高蛋白含量大麦甘啤4号酿造特性

荣芷铭， 杨 红， 云 霞， 赵长新

（大连工业大学 生物工程学院，辽宁 大连 116034）

0 引 言

大麦是啤酒生产的主要原材料。蛋白质为酿造大麦的主要成分之一，也是酿造大麦一项关键的控制指标［1］。蛋白质的组成及含量直接关系到酿造大麦的品质，若大麦中的蛋白质含量超过其干重的12%，即为高含量蛋白质大麦，通常情况下这种大麦是不能在啤酒酿造中使用的，而仅仅作为家畜的饲料［2］。使用蛋白质含量较高的大麦所生产的麦芽来酿造啤酒，会导致糖化过程困难，且啤酒易混浊，非生物稳定性降低，啤酒难以保存［3］。

国产大麦由于种子自身及地理等因素导致其蛋白质含量普遍偏高，大大制约了国产大麦制备商品麦芽的进程。鉴于此，国内开展了大量的关于商品麦芽国产化的研究［4－5］。本文应用国产大麦制得的麦芽进行糖化试验，通过与优质麦芽相比较，从而揭示高蛋白含量的国产大麦的酿造性能，为进一步应用国产高蛋白大麦进行啤酒酿造提供一定的工艺借鉴。

1 实验材料与方法

1.1 材 料

大麦：甘啤4号（蛋白质质量分数18%，简称高氮甘4），Gairdner（蛋白质质量分数10.6%），由大连中粮麦芽有限公司提供。

1.2 方 法

1.2.1 蛋白质的提取

根据Osborne的可溶性分类法，将大麦蛋白质分为水溶蛋白、盐溶蛋白、醇溶蛋白、碱溶蛋白，4种蛋白的提取方法详见参考文献［6］。

1.2.2 蛋白质含量的测定

考马斯亮蓝法测蛋白质含量［7］。

1.2.3 糖化工艺

工艺流程：37℃（酸休止）保温30min，控制pH 5.2～5.4→45℃（蛋白质休止）→63℃保温60min，控制pH 5.4～5.6→68℃ 保温40min→80℃ 保温5min→78℃保温5min，控制pH 5.5～5.75→麦汁煮沸30min。蛋白质休止时间分别设定为：40、45、50、55、60、70min。

1.2.4 麦汁常规分析

样品色度、浸出物、α－氨基氮、pH值等指标的测定参见文献［8］。

1.2.5 SDS－PAGE电泳

采用不连续电泳方法，分离胶为5%，浓缩胶为12%，具体操作见参考文献［9］。

2 结果与讨论

2.1 α－氨基氮

由高氮甘4麦芽所制麦汁中α－氨基氮为229mg／L，明显高于 Gairdner所制麦汁中的217mg／L。由图1可知，延长高氮甘4麦芽的蛋白质休止时间，α－氨基氮含量也呈现出正相关性，当休止时间为70min时，麦汁中α－氨基氮达到422mg／L。

图1 蛋白质休止时间对高氮甘4麦汁α－氨基氮含量的影响Fig.1 The effect of protein cessation time on the content ofα－amino nitrogen of Ganpi－4wort

2.2 蛋白质

由高氮甘4麦芽所制麦汁中的蛋白质为0.416mg／mL，略高于 Gairdner所制麦汁中的0.413mg／mL。由图2知，延长高氮甘4麦芽蛋白质休止时间，麦汁中蛋白质含量也相应有所提高，休止时间为70min时，麦汁中蛋白质达到0.76mg／mL。

图2 蛋白质休止时间对高氮甘4麦汁蛋白质含量的影响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麦芽所制麦汁的pH 5.74高于Gairdner所制麦汁的pH 5.62。由图3可知，高氮甘4麦芽在不同蛋白质休止时间糖化，休止时间为60min时，麦汁的pH为最低值5.74。较低的pH值有利于麦汁中冷凝固物的絮凝及发酵过程中酵母的沉降，从而提高啤酒的生物稳定性和非生物稳定性。

图3 蛋白质休止时间对高氮甘4麦汁pH的影响Fig.3 The effect of protein cessation time on pH of Ganpi－4wort

2.4 麦汁总酸度

高氮麦芽所得麦汁的总酸度大于Gairdner所制麦汁的总酸度。对比图4与图3可以看出，麦汁中总酸的量与麦汁中pH值呈正相关性，较低的pH值麦汁的总酸度也较低。当蛋白质休止时间为60min时，麦汁总酸度达到最低值24.6g／L。这是由于麦汁煮沸时，水中钙离子和麦芽中的磷酸盐反应，释放出氢离子，使得麦汁pH值和总酸都下降。

图4 蛋白质休止时间对高氮甘4麦汁总酸量的影响Fig.4 The effect of protein cessation time on the total acid of Ganpi－4wort

2.5 麦汁煮沸色度

由高氮甘4麦芽所制麦汁煮沸色度为7.25EBC，大于Gairdner所制麦汁煮沸色度的7.15EBC。由图5可知，麦汁煮沸色度随着蛋白质休止时间的增加而增加，60min时，麦汁的色度显著提高，增幅接近15%。由此可知利用高蛋白麦汁糖化，蛋白休止时间不宜过长。

图5 蛋白质休止时间对高氮甘4麦汁煮沸色度的影响Fig.5 The effect of protein cessation time on the boil chroma of Ganpi－4wort

2.6 浸出物

由麦芽高氮甘4所制麦汁的浸出物为74g／kg麦汁，较Gairdner所制麦汁的80g／kg麦汁明显偏低。由图6可知，适当延长蛋白质休止时间，可以增加麦汁中浸出物的含量。麦汁浸出物的多少与麦芽蛋白质含量的高低呈反比，随着蛋白质的溶解，浸出物逐渐增加。

图6 蛋白质休止时间对高氮甘4麦汁浸出物量的影响Fig.6 The effect of protein cessation time on the extract of Ganpi－4wort

综上，通过对比高氮甘4麦芽和Gairdner所制麦汁的几个主要检测指标可知，高氮甘4除了浸出物含量较低外，其他几个指标都较Gairdner所制麦汁高，使用高蛋白大麦所制麦汁中α－氨基氮和蛋白含量较高，但是其麦芽溶解性不好，麦芽浸出物少；适当延长蛋白质休止时间，可以增加高氮甘4中蛋白质的分解，从而弥补高氮甘4溶解性不足的缺点。因此，将高蛋白大麦甘4所制麦芽糖化时的蛋白质休止时间设定在60min为宜。

2.7 麦汁蛋白质SDS－PAGE图谱验证

由图7可以看出，经过煮沸后，麦汁中存在的蛋白质分子质量大都在29.0～44.3ku。对比在不同蛋白质休止时间所制麦汁可知，麦芽甘4在休止时间为60min时，其蛋白质分解最好。

图7 麦汁蛋白质SDS－PAGE图谱Fig.7 SDS－PAGE of protein in wort

3 结 论

应用高蛋白大麦甘啤4号所制麦芽糖化时，通过检测所得麦汁中几个主要检测指标可知，高蛋白甘啤4号可以作为啤酒酿造原料使用，虽个别指标不符合要求，但是可以通过适当地延长蛋白质休止时间来弥补。通过实验蛋白质休止时间最终确定为60min，此时蛋白质为0.76mg／mL，麦汁中α－氨基氮为408mg／L，pH 值5.74，麦汁总酸度24.6g／L，麦汁的色度8.26EBC，麦汁中浸出物108g／kg，基本上达到了酿造麦汁的要求。麦汁的pH值和煮沸色度可通过调节煮沸强度来控制。

［1］薛洁.大麦蛋白质的组成研究［J］.酿酒科技，2003（4）：67－69.

［2］陈晓东，赵斌，季昌好，等.不同地理来源大麦种质蛋白质含量分析［J］.中国农学通报，2013，29（3）：76－79.

［3］郝晶心.高蛋白含量的大麦在生产中的应用［J］.酿酒科技，2002（2）：65－67.

［4］程贺，王晓丹，李秀琳，等.国产大麦蛋白质含量及酶活力变化对麦芽品质的影响［J］.食品工业，2011（1）：1－4.

［5］黄业昌，张国平.影响啤酒大麦籽粒品质的环境因素及农艺措施［J］.大麦与谷类科学，2011（3）：1－5.

［6］DOLL H，ANDERSEN B.Preparation of barley storage protein，hordein，for analytical sodium dodecyl sulfate－polyacrylamide gel electrophoresis［J］.Analytical Biochemistry，1981，115（1）：61－66.

［7］BRADFORD M M.A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein－dye binding［J］.Analytical Biochemistry，1976，72（1）：248－254.

［8］管敦仪.啤酒工业手册［M］.修订版.北京：中国轻工业出版社，1998：128－131.

［9］郭尧君.蛋白质电泳试验技术［M］.2版.北京：科学出版社，2005：92－118.