汉麻蛋白酶解物精酿啤酒酿造工艺

宋淑敏，石杰，魏连会，董艳，潘静，高媛

黑龙江省科学院大庆分院（大庆 163319）

汉麻（Cannabis sativaL.）又称为工业大麻、火麻[1-2]。汉麻仁（火麻仁）为药食两用的传统中药，具有润肠通便、滋阴益气之功效[3]。汉麻籽被列入2000版的《中华人民共和国药典》，2002年中华人民共和国国家卫生健康委员会（原卫生部）将火麻仁列入《既是食品又是药品》名单目录中[4]。汉麻籽蛋白作为一种新型蛋白资源，具有很高的研究开发价值。汉麻籽的蛋白质含量为20%～25%，其中麻仁球蛋白65%、麻仁清蛋白35%。汉麻籽蛋白中含有18种氨基酸，其中包括人体必需的8种氨基酸，而且含量较高，组成比值合理、效价均衡，属于优质完全蛋白[5]。汉麻蛋白经蛋白酶水解后可生成多肽，易被人体消化吸收，而且汉麻籽多肽还具有多种生理功能和较高的营养价值[6]，因此可作为原料应用于发酵、制药、食品等行业。

近年来随着消费者对啤酒的品质、口味和新鲜度等要求的不断提高，拥有丰富的层次、口感及个性化融入特色的精酿啤酒越来越受到消费者的喜爱。有关大豆蛋白酶解物[7]、魔芋飞粉蛋白酶解物[8]、小麦蛋白酶解物[9]等应用于啤酒的研究已有报道。汉麻籽蛋白产品的开发在中国尚处于初级阶段，多停留在汉麻蛋白粉的研发，市场竞争力不强。关于汉麻蛋白酶解产物在啤酒酿造中的应用研究在国内尚未见报道。

试验在前期复合酶法制备汉麻籽蛋白酶解物技术基础上，优化汉麻蛋白酶解物精酿啤酒发酵工艺，充分发挥汉麻籽蛋白多肽的营养保健功效，以期为汉麻籽应用于精酿啤酒酿造领域提供技术支撑，也为汉麻籽蛋白高值化利用开辟新途径，促进汉麻籽深加工产业发展。

1 材料与方法

1.1 材料和仪器

1.1.1 材料

汉麻蛋白酶解物（黑龙江省科学院大庆分院自制）；大麦芽；啤酒花；啤酒酵母（从日本引进）。

1.2 仪器与设备

真空冷冻干燥机（VFD-6000）；超临界CO2萃取设备（HA221-50-06）；切向膜过滤系统（BIOQMU1000）；电子天平（型号FA1104N）；数显恒温水浴锅（HH-1）；鼓风干燥箱（DHG-9070A）；冰箱（BCD-215TBDZ）；超声波清洗仪；4800 Plus MALDI TOF/TOFTM Analyzer（AB SCIEX）；QExactive质谱仪（Thermo Finnigan）；纳升级液相色谱仪（Easy nLC1000，Thermo Finnigan）；真空离心浓缩仪（Eppendorf Concentrator plus）；糖度仪；等。

1.3 试验方法

1.3.1 汉麻蛋白酶解物相对分子质量分布的检测

采用复合酶解法制备汉麻蛋白酶解物[10]，采用MALDI-TOF质谱分析方法进行汉麻蛋白酶解物相对分子质量分布检测。取1 μL样品点至样品靶上，待自然干燥后，取1 μL CHCA基质溶液点至对应靶位上并自然干燥，用相同方法在样品靶位的相邻靶位上点校准标准品。采用校准标准品Calibration Mixture 1进行外标一级校准，质量误差小于1×10-6，图谱采集条件：一级质谱（MS）范围为100～4000m/z，以及一级质谱（MS）范围为1000～36000m/z，每张谱图累加500个Laser Shots。

1.3.2 汉麻蛋白酶解物精酿啤酒工艺流程及技术要点

大麦芽→粉碎→糖化→过滤→煮沸→添加酒花、汉麻蛋白酶解物→过滤→冷却→加入啤酒酵母进行发酵→后熟→成品→低温冷藏

1.3.2.1 麦芽粉碎[11]、糖化、过滤

将大麦芽轻度粉碎，粉碎程度为麦芽皮破而不碎；将麦芽和水按质量比1∶4混合，升温至60～65℃，保温90 min，升温至78～80 ℃，保温20～30 min；用碘液检验至糖化完全，过滤得麦芽汁。

1.3.2.2 煮沸

将麦汁进行煮沸，在麦汁煮沸过程中，添加0.25%～1.0%汉麻蛋白酶解物，添加0.2%～0.5%啤酒花，煮沸时间30～60 min。

1.3.2.3 冷却

将煮沸液过滤后，放入4～8 ℃冷藏室，进行冷却处理至30 ℃，得冷却液。

1.3.2.4 发酵

向所述冷却液中加入0.25%～0.50%啤酒酵母，发酵温度18～20 ℃，发酵7～10 d，完成发酵。

1.3.2.5 后熟

将发酵后的发酵液放置在4～6 ℃冷藏室，保持10～15 d，去除酵母和沉淀物，得到汉麻蛋白酶解物精酿啤酒。

1.3.3 汉麻精酿啤酒酿造工艺条件优化

在单因素试验的基础上，采用正交试验设计，以感官评分为评价指标，对汉麻蛋白酶解物的添加量（A）、发酵温度（B）、汉麻蛋白酶解物添加时机（C）进行正交试验，优化汉麻蛋白酶解物啤酒酿造的工艺条件。正交试验的因素水平表如表1所示。

表1 汉麻蛋白酶解物精酿啤酒工艺优化正交试验因素水平表

1.3.4 汉麻蛋白酶解物精酿啤酒感官评定

以感官评价作为评分标准（如表2所示），选10位感官品评专家对汉麻蛋白酶解物精酿啤酒进行品尝，并进行打分，满分为100分。

表2 汉麻蛋白酶解物精酿啤酒感官评分标准

1.3.5 汉麻蛋白酶解物精酿啤酒理化指标的测定

对汉麻蛋白酶解物精酿啤酒进行品质检测分析，原麦汁浓度、总酸、双乙酰、泡持性、二氧化碳的测定，按照GB/T 4928—2008《啤酒》[12]进行检测；酒精度的测定，按照GB 5009.225—2016《食品安全国家标准酒中乙醇浓度的测定》[13]；铅的测定，采用GB 5009.12—2017《食品安全国家标准食品中铅的测定》[14]。

2 结果与分析

2.1 汉麻蛋白酶解物的相对分子质量分布

试验结果如表3所示，采用复合酶法酶解汉麻籽粕蛋白，经质谱分析汉麻蛋白酶解物的相对分子质量主要分布在3 kDa以下，相对分子质量＜3 kDa的汉麻蛋白酶解物占比为94.82%。

表3 汉麻蛋白酶解物相对分子质量分布

2.2 汉麻蛋白酶解物精酿啤酒酿造工艺条件优化的正交试验

根据前期单因素试验结果，对汉麻蛋白酶解物的添加量（A）、发酵温度（B）、汉麻蛋白酶解物添加时机（C）3个因素进行正交试验，优化汉麻蛋白酶解物精酿啤酒酿造的工艺条件。正交试验结果见表4。

表4 汉麻蛋白酶解物精酿啤酒酿造工艺条件优化正交试验结果与分析

结果表明，影响汉麻蛋白酶解物精酿啤酒酿造的各因素主次关系为A＞B＞C，其中温度对汉麻蛋白酶解物精酿啤酒的感官影响显著，其次是汉麻蛋白酶解物的添加量。得出汉麻蛋白酶解物精酿啤酒酿造的最佳工艺条件为A3B2C1，即发酵温度为20 ℃、汉麻蛋白酶解物添加量为0.5%、汉麻蛋白酶解物添加时机为煮沸时加入。在此最佳的理论值基础上进行验证试验，汉麻蛋白酶解物精酿啤酒的感官得分为98.6分。汉麻蛋白酶解物啤酒呈黄棕色，口感细腻，香气独特、酒体协调，口味醇厚。

2.3 汉麻蛋白酶解物精酿啤酒理化指标的检测

对汉麻蛋白酶解物精酿啤酒成品的原麦汁浓度、感官、总酸、双乙酰、泡持性、二氧化碳、蔗糖转化酶活性等按照GB/T 4928—2008相关规定进行检测；酒精度的测定，按照GB 5009.225—2016《食品安全国家标准酒中乙醇浓度的测定》；铅的测定，采用GB 5009.12—2017《食品安全国家标准食品中铅的测定》。

检测结果如表5所示，汉麻蛋白酶解物精酿啤酒的理化指标符合啤酒的相关国家标准。

表5 汉麻蛋白酶解物精酿啤酒理化指标的检测结果

3 结论

试验以大麦芽、汉麻蛋白酶解物、酒花为原料，采用从日本引进的啤酒酵母，探究汉麻蛋白酶解物添加量、发酵温度、汉麻蛋白酶解物添加时机对汉麻精酿啤酒感官评分的影响。在前期单因素试验基础上，通过正交试验优化啤酒酿造的工艺条件，得出汉麻蛋白酶解物精酿啤酒酿造的最佳工艺条件A3B2C1，即发酵温度为20 ℃、汉麻蛋白酶解物添加量为0.5%、汉麻蛋白酶解物添加时机为煮沸时加入。在此优化条件下，产品感官评价分值为98.6分。经检测，汉麻蛋白酶解物精酿啤酒产品的理化指标符合相关国家标准，啤酒成品呈棕黄色，香气丰富、协调，酒体醇厚、口感细腻、营养丰富，开发应用前景广阔。试验成果不仅可满足人们对精酿啤酒的需求，还可拓宽汉麻籽蛋白的应用领域，促进汉麻籽深加工产业发展。