漢麻蛋白酶解物精釀啤酒釀造工藝

宋淑敏，石杰，魏連會(huì)，董艷，潘靜，高媛

黑龍江省科學(xué)院大慶分院（大慶 163319）

漢麻（Cannabis sativaL.）又稱為工業(yè)大麻、火麻[1-2]。漢麻仁（火麻仁）為藥食兩用的傳統(tǒng)中藥，具有潤腸通便、滋陰益氣之功效[3]。漢麻籽被列入2000版的《中華人民共和國藥典》，2002年中華人民共和國國家衛(wèi)生健康委員會(huì)（原衛(wèi)生部）將火麻仁列入《既是食品又是藥品》名單目錄中[4]。漢麻籽蛋白作為一種新型蛋白資源，具有很高的研究開發(fā)價(jià)值。漢麻籽的蛋白質(zhì)含量為20%～25%，其中麻仁球蛋白65%、麻仁清蛋白35%。漢麻籽蛋白中含有18種氨基酸，其中包括人體必需的8種氨基酸，而且含量較高，組成比值合理、效價(jià)均衡，屬于優(yōu)質(zhì)完全蛋白[5]。漢麻蛋白經(jīng)蛋白酶水解后可生成多肽，易被人體消化吸收，而且漢麻籽多肽還具有多種生理功能和較高的營養(yǎng)價(jià)值[6]，因此可作為原料應(yīng)用于發(fā)酵、制藥、食品等行業(yè)。

近年來隨著消費(fèi)者對(duì)啤酒的品質(zhì)、口味和新鮮度等要求的不斷提高，擁有豐富的層次、口感及個(gè)性化融入特色的精釀啤酒越來越受到消費(fèi)者的喜愛。有關(guān)大豆蛋白酶解物[7]、魔芋飛粉蛋白酶解物[8]、小麥蛋白酶解物[9]等應(yīng)用于啤酒的研究已有報(bào)道。漢麻籽蛋白產(chǎn)品的開發(fā)在中國尚處于初級(jí)階段，多停留在漢麻蛋白粉的研發(fā)，市場(chǎng)競(jìng)爭力不強(qiáng)。關(guān)于漢麻蛋白酶解產(chǎn)物在啤酒釀造中的應(yīng)用研究在國內(nèi)尚未見報(bào)道。

試驗(yàn)在前期復(fù)合酶法制備漢麻籽蛋白酶解物技術(shù)基礎(chǔ)上，優(yōu)化漢麻蛋白酶解物精釀啤酒發(fā)酵工藝，充分發(fā)揮漢麻籽蛋白多肽的營養(yǎng)保健功效，以期為漢麻籽應(yīng)用于精釀啤酒釀造領(lǐng)域提供技術(shù)支撐，也為漢麻籽蛋白高值化利用開辟新途徑，促進(jìn)漢麻籽深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

1.1.1 材料

漢麻蛋白酶解物（黑龍江省科學(xué)院大慶分院自制）；大麥芽；啤酒花；啤酒酵母（從日本引進(jìn)）。

1.2 儀器與設(shè)備

真空冷凍干燥機(jī)（VFD-6000）；超臨界CO2萃取設(shè)備（HA221-50-06）；切向膜過濾系統(tǒng)（BIOQMU1000）；電子天平（型號(hào)FA1104N）；數(shù)顯恒溫水浴鍋（HH-1）；鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9070A）；冰箱（BCD-215TBDZ）；超聲波清洗儀；4800 Plus MALDI TOF/TOFTM Analyzer（AB SCIEX）；QExactive質(zhì)譜儀（Thermo Finnigan）；納升級(jí)液相色譜儀（Easy nLC1000，Thermo Finnigan）；真空離心濃縮儀（Eppendorf Concentrator plus）；糖度儀；等。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 漢麻蛋白酶解物相對(duì)分子質(zhì)量分布的檢測(cè)

采用復(fù)合酶解法制備漢麻蛋白酶解物[10]，采用MALDI-TOF質(zhì)譜分析方法進(jìn)行漢麻蛋白酶解物相對(duì)分子質(zhì)量分布檢測(cè)。取1 μL樣品點(diǎn)至樣品靶上，待自然干燥后，取1 μL CHCA基質(zhì)溶液點(diǎn)至對(duì)應(yīng)靶位上并自然干燥，用相同方法在樣品靶位的相鄰靶位上點(diǎn)校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)品。采用校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)品Calibration Mixture 1進(jìn)行外標(biāo)一級(jí)校準(zhǔn)，質(zhì)量誤差小于1×10-6，圖譜采集條件：一級(jí)質(zhì)譜（MS）范圍為100～4000m/z，以及一級(jí)質(zhì)譜（MS）范圍為1000～36000m/z，每張譜圖累加500個(gè)Laser Shots。

1.3.2 漢麻蛋白酶解物精釀啤酒工藝流程及技術(shù)要點(diǎn)

大麥芽→粉碎→糖化→過濾→煮沸→添加酒花、漢麻蛋白酶解物→過濾→冷卻→加入啤酒酵母進(jìn)行發(fā)酵→后熟→成品→低溫冷藏

1.3.2.1 麥芽粉碎[11]、糖化、過濾

將大麥芽輕度粉碎，粉碎程度為麥芽皮破而不碎；將麥芽和水按質(zhì)量比1∶4混合，升溫至60～65℃，保溫90 min，升溫至78～80 ℃，保溫20～30 min；用碘液檢驗(yàn)至糖化完全，過濾得麥芽汁。

1.3.2.2 煮沸

將麥汁進(jìn)行煮沸，在麥汁煮沸過程中，添加0.25%～1.0%漢麻蛋白酶解物，添加0.2%～0.5%啤酒花，煮沸時(shí)間30～60 min。

1.3.2.3 冷卻

將煮沸液過濾后，放入4～8 ℃冷藏室，進(jìn)行冷卻處理至30 ℃，得冷卻液。

1.3.2.4 發(fā)酵

向所述冷卻液中加入0.25%～0.50%啤酒酵母，發(fā)酵溫度18～20 ℃，發(fā)酵7～10 d，完成發(fā)酵。

1.3.2.5 后熟

將發(fā)酵后的發(fā)酵液放置在4～6 ℃冷藏室，保持10～15 d，去除酵母和沉淀物，得到漢麻蛋白酶解物精釀啤酒。

1.3.3 漢麻精釀啤酒釀造工藝條件優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)漢麻蛋白酶解物的添加量（A）、發(fā)酵溫度（B）、漢麻蛋白酶解物添加時(shí)機(jī)（C）進(jìn)行正交試驗(yàn)，優(yōu)化漢麻蛋白酶解物啤酒釀造的工藝條件。正交試驗(yàn)的因素水平表如表1所示。

表1 漢麻蛋白酶解物精釀啤酒工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)因素水平表

1.3.4 漢麻蛋白酶解物精釀啤酒感官評(píng)定

以感官評(píng)價(jià)作為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（如表2所示），選10位感官品評(píng)專家對(duì)漢麻蛋白酶解物精釀啤酒進(jìn)行品嘗，并進(jìn)行打分，滿分為100分。

表2 漢麻蛋白酶解物精釀啤酒感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.5 漢麻蛋白酶解物精釀啤酒理化指標(biāo)的測(cè)定

對(duì)漢麻蛋白酶解物精釀啤酒進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè)分析，原麥汁濃度、總酸、雙乙酰、泡持性、二氧化碳的測(cè)定，按照GB/T 4928—2008《啤酒》[12]進(jìn)行檢測(cè)；酒精度的測(cè)定，按照GB 5009.225—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)酒中乙醇濃度的測(cè)定》[13]；鉛的測(cè)定，采用GB 5009.12—2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉛的測(cè)定》[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 漢麻蛋白酶解物的相對(duì)分子質(zhì)量分布

試驗(yàn)結(jié)果如表3所示，采用復(fù)合酶法酶解漢麻籽粕蛋白，經(jīng)質(zhì)譜分析漢麻蛋白酶解物的相對(duì)分子質(zhì)量主要分布在3 kDa以下，相對(duì)分子質(zhì)量＜3 kDa的漢麻蛋白酶解物占比為94.82%。

表3 漢麻蛋白酶解物相對(duì)分子質(zhì)量分布

2.2 漢麻蛋白酶解物精釀啤酒釀造工藝條件優(yōu)化的正交試驗(yàn)

根據(jù)前期單因素試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)漢麻蛋白酶解物的添加量（A）、發(fā)酵溫度（B）、漢麻蛋白酶解物添加時(shí)機(jī)（C）3個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，優(yōu)化漢麻蛋白酶解物精釀啤酒釀造的工藝條件。正交試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 漢麻蛋白酶解物精釀啤酒釀造工藝條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

結(jié)果表明，影響漢麻蛋白酶解物精釀啤酒釀造的各因素主次關(guān)系為A＞B＞C，其中溫度對(duì)漢麻蛋白酶解物精釀啤酒的感官影響顯著，其次是漢麻蛋白酶解物的添加量。得出漢麻蛋白酶解物精釀啤酒釀造的最佳工藝條件為A3B2C1，即發(fā)酵溫度為20 ℃、漢麻蛋白酶解物添加量為0.5%、漢麻蛋白酶解物添加時(shí)機(jī)為煮沸時(shí)加入。在此最佳的理論值基礎(chǔ)上進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，漢麻蛋白酶解物精釀啤酒的感官得分為98.6分。漢麻蛋白酶解物啤酒呈黃棕色，口感細(xì)膩，香氣獨(dú)特、酒體協(xié)調(diào)，口味醇厚。

2.3 漢麻蛋白酶解物精釀啤酒理化指標(biāo)的檢測(cè)

對(duì)漢麻蛋白酶解物精釀啤酒成品的原麥汁濃度、感官、總酸、雙乙酰、泡持性、二氧化碳、蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性等按照GB/T 4928—2008相關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)；酒精度的測(cè)定，按照GB 5009.225—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)酒中乙醇濃度的測(cè)定》；鉛的測(cè)定，采用GB 5009.12—2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉛的測(cè)定》。

檢測(cè)結(jié)果如表5所示，漢麻蛋白酶解物精釀啤酒的理化指標(biāo)符合啤酒的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。

表5 漢麻蛋白酶解物精釀啤酒理化指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果

3 結(jié)論

試驗(yàn)以大麥芽、漢麻蛋白酶解物、酒花為原料，采用從日本引進(jìn)的啤酒酵母，探究漢麻蛋白酶解物添加量、發(fā)酵溫度、漢麻蛋白酶解物添加時(shí)機(jī)對(duì)漢麻精釀啤酒感官評(píng)分的影響。在前期單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過正交試驗(yàn)優(yōu)化啤酒釀造的工藝條件，得出漢麻蛋白酶解物精釀啤酒釀造的最佳工藝條件A3B2C1，即發(fā)酵溫度為20 ℃、漢麻蛋白酶解物添加量為0.5%、漢麻蛋白酶解物添加時(shí)機(jī)為煮沸時(shí)加入。在此優(yōu)化條件下，產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)分值為98.6分。經(jīng)檢測(cè)，漢麻蛋白酶解物精釀啤酒產(chǎn)品的理化指標(biāo)符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，啤酒成品呈棕黃色，香氣豐富、協(xié)調(diào)，酒體醇厚、口感細(xì)膩、營養(yǎng)豐富，開發(fā)應(yīng)用前景廣闊。試驗(yàn)成果不僅可滿足人們對(duì)精釀啤酒的需求，還可拓寬漢麻籽蛋白的應(yīng)用領(lǐng)域，促進(jìn)漢麻籽深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展。