使用快速黏度分析仪(RVA)预测大麦预发芽损伤及其影响因素*

何敏，董建军，陆健，林艳，张志军

1(江南大学工业生物技术教育部重点实验室，江苏无锡，214122)2(江南大学生物工程学院，江苏 无锡，214122)3(青岛啤酒股份有限公司科研中心，山东 青岛，266061)

使用快速黏度分析仪(RVA)预测大麦预发芽损伤及其影响因素*

何敏1，2，董建军2，3，陆健1，2，林艳3，张志军3

1(江南大学工业生物技术教育部重点实验室，江苏无锡，214122)2(江南大学生物工程学院，江苏 无锡，214122)3(青岛啤酒股份有限公司科研中心，山东 青岛，266061)

使用快速黏度分析仪(rapid visco-analyzer，RVA)测定大麦的黏度并通过其特征值可以预测大麦预发芽程度，目前尚无统一的EBC、ASBC标准方法。大麦水分、品种特异性、粉碎粒度等因素在一定程度上影响此方法检测结果。文中建立了一种RVA检测方法，并分析了不同因素对其特征值的影响。实验结果显示，品种初始质量、粉碎粒度对大麦RVA值影响较大，水分影响较小。RVA对大麦预发芽程度的预测相关性显著，可作为一种快速、灵敏、简便的方法，预测大麦预发芽损伤。

大麦，使用快速黏度分析仪(RVA)，影响因素，预发芽，预测

用于制麦的啤酒大麦，必须表现出较高的发芽能力，并在长期的运输和储存过程中保持高的活力，其5 d发芽率(GE)必须保持在95%以上。气候变化的极端和不确定性，以及大麦收获季节时遭遇雨季或田地较长时间处于潮湿环境，大麦就会表现出一定程度的预发芽，这种预发芽肉眼无法识别，发芽率亦维持原水平，而经过后期处理、储存，特别是遇到高温高湿，发芽率就会很快的下降，造成不可挽回的损失。因此需要建立一种快速灵敏预测大麦预发芽程度的方法，合理安排生产，尽快制成麦芽，避免损失。

大麦预发芽最显著的特征就是其内α-淀粉酶活性增加，目前有很多测量方法，如荧光法 (fluorescein dibutyrate，FDB)［1］、去皮法 (pearling method)［1－2］、降落值法(falling number method，FN 值)、染色法［3］等。Hocking等人对搅拌值法和降落值法进行了国际实验室比对试验，发现两种方法的平均结果之间有高度的相关性(r=0.99)。搅拌值(stirring number，SN)测试的工作原理与降落值(FV)测试相同。将水/面粉悬浮物混匀并迅速加热使淀粉糊化，淀粉颗粒溶胀使黏度增加，并使内源性的α-淀粉酶得以接触到淀粉分子。α-淀粉酶是一种内源性的酶，它能破坏淀粉分子内的1，4-葡萄糖苷键，缩短链的长度，使淀粉液化。淀粉酶的数量在萌发过程中迅速增加。因此，发芽损伤试样的熟化黏度远低于正常试样。但是通过测定α-淀粉酶活力测量发芽比较费力且不适于大规模的样品分析［4］。而通过RVA则可测量此种黏度损失，RVA值越高说明大麦内α-淀粉酶活性越低，反之越高［1－5］。谢黎虹、陈能等同样将 Brabender方法与RVA方法就大米的糊化做过比较，发现二者原理、检测内容相似，但RVA所用时间很少且用量少(12.5 min，3.0g左右)，而 Brabender方法用量就很大(1.5 h，40.0 g左右)，且除糊化温度，二者的其他特征值相关性非常好［6］。

快速黏度分析仪(rapid visco-analyzer)是一种连续记录式旋转黏度计，具有加热、冷却和可改变剪切力的能力。由于它能以可控制的方式迅速加热并冷却试样，因此特别适用于测试淀粉质产品。可通过测定大麦的RVA值，从而判断其预发芽损伤程度，RVA法已经成功通过国际实验室比对试验而被美国谷物化学家协会、国际谷化协会和澳大利亚皇家化学会分别批准作为标准方法［7－9］。此方法在国内还未大规模推广使用，国内已有很多文献报道关于不同的因素对大米、小麦等的RVA影响，关于其对大麦预发芽的影响还未见报道。

1 材料和方法

1.1 材料及处理

储存实验:选取加麦、澳麦、法麦、国麦等品种若干，进行除杂分级，分装，储存于人工气候箱中。

1.2 方法

图1是典型的RVA糊化曲线，A为3 min程序:50℃快速升温至95℃并保持，测量的是SN(stirring number)值;B为13 min程序:50℃保持1 min，以12℃/min上升到95℃(3.75 min)，95℃保持2.5 min，以后下降到 50℃(3.75 min)，50℃ 保持1.4 min)。其中峰值黏度(peak viscosity，PV)显示了淀粉或混合物结合水的能力。它与最终产品的质量有关，可作为一个指标来说明混合熟化机的黏性负载。最终黏度(final viscosity，FV)是在定义某种试样的品质时最常用的参数，因为它表明了物料在熟化并冷却后形成黏糊或凝胶的能力。SN值与最终黏度之间有非常好的相关性

分别选取加麦、法麦样品若干，分级除杂，储存于人工气候箱中，每隔1天测其SN值，结果如表1所示。

图1 RVA糊化曲线图(A:3 min程序，B:13 min程序)

2 结论与分析

2.1 RVA重复性与再现性

表1 各样品每天的RVA变化

选取加麦、法麦、澳麦等样品，每样3份，由来自不同实验室的人员进行测量，每份重复测量5次，结果见表2。

由表2可见，RVA仪器的再现性标准偏差在10%以内，再现性良好，重复性的标准偏差大部分在10%左右，重复性良好。在实验中，由于所需要的样品量很少(4g左右)，为确保结果的准确性，应尽可能混匀样品(五分法或四分法均可)，增加取样点，多次测量(3～5次)，取其平均值，尽量做到减小误差。

表2 各样品RVA的重复性变化

2.2 特征值的影响因素

2.2.1 水分对大麦RVA特征值的影响

不然他可以把她留在身边。“特务不分家”，不是有这句话？况且她不过是个学生。他们那伙人里只有一个重庆特务，给他逃走了，是此役唯一的缺憾。大概是在平安戏院看了一半戏出来，行刺失风后再回戏院，封锁的时候查起来有票根，混过了关。跟他一块等着下手的一个小子看见他掏香烟掏出票根来，仍旧收好。预先讲好了，接应的车子不要管他，想必总是一个人溜回电影院了。那些浑小子经不起讯问，吃了点苦头全都说了。

选取大麦若干，分别用旋风磨粉碎，选取不同的水分(9%、10%、11%、12%)，测其 SN值，测量结果见表3。

表3 不同样品不同水分的RVA变化

由表3可以看出，水分对大麦的影响标准偏差均在10以内，随着大麦水分的增加，RVA稍有增加(水分越高则样品添加量越大)，但总的来说水分的变化对大麦RVA的影响不大。若在采购时可考虑省去测量水分这一步，因为采用国标法测量水分需要耗时3.5 h，为快速得到结果，可将水分设置在平均值，其结果与真实值之间差别亦不大。

2.2.2 大麦粉碎粒度对RVA特征值的影响

选取5种澳麦，分别用EBC(直径为1 mm)和旋风磨(型号:Tecator CYCLOTEC 1093 Sample Mile，直径0.1mm)粉碎，取样，所有水分设置成11%，测其RVA值，结果见表4。

表4 分别用两种磨粉碎测得不同样品的RVA特征值

由表4可以看出，粉碎粒度对结果影响很大，旋风磨磨出的大麦更细，黏度更大，文中所有实验均使用旋风磨进行粉碎，而且其测量结果更加稳定，更能代表大麦的RVA水平。

2.2.3 不同初始质量大麦RVA特征值的变化

分别选取不同年份不同质量的Metcalfe大麦，2010年以及之前的样品隔月测1次，2011年新到的样取自不同的仓，分别测量，结果如表5。

表5 同种大麦不同质量SN值的变化

由表5可知，同一种大麦，其常规指标差别并不大，但由于在收获期或储存期受到不同程度的预发芽损伤，其RVA变化很大，其中M-1102为2011年新到品种，但由于2010年加拿大普遍雨水过多，导致大麦在田间发生了不同程度的预发芽。可以看出，RVA可以对大麦预发芽程度做出灵敏的判断。

2.2.4 不同品种大麦RVA特征值的变化

选取加麦、法麦、澳麦和国麦各不同品种若干，分别多次测量其RVA值，结果见表6。

表6 不同地区不同大麦品种其SN值变化

由表6可知，大麦品种对其SN值影响较大，其中法麦的SN值偏高，澳麦的则较低，这与当地气候条件和大麦本身的属性有关。大部分地区正常大麦SN值均在130～150RVU之间。

2.3 RVA值预测大麦预发芽损伤

通过强化实验使大麦预发芽，通过控制不同的浸水时间和通风情况从而控制大麦的水分，进而设计不同预发芽程度的大麦，测其RVA值，结果如图3所示。将不同SN值的大麦分类，SN ＞100RVU的样品为轻微预发芽，SN在50～100RVU之间的为中度预发芽，低于50RVU的为严重预发芽，将样品储存于室温下，按月测量其发芽率，结果见图4。

图3 强化预发芽实验得到不同SN 值的大麦样品( A: Copland，B: Metcalfe)

表7 大麦SN值与发芽率下降之间的相关性

2010年由于加拿大普遍雨水较多，大麦在田间预发芽严重，新进的2011年大麦的SN值都普遍较低，将加麦Metcalfe分装储存，定期检查其发芽率变化，并与2010年大麦(即2009年收割)的发芽率变化作比较，已知2009年加拿大雨水较少，大麦田间预发芽不常见。结果如表8所示。

表8 正常大麦与预发芽大麦SN值与发芽率的变化比较(M即表示Metcalfe，后数字为样品编号)

实验结果表明，所有样品刚开始发芽率并没有下降且全达到96%以上，说明刚发生预发芽的样品发芽率均正常。预发芽程度与RVA有着较高的相关性。RVA 值越低，说明其 α-淀粉酶活性越大［1－5］，预发芽程度越严重，而由后期的储存跟踪发芽率明显看出RVA值越低的样品其发芽率下降越快，RVA大小与发芽率下降快慢相关性非常好(r=－0.97)。通过比较正常收割的预发芽大麦和正常大麦的发芽率变化也可看出，SN值低的样品其发芽率变化较快，二者之间相关性为r=－0.91。不过正常收割形成的预发芽大麦比实验室强化预发芽得到的样品发芽率下降变慢，收割过后的干燥储存一定程度上可以减慢发芽率下降的速度。这可以给采购商或工厂提供直接的依据，谨慎选择购买RVA值低的样品，并且在储存过程中可提前生产那些RVA值低的大麦或者于较高温度干燥一下(35～40℃)，或者尽快制成麦芽。对实际生产有非常重要的意义。

3 总结

采购大麦存在一定的预发芽风险，若在投进仓库之前对大麦预发芽程度没有一定的评估，在大麦的储存期间发芽力的损失通常是S形的(一般是负积累，如突然降低)，储存一段时间后，发芽力突然降低，储存过程中的实时监控无法确定发芽力不可接受的损失。这就需要对大麦的预发芽确切掌控，本文研究显示RVA可侧面反映大麦预发芽程度，且通过RVA的高低可估计大麦发芽率降低的速度，RVA越小则说明其内酶活越强，则发芽率降低越快。因此，我们用RVA值来预测哪些大麦的发芽率会降低，然后尽快将其制成麦芽，或者通过降温或干燥的手段来延长储存期。RVA高低与样品的储存条件和储存期加拿大谷物协会曾给出一个标准［10］，而且国外的研究也有很多的标准［5－11］。本文根据大麦的预发芽程度，初步将RVA值分成4类标准:A:SN值＜50RVU(严重预发芽)B:RVA SN值在50～100RVU(稍严重预发芽);C:RVA-SN在100～140 RVU(轻微预发芽);D:RVA-SN在140RVU以上(正常样品)。RVA与样品的差异性变化很大，所以工厂最好应建立每种大麦相应的RVA标准，便于采购和生产使用。对于储存的大麦，RVA低的大麦应尽早使用。

［1］ Paul Schwarz，Cynthia Henson，Rich Horsley，et al.Preharvest Sprouting in the 2002 Midwestern Barley Crop:Occurrence and Assessment of Methodology［J］.Inst Brew，2002，111(1):33－41.

［2］ Scott Heisel，Paul Schwarz ，John Barr.Preharvest Sprout Damage as Measured by Pearling［J］.Am Soc Brew Chem，2004，62(2):59－62.

［3］ 周青梅，林智平，李勇.啤酒大麦发芽率快速测定方法的研究［J］.啤酒科技，2009，9(141):27－30.

［4］ Rosalind A Bueckert，Eric B Lefol，Bryan L Harvey.Early detection of non-visible sprouting in barley seed using rapid viscosity analysis［J］.Canadian Journal of Plant Science，2006，87(1):3－12.

［5］ Tordenmalm S，Chair M Bason，S Chan，et al.Sprout Damage in Barley［J］.American Society of Brewing Chemists，2004，62(1):49 －53.

［6］ 谢黎虹，陈能，段彬伍，等.RVA特征值分析的影响因素及实验室间方法的比较［J］.浙江农业学报，2009，21(2)，79 －84.

［7］ AACC 22－08 1995.快速黏度分析仪测定搅拌值法.

［8］ ICC No.161 1995.快速黏度分析仪测定搅拌值.

［9］ RACI No.05－05 1995.快速粘度分析仪测定搅拌值.

［10］ Grain Research Laboratory Canadian Grain Commission.Prediction of germination energy of malting barley during long time storage［R］.2005.

Study on Influencing Factors of RVA to Predict the Sprout Damage of Malting Barley

He Min12，Dong Jian-jun23*，Lu Jian1，2，Lin Yan3，Zhang Zhi-jun3
1(The Key Laboratory of Industrial Biotechnology，Ministry of Education，School of Biotechnology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)2(School of Biotechnology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)3(Research Center of Tsingtao Brewery Co.，Ltd.，Qingdao 266061，China)

RVA(Rapid visco-analyzer)can be used to detect the visco of malting barley to predict the sprout damage of malting barley according to the characteristic.However，there are no uniform EBC or ASBC standards of this method up to now.Moisture，varieties specificity，smash size and so on can affect the results of this method.In the study we created a method of RVA，and analyze the effects of these factors to RVA，The results showed that the initial mass and smash size of barley are two significant factor to the RVA value of barley，while the effects of moisture is less important.The level of sprout damage of malting barley had a remarkable correlation with RVA.We can use this fast，sensitive and convenient method to predict the sprout damages of malting barley.

malting barley，RVA，influencing factors，sprout damage，prediction

硕士(董建军为通讯作者，e-mail:dongjj@Tsingtao.com.cn
*江南大学和青岛啤酒科研中心联合培养项目。

2011－08－05，改回日期:2011－11－03