高蛋白含量大麥甘啤4號釀造特性

榮芷銘， 楊 紅， 云 霞， 趙長新

（大連工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院，遼寧 大連 116034）

0 引 言

大麥?zhǔn)瞧【粕a(chǎn)的主要原材料。蛋白質(zhì)為釀造大麥的主要成分之一，也是釀造大麥一項關(guān)鍵的控制指標(biāo)［1］。蛋白質(zhì)的組成及含量直接關(guān)系到釀造大麥的品質(zhì)，若大麥中的蛋白質(zhì)含量超過其干重的12%，即為高含量蛋白質(zhì)大麥，通常情況下這種大麥?zhǔn)遣荒茉谄【漆勗熘惺褂玫?，而僅僅作為家畜的飼料［2］。使用蛋白質(zhì)含量較高的大麥所生產(chǎn)的麥芽來釀造啤酒，會導(dǎo)致糖化過程困難，且啤酒易混濁，非生物穩(wěn)定性降低，啤酒難以保存［3］。

國產(chǎn)大麥由于種子自身及地理等因素導(dǎo)致其蛋白質(zhì)含量普遍偏高，大大制約了國產(chǎn)大麥制備商品麥芽的進(jìn)程。鑒于此，國內(nèi)開展了大量的關(guān)于商品麥芽國產(chǎn)化的研究［4－5］。本文應(yīng)用國產(chǎn)大麥制得的麥芽進(jìn)行糖化試驗，通過與優(yōu)質(zhì)麥芽相比較，從而揭示高蛋白含量的國產(chǎn)大麥的釀造性能，為進(jìn)一步應(yīng)用國產(chǎn)高蛋白大麥進(jìn)行啤酒釀造提供一定的工藝借鑒。

1 實驗材料與方法

1.1 材 料

大麥：甘啤4號（蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)18%，簡稱高氮甘4），Gairdner（蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)10.6%），由大連中糧麥芽有限公司提供。

1.2 方 法

1.2.1 蛋白質(zhì)的提取

根據(jù)Osborne的可溶性分類法，將大麥蛋白質(zhì)分為水溶蛋白、鹽溶蛋白、醇溶蛋白、堿溶蛋白，4種蛋白的提取方法詳見參考文獻(xiàn)［6］。

1.2.2 蛋白質(zhì)含量的測定

考馬斯亮藍(lán)法測蛋白質(zhì)含量［7］。

1.2.3 糖化工藝

工藝流程：37℃（酸休止）保溫30min，控制pH 5.2～5.4→45℃（蛋白質(zhì)休止）→63℃保溫60min，控制pH 5.4～5.6→68℃ 保溫40min→80℃ 保溫5min→78℃保溫5min，控制pH 5.5～5.75→麥汁煮沸30min。蛋白質(zhì)休止時間分別設(shè)定為：40、45、50、55、60、70min。

1.2.4 麥汁常規(guī)分析

樣品色度、浸出物、α－氨基氮、pH值等指標(biāo)的測定參見文獻(xiàn)［8］。

1.2.5 SDS－PAGE電泳

采用不連續(xù)電泳方法，分離膠為5%，濃縮膠為12%，具體操作見參考文獻(xiàn)［9］。

2 結(jié)果與討論

2.1 α－氨基氮

由高氮甘4麥芽所制麥汁中α－氨基氮為229mg／L，明顯高于 Gairdner所制麥汁中的217mg／L。由圖1可知，延長高氮甘4麥芽的蛋白質(zhì)休止時間，α－氨基氮含量也呈現(xiàn)出正相關(guān)性，當(dāng)休止時間為70min時，麥汁中α－氨基氮達(dá)到422mg／L。

圖1 蛋白質(zhì)休止時間對高氮甘4麥汁α－氨基氮含量的影響Fig.1 The effect of protein cessation time on the content ofα－amino nitrogen of Ganpi－4wort

2.2 蛋白質(zhì)

由高氮甘4麥芽所制麥汁中的蛋白質(zhì)為0.416mg／mL，略高于 Gairdner所制麥汁中的0.413mg／mL。由圖2知，延長高氮甘4麥芽蛋白質(zhì)休止時間，麥汁中蛋白質(zhì)含量也相應(yīng)有所提高，休止時間為70min時，麥汁中蛋白質(zhì)達(dá)到0.76mg／mL。

圖2 蛋白質(zhì)休止時間對高氮甘4麥汁蛋白質(zhì)含量的影響Fig.2 The effect of protein cessation time on the content of protein of Ganpi－4wort

2.3 pH值

由高氮甘4麥芽所制麥汁的pH 5.74高于Gairdner所制麥汁的pH 5.62。由圖3可知，高氮甘4麥芽在不同蛋白質(zhì)休止時間糖化，休止時間為60min時，麥汁的pH為最低值5.74。較低的pH值有利于麥汁中冷凝固物的絮凝及發(fā)酵過程中酵母的沉降，從而提高啤酒的生物穩(wěn)定性和非生物穩(wěn)定性。

圖3 蛋白質(zhì)休止時間對高氮甘4麥汁pH的影響Fig.3 The effect of protein cessation time on pH of Ganpi－4wort

2.4 麥汁總酸度

高氮麥芽所得麥汁的總酸度大于Gairdner所制麥汁的總酸度。對比圖4與圖3可以看出，麥汁中總酸的量與麥汁中pH值呈正相關(guān)性，較低的pH值麥汁的總酸度也較低。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)休止時間為60min時，麥汁總酸度達(dá)到最低值24.6g／L。這是由于麥汁煮沸時，水中鈣離子和麥芽中的磷酸鹽反應(yīng)，釋放出氫離子，使得麥汁pH值和總酸都下降。

圖4 蛋白質(zhì)休止時間對高氮甘4麥汁總酸量的影響Fig.4 The effect of protein cessation time on the total acid of Ganpi－4wort

2.5 麥汁煮沸色度

由高氮甘4麥芽所制麥汁煮沸色度為7.25EBC，大于Gairdner所制麥汁煮沸色度的7.15EBC。由圖5可知，麥汁煮沸色度隨著蛋白質(zhì)休止時間的增加而增加，60min時，麥汁的色度顯著提高，增幅接近15%。由此可知利用高蛋白麥汁糖化，蛋白休止時間不宜過長。

圖5 蛋白質(zhì)休止時間對高氮甘4麥汁煮沸色度的影響Fig.5 The effect of protein cessation time on the boil chroma of Ganpi－4wort

2.6 浸出物

由麥芽高氮甘4所制麥汁的浸出物為74g／kg麥汁，較Gairdner所制麥汁的80g／kg麥汁明顯偏低。由圖6可知，適當(dāng)延長蛋白質(zhì)休止時間，可以增加麥汁中浸出物的含量。麥汁浸出物的多少與麥芽蛋白質(zhì)含量的高低呈反比，隨著蛋白質(zhì)的溶解，浸出物逐漸增加。

圖6 蛋白質(zhì)休止時間對高氮甘4麥汁浸出物量的影響Fig.6 The effect of protein cessation time on the extract of Ganpi－4wort

綜上，通過對比高氮甘4麥芽和Gairdner所制麥汁的幾個主要檢測指標(biāo)可知，高氮甘4除了浸出物含量較低外，其他幾個指標(biāo)都較Gairdner所制麥汁高，使用高蛋白大麥所制麥汁中α－氨基氮和蛋白含量較高，但是其麥芽溶解性不好，麥芽浸出物少；適當(dāng)延長蛋白質(zhì)休止時間，可以增加高氮甘4中蛋白質(zhì)的分解，從而彌補高氮甘4溶解性不足的缺點。因此，將高蛋白大麥甘4所制麥芽糖化時的蛋白質(zhì)休止時間設(shè)定在60min為宜。

2.7 麥汁蛋白質(zhì)SDS－PAGE圖譜驗證

由圖7可以看出，經(jīng)過煮沸后，麥汁中存在的蛋白質(zhì)分子質(zhì)量大都在29.0～44.3ku。對比在不同蛋白質(zhì)休止時間所制麥汁可知，麥芽甘4在休止時間為60min時，其蛋白質(zhì)分解最好。

圖7 麥汁蛋白質(zhì)SDS－PAGE圖譜Fig.7 SDS－PAGE of protein in wort

3 結(jié) 論

應(yīng)用高蛋白大麥甘啤4號所制麥芽糖化時，通過檢測所得麥汁中幾個主要檢測指標(biāo)可知，高蛋白甘啤4號可以作為啤酒釀造原料使用，雖個別指標(biāo)不符合要求，但是可以通過適當(dāng)?shù)匮娱L蛋白質(zhì)休止時間來彌補。通過實驗蛋白質(zhì)休止時間最終確定為60min，此時蛋白質(zhì)為0.76mg／mL，麥汁中α－氨基氮為408mg／L，pH 值5.74，麥汁總酸度24.6g／L，麥汁的色度8.26EBC，麥汁中浸出物108g／kg，基本上達(dá)到了釀造麥汁的要求。麥汁的pH值和煮沸色度可通過調(diào)節(jié)煮沸強度來控制。

［1］薛潔.大麥蛋白質(zhì)的組成研究［J］.釀酒科技，2003（4）：67－69.

［2］陳曉東，趙斌，季昌好，等.不同地理來源大麥種質(zhì)蛋白質(zhì)含量分析［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2013，29（3）：76－79.

［3］郝晶心.高蛋白含量的大麥在生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］.釀酒科技，2002（2）：65－67.

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［5］黃業(yè)昌，張國平.影響啤酒大麥籽粒品質(zhì)的環(huán)境因素及農(nóng)藝措施［J］.大麥與谷類科學(xué)，2011（3）：1－5.

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