?zhǔn)且粋€(gè)人為控制的使大麥有限發(fā)芽的過程。制麥一般包括浸麥、發(fā)芽和干燥焙焦，其中主要的就是發(fā)芽。發(fā)芽是一個(gè)復(fù)雜的生理生化過程，也可稱為麥芽的溶解。在大麥等禾本科植物中，β-葡聚糖是其籽粒細(xì)胞壁的主要成分[1-2]。因此，大麥的發(fā)芽首先是β-葡聚糖的降解。原料大麥中β-葡聚糖含量一般比較大，而發(fā)芽后，β-葡聚糖含量一般會(huì)下降，由于β-葡聚糖水溶液具有很高的黏度，因此發(fā)芽不充分的麥芽會(huì)影響麥汁過濾速度，不利于啤酒生產(chǎn)[3-5]。此外，在發(fā)芽過程中，大麥中存在的各種非活化酶類得到活化，形成比較全面的酶系統(tǒng)，在不同酶系的作用下，胚乳中所含的半纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)等高分子物質(zhì)逐步分解，還原糖類和可溶性含氮物質(zhì)等不斷增加，同時(shí)麥芽由致密堅(jiān)硬變得疏松易脆[6]。麥芽中的還原糖含量對(duì)后續(xù)麥汁發(fā)酵是有影響的。還原糖含量過低則酵母能利用的碳源過少；還原糖含量過高則表明麥芽溶解過度，同樣不適合生產(chǎn)麥汁供發(fā)酵使用。

目前實(shí)驗(yàn)室或啤酒企業(yè)一般用酶法、熒光法、苯酚——硫酸法和剛果紅法來測(cè)定麥芽或麥汁中的β-葡聚糖含量。但是，酶法雖然較為準(zhǔn)確但檢測(cè)成本太高、步驟繁瑣；熒光法高效、準(zhǔn)確但需使用昂貴的流動(dòng)熒光分析儀器；苯酚——硫酸法中無專一性、結(jié)果誤差大；剛果紅法操作簡(jiǎn)便、快捷，誤差相對(duì)較小，因而應(yīng)用較為普遍[7-9]。

本論文主要研究了制麥過程中麥芽β-葡聚糖含量和還原糖含量的動(dòng)態(tài)變化，確定最適合的發(fā)芽時(shí)間。同時(shí)在測(cè)定麥芽的β-葡聚糖含量時(shí)，在剛果紅法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些改進(jìn)，采用羧甲基纖維素鈉代替標(biāo)準(zhǔn)大麥β-葡聚糖，發(fā)現(xiàn)二者在550 nm處吸光值是顯著的線性相關(guān)，故可以用纖維素鈉來做剛果紅法中的標(biāo)準(zhǔn)曲線，該方法簡(jiǎn)單可行且成本低廉。

1材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 大麥

大麥品種為澳大利亞大麥Gairdner和國產(chǎn)大麥墾啤7號(hào)，由中糧麥芽（大連）有限公司提供，大麥部分理化參數(shù)見表1。

表1 試驗(yàn)用大麥的部分理化參數(shù)Table1 Test using barley physicochemical parameters

1.1.2 試劑

大麥β-葡聚糖：美國Sigma化學(xué)公司；羧甲基纖維素鈉、3，5-二硝基水楊酸、剛果紅等試劑均為分析純。

1.1.3 主要儀器

MJPS-250型生化培養(yǎng)箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；SC-3610型低速離心機(jī)：安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；JYL-350型粉碎機(jī)：山東九陽小家電有限公司；V-5000型可見光分光光度計(jì)：上海元析儀器有限公司；HH型恒溫水浴鍋：江蘇南通竹行電熱器廠；等。

1.2 方法

1.2.1 制麥工藝

選取經(jīng)過篩選的精選大麥，浸麥采取在16℃下按浸水4 h斷水8 h的方式，共浸斷水交替4次；發(fā)芽階段在濕度90%的培養(yǎng)箱中進(jìn)行[10-11]。

1.2.2 制麥過程中麥芽β-葡聚糖含量的測(cè)定

麥芽中β-葡聚糖含量的測(cè)定，在熒光法（剛果紅法）基礎(chǔ)上稍作改進(jìn)，用10 g/L羧甲基纖維素鈉水溶液代替標(biāo)準(zhǔn)大麥β-葡聚糖溶液，并將其實(shí)驗(yàn)所得的標(biāo)準(zhǔn)曲線與標(biāo)準(zhǔn)大麥β-葡聚糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行線性比較，發(fā)現(xiàn)二者有顯著的正相關(guān)性，故采用羧甲基纖維素鈉來間接測(cè)定麥芽β-葡聚糖含量[12-13]。

1.2.3 制麥過程中麥芽還原糖含量的測(cè)定

麥芽中還原糖的測(cè)定按照文獻(xiàn)[14]中的方法。

2結(jié)果與分析

2.1 制麥過程中麥芽β-葡聚糖含量的變化

采用10 g/L的羧甲基纖維素鈉水溶液在與β-葡聚糖標(biāo)準(zhǔn)溶液在相同的條件下進(jìn)行剛果紅染色反應(yīng)，對(duì)二者的吸光值進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表2。

表2 A550nm下羧甲基纖維素鈉與β-葡聚糖標(biāo)準(zhǔn)品含量對(duì)應(yīng)關(guān)系Table2 Carboxymethyl cellulose sodium andβ-glucan content corresponding relationship at A550nm

以β-葡聚糖標(biāo)準(zhǔn)品含量作為因變量（y），以羧甲基纖維素鈉含量作為自變量（x），建立回歸方程為y= 0.005 67 x+0.000 69，R2=1.000

通過表2和相關(guān)性方程發(fā)現(xiàn)，在相同條件下采用剛果紅法分別測(cè)定羧甲基纖維素鈉和β-葡聚糖標(biāo)準(zhǔn)品的吸光值，二者有高度顯著的線性相關(guān)性。因此可在實(shí)驗(yàn)時(shí)采用羧甲基纖維素鈉制作標(biāo)準(zhǔn)曲線然后通過方程換算成相應(yīng)的β-葡聚糖含量。

不同大麥發(fā)芽過程中麥芽β-葡聚糖含量見圖1。

圖1 發(fā)芽過程中麥芽β-葡聚糖含量Fig.1 Maltβ-glucan content in the germination process

由圖1可以看出，隨著發(fā)芽天數(shù)的增加，麥芽的β-葡聚糖含量不斷降低。在發(fā)芽過程中，前3～4天，麥芽β葡聚糖含量減少的很快，從第4天開始β葡聚糖含量趨緩。因此，制麥發(fā)芽4 d左右是經(jīng)濟(jì)有利的。

2.2 制麥過程中麥芽還原糖含量的變化

不同大麥發(fā)芽過程中麥芽還原糖含量見圖2。

圖2 發(fā)芽過程中麥芽還原糖含量Fig.2 M alt reducing sugar content in the germination process

從圖2可以看出在發(fā)芽過程中麥芽的還原糖含量在不斷增加，尤其是在發(fā)芽的前4～5天還原糖的含量一直快速增加，第5天以后其含量趨于穩(wěn)定。這說明在發(fā)芽前5天麥芽的呼吸作用比較旺盛，淀粉物質(zhì)降解較多，而隨著發(fā)芽時(shí)間的延長，這一生理活動(dòng)逐漸減弱。因此選擇發(fā)芽4 d左右是合理的，既能滿足麥芽還原糖的含量，又不至于使麥芽過度溶解造成浪費(fèi)。

2.3 麥芽β-葡聚糖含量與還原糖含量的相關(guān)性

不同大麥發(fā)芽過程中麥芽β葡聚糖含量與還原糖含量的相關(guān)性見圖3。

圖3麥芽β-葡聚糖含量與還原糖含量的關(guān)系Fig.3 Maltbeta glucan content and reducing sugar content

圖3 顯示了Gairdner和墾啤7號(hào)發(fā)芽過程中麥芽的β-葡聚糖含量與還原糖含量的動(dòng)態(tài)變化關(guān)系。由圖可以看出，兩種大麥發(fā)芽過程中，麥芽的β-葡聚糖含量與還原糖含量都呈現(xiàn)有明顯的負(fù)相關(guān)性，即隨著麥芽β-葡聚糖含量的不斷降低麥芽還原糖含量在不斷增加。

3結(jié)論

1）采用剛果紅法測(cè)定麥芽中β-葡聚糖含量，用10 g/L的羧甲基纖維素鈉溶液代替大麥β-葡聚糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，相同條件下測(cè)得的二者吸光值有完全正相關(guān)的線性關(guān)系，故在實(shí)際生產(chǎn)中，可以用更廉價(jià)的羧甲基纖維素鈉來代替昂貴的大麥β-葡聚糖標(biāo)準(zhǔn)品來測(cè)定麥芽或麥汁中的β-葡聚糖含量。

2）制麥過程中，隨著發(fā)芽時(shí)間的延長，麥芽的β-葡聚糖含量在不斷降低，在發(fā)芽的前期，減少速度較快，發(fā)芽4 d以后其含量趨于平穩(wěn)；同時(shí)在發(fā)芽過程中還原糖含量在不斷增加，在發(fā)芽的前期，增加速度較快，發(fā)芽5 d以后其含量趨于平穩(wěn)。因此較為經(jīng)濟(jì)的發(fā)芽天數(shù)最好控制在4 d～5 d，這樣既保證了β-葡聚糖的充分降解，又能滿足還原糖的有效積累。

3）在發(fā)芽過程中，麥芽的β-葡聚糖含量與還原糖含量之間有顯著的負(fù)相關(guān)性，即發(fā)芽過程中麥芽β-葡聚糖含量在不斷減少而麥芽還原糖含量在不斷增加。

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Content Changes of M altβ-glucan and Reducing Sugar in the Process of Malting

ZHANGShu-liang，WANGYue，AN Jia-yan*
（Dalian Polytechnic University，Dalian 116034，Liaoning，China）

The Australian barley Gairdner and domestic Barley KenpiNO.7 asmaterial，germination at16℃，humidity is 90%，studied during malting malt β-glucan content and reducing sugar content of the dynamic changes.The quantitative determination of malt β-glucan，carboxy methyl cellulose sodium was adopted instead of the standard barleyβ-glucan and it was found that both in the absorbance at 550 nm was a significant linear correlation.The method was feasible and convenient low cost.The results showed that maltβ-glucan content quickly reduced while the reducing sugar content increased rapidly in the early stages of the germination，while in the late of germination，the maltβ-glucan content decreased to flatten and the increasing speed of the reducing sugar stabilized.Meanwhile，in the germination process of malt β-glucan content and the reducing sugar content showed a significantly negative correlation.

β-glucan；carboxymethylcellulose sodium；reducing sugar

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.15.024

2013-10-29

張樹亮（1988—），男（漢），碩士研究生，研究方向：發(fā)酵技術(shù)。

*通信作者：安家彥，教授。