专利名称：一种检测大麦制麦过程中麦芽溶解程度的方法
技术领域：
本发明涉及啤酒大麦发芽过程中溶解程度的检测方法，属于啤酒生产技术领域。
背景技术：
大麦制麦过程中，糊粉层分泌的蛋白酶、半纤维素酶和淀粉酶等酶系催化胚乳中的蛋白质、半纤维素和淀粉等高分子物质逐步分解，可溶性的低分子糖类和含氮物质不断增加，整个胚乳结构由坚韧变为疏松，这种现象称为麦芽的溶解管敦仪，啤酒工业手册[M]，北京中国轻工业出版社，1998。麦芽的溶解程度决定其质量及酿造特性，对啤酒的生产、成本、风味稳定有很大的影响。溶解不良的麦芽玻璃质粒多，酶系活性低，浸出率低，糖化慢，制成的啤酒非生物稳定性差；溶解过度的麦芽损耗大，浸出物低，制成的啤酒口味淡薄，泡沫差；只有溶解适中的麦芽有较好的酿造稳定性，才会得到啤酒酿造业的欢迎。在目前的麦芽生产实践中，对麦芽溶解度的判断一方面凭借生产感官经验，如以拇指和食指将绿麦芽胚乳搓开，呈粉状散开且感觉细腻者为溶解良好的象征，不能碾开且成胶团状者被视为溶解不良，或用口咬干麦芽，疏松易碎者视为溶解良好，坚硬不易咬断者为溶解不良，准确性和差异性太大。另一方面进行物理化学检测，如通过检测麦芽粗细粉差、粘度、库尔巴哈值和45°C哈同值四个指标来判断麦芽的溶解管敦仪，啤酒工业手册[M],北京中国轻工业出版社，1998。OzkaRa等R. Ozkara, A. Basman,
H.Koksel, et al·，Effects of cultivar and environment on β -glucan content andmalting quality of turkish barleys. Journal of the Institute of Brewing. 1998，104(4) :217-220认为β -葡聚糖含量与库尔巴哈值、粗细粉差相关性显著，因此可以通过检测库尔巴哈值和粗粉差来反映麦芽的溶解程度，但HenryR. J. Henry, Factorsinfluencing the rate of modification of barleys during malting. Journal ofCereal Science. 1989，10 (I) : 51 - 59.却认为库尔巴哈值与β-葡聚糖含量间没有明显的相关性，因此不能单纯通过检`测库尔巴哈值和粗细粉差来判定麦芽的溶解。欧洲的嘉士伯(Carlsberg)啤酒厂等用脆度和Calcofluor染色值来直接量麦芽的溶解度，美国的AB(Anheuser-Busch)公司通过检测α -氨基氮、库尔巴哈值、粗细粉差、麦汁粘度、β -葡聚糖含量来衡量麦芽的溶解。詹晓辉詹晓辉，评价麦芽溶解程度的指标相关性研究，华中理工大学，2006，11，硕士学位论文。则认为Calcofluor染色值具有直观反映绿麦芽颗粒溶解状况的优势，可以用于麦芽的生产质控制中，但在实际应用中受选样颗粒(一般每次选100粒)的影响很明显，对样品的代表性要求很高，操作比较繁琐，成本也较高，因此一般不选用作麦芽常规的质量控制；麦芽脆度指标与β-葡聚糖的含量呈显著负相关，可以在制麦生产通过脆度的变化来迅速判断麦芽的β-葡聚糖含量变化，但不同品种，不同年份的麦芽的脆度没有可比性；麦芽的粗细粉差与麦芽中的β-葡聚糖、粘度、脆度、库尔巴哈值等指标之间的相关性都不明显，不能对麦芽的溶解作出准确判定。我国目前对淡色麦芽溶解方面的评价是通过粗细粉差、α -氨基氮、库尔巴哈值、脆度和β -葡聚糖来综合判断的QB/T1686— 2008《啤酒麦芽》。然而，这些检测方法比较繁琐复杂，除了 Calcofluor染色以外，其余都是在大麦经过发芽、干燥和焙焦后制成商品麦芽后进行检测，具有延迟性，不能判断制麦过程中物质变化及大麦溶解情况，根据麦芽溶解情况及时调整工艺。因此需要一种简单、快速和准确的方法能够运用到制麦过程中，以检测和评价麦芽的溶解程度。大麦胚乳中最主要的物质是淀粉，以淀粉粒的形式存在，占大麦籽粒净重的2/3 3/韦存虚，张静钟，方旭等，啤酒大麦与饲用大麦籽粒结构和淀粉粒的比较研究，麦类作物学报，2006，26 (4) : 133 138。发芽过程中，在酶系的作用下，淀粉分解量为原含量的18%左右。淀粉在被酶催化分解时，在完整的淀粉颗粒上，可以看到一些缺痕，随着被消化的淀粉颗粒数量的增加，缺痕逐渐深入扩大并在淀粉粒内部沟通起来，裂为碎屑。在这个过程中，淀粉颗粒微细化，短链、支链淀粉分子数量增加，分子结构发生了变化马永强，吴晓丹，李志江等，萌发玉米淀粉流变学特性的研究，哈尔滨商业大学学报，2004，20 (5)590-592，研究表明，大麦经发芽后，胚乳中的淀粉分支链上的葡萄糖单位由大麦的24-25个，减少为17-18个，直链淀粉增多为3-4%管敦仪，啤酒工业手册[M]，北京中国轻工业出版社，1998，直链和支链淀粉比例的变化导致其流变学性质也发生了变化。因此可根据淀粉在发芽过程中粘度的变化来判断淀粉的溶解程度，进而判断麦芽的溶解度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测大麦制麦过程中麦芽溶解程度的方法，该方法通过测定大麦制麦过程中发芽步骤中的绿麦芽淀粉粘度，直接检测大麦发芽溶解程度，该方法简单快速，利于工业推广应用。本发明是通过如下技术方案来实现的。—种检测大麦制麦过程中麦芽溶解程度的方法，所述大麦制麦过程包括发芽步骤，通过测定所述发芽步骤中 绿麦芽的淀粉粘度，判断麦芽溶解程度。本发明所述发芽步骤中检测绿麦芽淀粉粘度的方法为如下①大麦经浸麦、发芽后，得到绿麦芽；②在步骤①的绿麦芽中加入去离子水，粉碎均匀，得浆液；浆液用滤网过滤，弃去固体杂质，滤液静置分层后，弃去上清液，下层浓衆3000r/min离心5min,弃去上清液及中层黄色固体沉淀后得到下层淀粉；下层淀粉经加入去离子水搅拌均匀、静置分层后弃去上清液的方法洗涤，重复洗涤下层淀粉至白色，即可得到绿麦芽淀粉，绿麦芽淀粉置于烘箱中45 °C烘干备用；③根据GB/T5516-2011中所述的方法准备在步骤②烘干后的绿麦芽淀粉的溶液并测定其运动粘度，用比重瓶法测定所述绿麦芽淀粉溶液的密度P，用如下公式计算绿麦芽淀粉粘度Π=ν · P ;公式中η为绿麦芽淀粉粘度，mPa *s ； v为绿麦芽淀粉运动粘度,mm2/s2 ； P为绿麦芽淀粉溶液的密度，g/cm3。在本发明的技术方案中，所述绿麦芽淀粉粘度为1. 03-1. 05mPa-S时，麦芽溶解良好；绿麦芽淀粉粘度〈1. 03mPa-S时，麦芽溶解过度；绿麦芽淀粉粘度>1. 05mPa*S时，麦芽溶解不良。研究表明，大麦等谷物发芽质量好坏可以通过电子显微镜观察胚乳淀粉颗粒破损的超微结构M. Zarnkow, A. Mauch, W. Back, et al. , Proso millet (Panicum miliaceumL.) :Evaluation of the Microstructural Changes the Endosperm during the MaltingProcess by Using Scanning-Electron and Confocal Laser Microscopy, Journal of theInstitute of Brewing, 2007, 113(4) :355-364.和 C. S. Brennan, N. Harris, D. Smith, etal. , Structural differences in the mature endosperms of good andpoor maltingbarley cultivars. Journal of Cereal Science, 1996，24，171-177.、麦芽脆度QB/T1686—2008《啤酒麦芽》和低分子糖比例管敦仪，啤酒工业手册[M]，北京中国轻工业出版社，1998来判断。本发明发现绿麦芽淀粉粘度与这三种指标之间存在显著的相关性，说明绿麦芽淀粉粘度与麦芽溶解度之间存在密切的相关性。本发明在绿麦芽淀粉粘度与上述三种指标之间的相关性的基础上，提供绿麦芽淀粉粘度与麦芽溶解度之间的相关关系，作为判断麦芽溶解程度的指标，即绿麦芽淀粉粘度为1. 03-1. 05mPa-S时，认为麦芽溶解良好；绿麦芽淀粉粘度〈1. 03mPa*S时，认为麦芽溶解过度；绿麦芽淀粉粘度>1. 05mPa*S时，认为麦芽溶解不良。目前，采用物理化学方法检测麦芽的溶解度，多为在大麦经过发芽、干燥和焙焦后制成商品麦芽后进行检测，具有延迟性。本发明采用在大麦发芽步骤中检测绿麦芽淀粉粘度，可以直接判断麦芽溶解度，解决了制麦过程中判断麦芽溶解度的指标延迟性的问题。
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本发明的方法，直接快速，成本低，符合制麦工艺要求，利于工业推广应用。
图1为澳洲大麦发芽过程中酶系活性变化图2a为澳洲大麦发芽过程中淀粉颗粒的表征变化图2b为国产大麦发芽过程中淀粉颗粒的表征变化图3为澳洲大麦和国产大麦发芽过程中淀粉颗粒破碎率
图4a为澳洲大麦绿麦芽淀粉粘度与淀粉颗粒破损率的相关性图4b为国产大麦绿麦芽淀粉粘度与淀粉颗粒破损率的相关性图5a为澳洲大麦绿麦芽淀粉粘度与麦芽脆度的相关性图5b为国产大麦绿麦芽淀粉粘度与麦芽脆度的相关性图6为澳洲大麦绿麦芽淀粉粘度与低分子糖比率相关性
具体实施例方式下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述实施例中，如无特殊说明，所使用的实验方法均为常规方法，所用试剂等均可从化学试剂公司购买。本发明提供一种检测大麦制麦过程中麦芽溶解程度的方法，该方法是通过测定大麦制麦过程中发芽步骤中的绿麦芽淀粉粘度，判断麦芽溶解程度。本发明发现在大麦发芽过程中绿麦芽淀粉粘度与淀粉颗粒破损率、麦芽脆度和低分子糖占绝干麦芽比率之间存在闻度的相关关系，其相关系数|r|均在O. 95以上，说明绿麦芽淀粉粘度与麦芽溶解度之间存在密切的相关性，在大麦制麦过程中测定绿麦芽淀粉粘度可以作为判断麦芽溶解度的指标。下述实施例中所使用的澳洲大麦和国产大麦均由大连中粮麦芽有限公司提供。各种试剂均为分析纯试剂。实施例1大麦制麦过程中发芽步骤中绿麦芽淀粉粘度的测定①浸麦及发芽大麦样品过筛后，用自来水清洗，洗去浮麦和杂质。将处理好的大麦用O. 1%的Ca(OH)2浸泡30min,液面浸过大麦表面,浸麦米用浸水4h、断水8h为一次浸麦周期的浸麦方法，浸麦48h,喷洒O. 3mg/L的赤霉素。在整个浸麦过程中，浸麦温度为14°C。最后一次浸麦结束后，大麦在温度为18°C，相对湿度为90%的条件下发芽，发芽期间每8h翻麦一次，发芽结束后，即可得到绿麦芽。所述大麦可选自澳洲大麦和国产大麦。步骤①的浸麦以及发芽均在恒温恒湿培养箱中进行，所述制麦温度及相对湿度都是培养箱控制的条件，即浸麦和发芽环境的条件。②绿麦芽淀粉的制备在步骤①中得到的绿麦芽，加入去离子水，粉碎均匀，得浆液；用滤网过滤，弃去麦皮等固体杂质，滤液静置分层后弃去上清液，下层浓浆在3000r/min离心5min，弃去上清液及中层黄色固体沉淀后，下层淀粉加入去离子水搅拌均匀、静置分层后弃去上清液的方法洗涤，重复洗涤3次，下层白色部分即为绿麦芽淀粉，置于烘箱中45°C烘干备用。所述中层黄色固体沉淀为浆液离心后在下层沉淀(淀粉)上的沉淀(蛋白质)，可以用去离子水洗涤、静置分层的方法弃去。③首先根据GB/T5516-2011《粮油检验粮食运动粘度测定毛细管粘度计法》中所述的方法准备在步骤②烘干后的绿麦芽淀粉的溶液并测定其运动粘度将称取O. 5g绿麦芽淀粉于三角瓶中，加入50mL去离子水，沸水浴中准确计时20min后定容至50mL，得绿麦芽淀粉溶液，待淀粉溶液温度降至40 °C时，立即导入毛细管粘度计，在40°C水浴中测定淀粉溶液过两个刻度所用的时间t，测3次取平均值；毛细管粘度计事先用水校正其40°C的粘度计系数C，用如下公式计算绿麦芽淀粉运动粘度v=C · t公式中，V :绿麦芽淀粉运动粘度，mm2/sC :粘度计常数，mm2/s2t :绿麦芽淀粉液流过毛细管粘度计两个刻度所用的时间，s用比重瓶法测定上述绿麦芽淀粉溶液在40°C的密度P，用如下公式计算绿麦芽淀粉粘度η=ν · P公式中η :绿麦芽淀粉粘度，mPa · sP :绿麦芽淀粉溶液在40°C的密度，g/cm3实施例2大麦发芽时间与麦芽溶解按照实施例1所述的方法将澳洲大麦按着步骤①进行浸麦及发芽，发芽每24h取绿麦芽。将绿麦芽放入烘箱中，于50°C干燥24h后除掉麦芽根，得到麦芽，用如下方法测定麦芽中的酶系活性。麦芽酶液的制备和α、β淀粉酶测定方法参见管斌，李珊，荀娟等.啤酒大麦制麦过程中淀粉酶活性变化动态的研究.中国酿造，2009, (5) :69 72，果胶酶酶活测定方法参见王天龙，仇宏伟，陈海华等，3，5-二硝基水杨酸法测定果胶酶活力的条件研究.食品与机械，2008, 24(3) :96 99，纤维素酶测定方法参见刘国生，王林嵩，张志宏等，DNS法测定纤维素酶活力最适条件研究，河南师范大学学报(自然科学版)，1998，26(3):66-69]澳洲大麦发芽酶系活性变化见图1，纤维素酶和果胶酶活力均在发芽4天时达到最大值，β -淀粉酶活力在整个发芽前3天增长较快，发芽3天之后一直有缓慢增长的趋势，α -淀粉酶活力在发芽4-5天达到最大值,而后有所下降。总体看,澳洲大麦发芽酶系活性在第4-5天达到最大，随后逐渐降低。大麦发芽溶解过程实质是糊粉层分泌的酶系水解大麦胚乳细胞中蛋白质、半纤维素、纤维素和淀粉的过程，酶系活性高，大麦溶解的速率快，有利于麦芽的糖化，因此以麦芽酶系活性的变化来判断澳洲大麦发芽时间为4-5天，此时，麦芽溶解较好。实施例3大麦发芽过程中绿麦芽淀粉粘度与淀粉颗粒破损率的相关性按照实施例1所述的方法将澳洲大麦或国产大麦进行浸麦及发芽，发芽每24h取绿麦芽，按照实施例1步骤②获得绿麦芽淀粉，绿麦芽淀粉按照步骤③的方法，测定淀粉粘度。另外，取适量步骤②获得的绿麦芽淀粉，40X10倍数码显微镜下拍照获取大麦发芽过程中绿麦芽淀粉颗粒表征图像，并计算其淀粉颗粒破损率。所述淀粉颗粒表征图像的获取方法及淀粉颗粒破损率的计算方法为如下取少量绿麦芽淀粉于平皿中，加入适量O. 2%吐温-80溶液,混勻。吸取少量样品滴到血球计数板上，在40 X 10倍数码显微镜下观察，统计破损淀粉颗粒数(个)和总淀粉颗粒数(个)，用如下公式计算绿麦芽淀粉颗粒破损率(％)。
权利要求
1.一种检测大麦制麦过程中麦芽溶解程度的方法，所述大麦制麦过程包括发芽步骤，其特征在于通过测定所述发芽步骤中绿麦芽的淀粉粘度，判断麦芽溶解程度。
2.根据权利要求1所述的检测大麦制麦过程中麦芽溶解程度的方法，其特征在于所述测定发芽步骤中绿麦芽的淀粉粘度的方法为如下 ①大麦经浸麦、发芽后，得到绿麦芽； ②在步骤①的绿麦芽中加入去离子水，粉碎均匀，得浆液；浆液用滤网过滤，弃去固体杂质，滤液静置分层后，弃去上清液，下层浓衆在3000r/min离心5min,弃去上清液及中层黄色固体沉淀部分后得到下层淀粉；下层淀粉经加入去离子水搅拌均匀、静置分层后弃去上清液的方法洗涤，重复洗涤下层淀粉至白色，即可得到绿麦芽淀粉；绿麦芽淀粉置于烘箱中45 °C烘干备用； ③根据GB/T5516-2011中所述的方法准备在步骤②烘干后的绿麦芽淀粉的溶液并测定其运动粘度，用比重瓶法测定所述绿麦芽淀粉溶液的密度，用如下公式计算绿麦芽淀粉粘度η = V · P ； 公式中Π为绿麦芽淀粉粘度，mPa*s ; V为绿麦芽淀粉运动粘度，mm2/s2 ;P为绿麦芽淀粉溶液的密度，g/cm3。
3.根据权利要求1或2所述的检测大麦制麦过程中麦芽溶解程度的方法，其特征在于所述绿麦芽的淀粉粘度为1. 03-1. 05mPa · S时，麦芽溶解良好；绿麦芽的淀粉粘度〈1. 03mPa · S时，麦芽溶解过度；绿麦芽的淀粉粘度>1. 05mPa · S时，麦芽溶解不良。
全文摘要
本发明提供一种检测大麦制麦过程中麦芽溶解程度的方法。该方法通过测定大麦制麦过程中绿麦芽淀粉粘度，判断麦芽溶解程度。本发明发现绿麦芽淀粉粘度与淀粉颗粒破损率、麦芽脆度和低分子糖占绝干麦芽比率之间存在高度的相关性，以此相关关系为依据，本发明还提供了绿麦芽淀粉粘度与麦芽溶解度之间的相关性，作为判断麦芽溶解程度的指标。采用本发明的方法，可以直接判断大麦制过程中麦芽溶解程度，解决了制麦过程中判断麦芽溶解度的已有指标相关性差和延迟性的问题，该方法直接快速，成本低，符合制麦工艺要求，利于工业推广应用。
文档编号G01N11/04GK103063547SQ20131001968
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者安家彦, 王越, 宋俊洲 申请人:大连工业大学