制麦过程中麦芽β-葡聚糖与还原糖含量的变化

张树亮，王越，安家彦

（大连工业大学，辽宁大连116034）

制麦过程中麦芽β-葡聚糖与还原糖含量的变化

张树亮，王越，安家彦*

（大连工业大学，辽宁大连116034）

以澳大利亚大麦Gairdner和国产大麦垦啤7号为材料，在16℃、湿度为90%的条件下发芽，研究了制麦过程中麦芽β-葡聚糖含量和还原糖含量的动态变化。对定量测定麦芽的β-葡聚糖，采用了羧甲基纤维素钠代替标准大麦β-葡聚糖的方法，发现二者在550 nm处吸光值呈显著的线性相关，因此该方法方便可行且成本低廉。结果表明：在发芽的前期，麦芽的β-葡聚糖含量快速减少，同时还原糖含量也快速增加；发芽后期，麦芽β-葡聚糖含量下降趋于平缓，而还原糖的增加速度也趋于稳定。同时，在发芽过程中麦芽β-葡聚糖含量和还原糖含量还呈显著的负性相关性。

β-葡聚糖；羧甲基纤维素钠；还原糖

制麦是一个人为控制的使大麦有限发芽的过程。制麦一般包括浸麦、发芽和干燥焙焦，其中主要的就是发芽。发芽是一个复杂的生理生化过程，也可称为麦芽的溶解。在大麦等禾本科植物中，β-葡聚糖是其籽粒细胞壁的主要成分[1-2]。因此，大麦的发芽首先是β-葡聚糖的降解。原料大麦中β-葡聚糖含量一般比较大，而发芽后，β-葡聚糖含量一般会下降，由于β-葡聚糖水溶液具有很高的黏度，因此发芽不充分的麦芽会影响麦汁过滤速度，不利于啤酒生产[3-5]。此外，在发芽过程中，大麦中存在的各种非活化酶类得到活化，形成比较全面的酶系统，在不同酶系的作用下，胚乳中所含的半纤维素、淀粉、蛋白质等高分子物质逐步分解，还原糖类和可溶性含氮物质等不断增加，同时麦芽由致密坚硬变得疏松易脆[6]。麦芽中的还原糖含量对后续麦汁发酵是有影响的。还原糖含量过低则酵母能利用的碳源过少；还原糖含量过高则表明麦芽溶解过度，同样不适合生产麦汁供发酵使用。

目前实验室或啤酒企业一般用酶法、荧光法、苯酚——硫酸法和刚果红法来测定麦芽或麦汁中的β-葡聚糖含量。但是，酶法虽然较为准确但检测成本太高、步骤繁琐；荧光法高效、准确但需使用昂贵的流动荧光分析仪器；苯酚——硫酸法中无专一性、结果误差大；刚果红法操作简便、快捷，误差相对较小，因而应用较为普遍[7-9]。

本论文主要研究了制麦过程中麦芽β-葡聚糖含量和还原糖含量的动态变化，确定最适合的发芽时间。同时在测定麦芽的β-葡聚糖含量时，在刚果红法的基础上进行了一些改进，采用羧甲基纤维素钠代替标准大麦β-葡聚糖，发现二者在550 nm处吸光值是显著的线性相关，故可以用纤维素钠来做刚果红法中的标准曲线，该方法简单可行且成本低廉。

1材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 大麦

大麦品种为澳大利亚大麦Gairdner和国产大麦垦啤7号，由中粮麦芽（大连）有限公司提供，大麦部分理化参数见表1。

表1 试验用大麦的部分理化参数Table1 Test using barley physicochemical parameters

1.1.2 试剂

大麦β-葡聚糖：美国Sigma化学公司；羧甲基纤维素钠、3，5-二硝基水杨酸、刚果红等试剂均为分析纯。

1.1.3 主要仪器

MJPS-250型生化培养箱：上海精宏实验设备有限公司；SC-3610型低速离心机：安徽中科中佳科学仪器有限公司；JYL-350型粉碎机：山东九阳小家电有限公司；V-5000型可见光分光光度计：上海元析仪器有限公司；HH型恒温水浴锅：江苏南通竹行电热器厂；等。

1.2 方法

1.2.1 制麦工艺

选取经过筛选的精选大麦，浸麦采取在16℃下按浸水4 h断水8 h的方式，共浸断水交替4次；发芽阶段在湿度90%的培养箱中进行[10-11]。

1.2.2 制麦过程中麦芽β-葡聚糖含量的测定

麦芽中β-葡聚糖含量的测定，在荧光法（刚果红法）基础上稍作改进，用10 g/L羧甲基纤维素钠水溶液代替标准大麦β-葡聚糖溶液，并将其实验所得的标准曲线与标准大麦β-葡聚糖的标准曲线进行线性比较，发现二者有显著的正相关性，故采用羧甲基纤维素钠来间接测定麦芽β-葡聚糖含量[12-13]。

1.2.3 制麦过程中麦芽还原糖含量的测定

麦芽中还原糖的测定按照文献[14]中的方法。

2结果与分析

2.1 制麦过程中麦芽β-葡聚糖含量的变化

采用10 g/L的羧甲基纤维素钠水溶液在与β-葡聚糖标准溶液在相同的条件下进行刚果红染色反应，对二者的吸光值进行相关性分析，结果见表2。

表2 A550nm下羧甲基纤维素钠与β-葡聚糖标准品含量对应关系Table2 Carboxymethyl cellulose sodium andβ-glucan content corresponding relationship at A550nm

以β-葡聚糖标准品含量作为因变量（y），以羧甲基纤维素钠含量作为自变量（x），建立回归方程为y= 0.005 67 x+0.000 69，R2=1.000

通过表2和相关性方程发现，在相同条件下采用刚果红法分别测定羧甲基纤维素钠和β-葡聚糖标准品的吸光值，二者有高度显著的线性相关性。因此可在实验时采用羧甲基纤维素钠制作标准曲线然后通过方程换算成相应的β-葡聚糖含量。

不同大麦发芽过程中麦芽β-葡聚糖含量见图1。

图1 发芽过程中麦芽β-葡聚糖含量Fig.1 Maltβ-glucan content in the germination process

由图1可以看出，随着发芽天数的增加，麦芽的β-葡聚糖含量不断降低。在发芽过程中，前3～4天，麦芽β葡聚糖含量减少的很快，从第4天开始β葡聚糖含量趋缓。因此，制麦发芽4 d左右是经济有利的。

2.2 制麦过程中麦芽还原糖含量的变化

不同大麦发芽过程中麦芽还原糖含量见图2。

图2 发芽过程中麦芽还原糖含量Fig.2 M alt reducing sugar content in the germination process

从图2可以看出在发芽过程中麦芽的还原糖含量在不断增加，尤其是在发芽的前4～5天还原糖的含量一直快速增加，第5天以后其含量趋于稳定。这说明在发芽前5天麦芽的呼吸作用比较旺盛，淀粉物质降解较多，而随着发芽时间的延长，这一生理活动逐渐减弱。因此选择发芽4 d左右是合理的，既能满足麦芽还原糖的含量，又不至于使麦芽过度溶解造成浪费。

2.3 麦芽β-葡聚糖含量与还原糖含量的相关性

不同大麦发芽过程中麦芽β葡聚糖含量与还原糖含量的相关性见图3。

图3麦芽β-葡聚糖含量与还原糖含量的关系Fig.3 Maltbeta glucan content and reducing sugar content

图3 显示了Gairdner和垦啤7号发芽过程中麦芽的β-葡聚糖含量与还原糖含量的动态变化关系。由图可以看出，两种大麦发芽过程中，麦芽的β-葡聚糖含量与还原糖含量都呈现有明显的负相关性，即随着麦芽β-葡聚糖含量的不断降低麦芽还原糖含量在不断增加。

3结论

1）采用刚果红法测定麦芽中β-葡聚糖含量，用10 g/L的羧甲基纤维素钠溶液代替大麦β-葡聚糖标准溶液，相同条件下测得的二者吸光值有完全正相关的线性关系，故在实际生产中，可以用更廉价的羧甲基纤维素钠来代替昂贵的大麦β-葡聚糖标准品来测定麦芽或麦汁中的β-葡聚糖含量。

2）制麦过程中，随着发芽时间的延长，麦芽的β-葡聚糖含量在不断降低，在发芽的前期，减少速度较快，发芽4 d以后其含量趋于平稳；同时在发芽过程中还原糖含量在不断增加，在发芽的前期，增加速度较快，发芽5 d以后其含量趋于平稳。因此较为经济的发芽天数最好控制在4 d～5 d，这样既保证了β-葡聚糖的充分降解，又能满足还原糖的有效积累。

3）在发芽过程中，麦芽的β-葡聚糖含量与还原糖含量之间有显著的负相关性，即发芽过程中麦芽β-葡聚糖含量在不断减少而麦芽还原糖含量在不断增加。

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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

张树亮（1988—），男（汉），硕士研究生，研究方向：发酵技术。

*通信作者：安家彦，教授。