大麦新品种啤用品质比较分析

蔡康锋，郝建秦，陈风明，岳文浩，刘磊，夏雪，宋秀娟，汪军妹*

(1.浙江省数字旱粮重点实验室，浙江 杭州 310021；2.中国食品发酵工业研究院，北京 100015；3.浙江树人大学，浙江 杭州 310015)

大麦是全球第四大禾谷类作物，也是世界上最古老的栽培作物之一，在我国已有五千多年的种植历史。大麦按用途主要分为饲料大麦、啤酒大麦和食用大麦。全球大麦总产的70%左右用于饲料，16%左右用于酿造，14%左右用于食用[1]。自2002年起，我国已连续19 a成为全球最大的啤酒生产国和消费国。然而，由于品质、栽培技术、生产条件等原因[2]，我国的啤酒大麦长期依赖进口。2019年，我国啤酒总消费量为3 796.3 万t，占全球市场份额的20.1%，但是当年啤酒大麦的对外依存度却高达88%[3]。因此，加强优质国产啤酒大麦选育与生产，是大麦育种工作的重要任务之一。

啤酒大麦的啤用品质既包括蛋白质含量、千粒重、淀粉含量等籽粒品质，又包括浸出率、α-氨基氮、库尔巴哈值、糖化力等麦芽品质。与饲料大麦相比，啤酒大麦要求籽粒蛋白质含量较低，一般在11.5%左右[4]。澳大利亚啤酒大麦一般要求蛋白质含量在9.5%～11.5%[5]。我国学者认为适合啤酒酿造的籽粒蛋白质含量一般在9%～12%[6]。浸出率、α-氨基氮、库尔巴哈值和糖化力是衡量麦芽品质的重要指标。浸出率直接影响单位麦芽能生产的啤酒数量，是与经济效益密切相关的重要指标。α-氨基氮是指酵母繁殖过程中能直接利用的氮源，也是影响啤酒泡沫和口味的重要指标。糖化力是衡量淀粉水解酶类总活力的一个指标，对啤酒产品品质有较大的影响。而库尔巴哈值则应在合适的范围内，过高或过低均会对麦芽品质和啤酒酿造造成不利影响[7]。值得注意的是，麦芽品质是多个指标的综合评价，其中多数指标为受多基因控制的数量性状，同时又易受环境因素的影响[8-11]。

本研究对近年育成的大麦品种(系)的籽粒和麦芽品质进行分析，旨在明确目前品种(系)的啤用品质水平，为指导优质啤酒大麦新品种选育和保障啤酒工业稳定健康发展奠定基础。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料为浙江省农业科学院近年育成的大麦品种(系) (表1)，均为二棱春性皮大麦。所有材料于2022—2023年在浙江省农业科学院海宁杨渡科研创新基地(30.45°N，120.42°E)种植。所有材料种植于同一田块。40 kg复合肥(N 15%，P2O515%，K2O 15%)作底肥，播种量187.5 kg·hm-2，撒播，畦宽(连沟)2 m。待籽粒成熟后，收获各品种(系)成熟种子供分析用。

表1 供试大麦品种(系)籽粒品质性状Table 1 Grain quality traits of tested barley varieties (lines)

1.2 测定方法

供试大麦材料籽粒过2.3 mm筛，取2.3 mm筛上的籽粒300 g进行麦芽制备。

麦芽制备过程主要分为浸麦、发芽和烘干焙焦3个阶段。浸麦阶段：温度为12～14 ℃，相对湿度为100%，按照浸泡4 h→干浸8 h→浸泡4 h→干浸5 h的工艺执行。发芽阶段：温度为14～16 ℃，相对湿度为90%～100%，连续培养96 h。烘干焙焦阶段：按照50 ℃ 15 h →70 ℃ 3 h →85 ℃ 3 h→室温的工艺进行。

制麦结束后将麦芽去根磨粉(盘间距为0.2 mm)。按我国啤酒麦芽行业标准(QB/T 1686—2008)的麦芽分析法对麦芽浸出率、α-氨基氮、库尔巴哈值、糖化力等进行测定，每个样品重复测定3次。采用近红外光谱法测定大麦籽粒总淀粉含量[12]，每个品种(系)重复5次。

1.3 数据分析

采用Excel 2019进行试验数据整理分析，用SPSS 20.0进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 供试大麦品种(系)的籽粒品质性状

对供试7个大麦品种(系)的籽粒理化性状进行分析(表1)，结果表明，参试材料的籽粒理化性状在品种间存在较大差异。供试7个大麦品种(系)千粒重均值为40.8 g，最低的是浙皮9号，为35.8 g，最高的是浙皮25号，为46.0 g。蛋白质含量最低的是浙皮17号(9.7%)，最高的是浙皮9号(13.1%)，均值为11.1%，变异系数为12.3%。籽粒总淀粉含量变幅为51.8%～63.1%，均值为55.9%，最低的为浙皮9号，最高的为浙啤33。3和5 d发芽率分别介于88.0%～98.0%和92.0～99.0%，均值分别为92.3%和95.9%。浙皮15号的3和5 d发芽率均位居供试品种(系)第一。饱满粒(≥2.5 mm)率最高的是浙皮17号(94.6%)，瘦小粒(<2.2 mm)率最低的是浙皮19号(0.7%)。浙皮15号籽粒较小，饱满粒率最低而瘦小粒率最高，分别为73.3%和4.8%。7个大麦品种(系)籽粒的水分差别不大，为9.5%～10.1%，均值为9.9%。参试品种(系)样品均未检出夹杂物和破碎粒。按照啤酒大麦的国家标准(GB/T 7416—2008)，浙皮19号的籽粒品质达到国标优级，其余品种(系)的籽粒品质达到国标二级。

2.2 供试大麦品种(系)的麦芽品质性状

供试7个大麦品种(系)的麦芽品质性状测定结果(表2)显示，各品种(系)的麦芽水分变幅3.9%～4.7%，均值4.3%。浸出率最低的是浙皮9号，为76.3%，最高的是浙皮22号，为81.5%，均值为79.9%，变异系数为2.4%。其中，5个品种(系)的浸出率高于80.0%。α-氨基氮含量最低的是浙皮25号(16.7 mg·kg-1)，最高的是浙皮15号(20.4 mg·kg-1)，均值为18.2 mg·kg-1。库尔巴哈值最低的是浙皮9号，为46.8%，最高的是浙皮15号，为56.1%，均值为49.9%。糖化力变幅280.0～345.0 WK，均值323.0 WK，变异系数为7.6%。除浙皮19号为280.0 WK外，其余品种(系)的糖化力均高于300 WK。供试材料的麦芽汁黏度介于1.5～1.7 mPa·s。麦芽脆度最低的是浙啤33，为77.1%，最高的是浙皮19号，为94.2%，均值为87.0%。按照啤酒麦芽的行业标准(QB/T 1686—2008)，供试7个大麦品种(系)的麦芽水分、α-氨基氮和糖化力达到优级标准，但库尔巴哈值偏高。

表2 供试大麦品种(系)的主要麦芽品质性状Table 2 The main malt quality traits of the tested barley varieties (lines)

2.3 供试大麦品种(系)的品质指标相关性

供试大麦品种(系)品质指标的相关性分析结果(表3)表明，浸出率与脆度呈显著正相关，相关性系数为0.769。α-氨基氮与库尔巴哈值呈显著正相关，相关性系数为0.857。黏度与脆度呈极显著负相关，相关性系数为-0.882。除此之外，蛋白质含量与总淀粉含量、浸出率与糖化力和脆度呈负相关，以及蛋白质含量与α-氨基氮含量、库尔巴哈值与黏度呈正相关，但未达显著水平。

表3 供试大麦品种(系)主要麦芽品质指标相关性分析Table 3 Correlation analysis of main malt quality indexes of tested barley varieties (lines)

3 讨论

籽粒蛋白质含量是啤酒大麦的核心指标之一。国标优级和一级的二棱啤酒大麦的蛋白质含量在10.0%～12.5%，国标二级的蛋白质含量在9.0%～13.5%(GB/T 7416—2008)。本研究中，浙啤33、浙皮19号、浙皮22号和浙皮25号的蛋白质含量达到优级或一级标准，浙皮9号、浙皮15号和浙皮17号达到国标二级标准。除瘦小粒外，蛋白质含量的变异系数较其余指标要高(表1)。大麦籽粒的蛋白质含量不仅受遗传因素影响，同时也与肥水条件有关。有研究指出，增施氮肥和配施一定量的磷钾肥可增加大麦籽粒的蛋白质含量[13-14]。因此，要根据大麦品种特性和地力条件，灵活调整施肥水平。

本研究中，浸出率的变异系数相对较低，其余指标的变异系数较大，其中糖化力的变异系数最大，这与前人[7，11]的研究结果一致。供试7个大麦品种(系)的α-氨基氮含量和糖化力均达到行业标准优级(分别为≥15 mg·kg-1和≥260 WK)，浙皮15号等5个品种(系)的浸出率达到优级标准(≥79.0%)。但是除浙皮9号的库尔巴哈值(46.8%)达到行业标准二级(38%～47%)外，其余品种(系)的库尔巴哈值均高于行业标准二级上限(47%)。值得注意的是，有研究[15]表明，欧洲和北美的啤酒大麦的库尔巴哈值均值分别为51.1%和51.9%，均高于我国关于啤酒麦芽的行业标准上限。因此，要综合各项指标来全面地评价麦芽品质。

本研究表明，α-氨基氮含量与库尔巴哈值呈显著正相关(表3)，这与齐军仓等[16，11]的研究结果一致。浸出率与脆度呈显著正相关，黏度与脆度呈极显著负相关，这与Sarkar等[17]的研究结果一致。有研究[11，16，18]指出，蛋白质含量与浸出率呈极显著负相关，蛋白质含量与α-氨基氮含量呈显著正相关。本研究获得了类似结果，但未达显著水平。蛋白质含量与浸出率和α-氨基氮含量间呈相反的相关性关系，反映出麦芽品质的复杂性，而蛋白质含量又受到栽培条件的影响，因此，在育种过程中要做好各项指标的平衡，配以合适的栽培措施，才能更好地生产出优质啤酒大麦。