一种通过阿拉伯木聚糖含量预测大麦麦芽过滤速度的方法与流程

本发明涉及一种通过阿拉伯木聚糖含量预测大麦麦芽过滤速度的方法，属于啤酒生产技术领域。

背景技术：

麦汁的过滤速度是酿酒师最为重视的指标之一，其决定了啤酒生产过程的效率，研究过滤速度的影响因素一直是啤酒行业研究热点。大麦麦芽的过滤速度对成品啤酒的品质也具有重要的影响：过滤速度慢，糖化的粘度高，不利于酶与底物的接触和降解，导致蛋白和淀粉等大分子物质不能充分降解，浸出物收得率较低，延长了啤酒单批次的生产时间，增加了生产成本。

大麦麦芽是啤酒酿造的主要原料。阿拉伯木聚糖是大麦胚乳细胞壁中最主要的组成成分，属于非淀粉多糖，其约占胚乳细胞壁的干重的20％，占大麦种子总重量的4％～10％。研究表明，麦汁和成品啤酒中仍然含有较高浓度的阿拉伯木聚糖，36种国内外啤酒中，阿拉伯木聚糖的最高浓度达到了849mg/l，由于高分子量的阿拉伯木聚糖水溶液具有较高的粘度，具有影响麦汁粘度和过滤速度的潜在可能性，近年来越来越受到酿酒师和科研人员的关注。

目前，在国内的啤酒生产和研究中，检测阿拉伯木聚糖含量的方法主要有气相色谱法(debyserw,derdelinckxg,delcourja.arabinoxylanandarabinoxylanhydrolysingactivitiesinbarleymaltsandwortsderivedfromthem[j].journalofcerealscience,1997,26(1):67-74)，地衣酚盐酸法(李胤,陆健,顾国贤.啤酒中戊聚糖的测定-地衣酚-盐酸法[j].食品与发酵工业,2003,29(9):35-38)和间苯三酚法(kanauchim,ishikuraw,bamforthcw.β-glucansandpentosansandtheirdegradationproductsincommercialbeers[j].journaloftheinstituteofbrewing,2011,117(1):120–124)等。这些检测方法测定的都是阿拉伯木聚糖的总含量。小分子量的阿拉伯木聚糖，阿拉伯木聚糖的降解产物——阿拉伯糖以及木糖均对麦汁的过滤速度没有影响，从对过滤速度的影响的角度来说，无论采用上述哪种分析方法测定的阿拉伯木聚糖含量都是偏高的，达不到预测过滤速度的目的。目前没有准确检测大麦麦芽中影响过滤速度的那部分的阿拉伯木聚糖含量的方法。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种通过阿拉伯木聚糖含量预测大麦麦芽过滤速度的方法。本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种预测大麦麦芽过滤速度的方法，包括如下步骤：

(1)测定大麦麦芽协定麦汁中分子量大于50,000da的阿拉伯木聚糖含量；

(2)根据麦汁中分子量大于50,000da的阿拉伯木聚糖含量与大麦麦芽在工业啤酒糖化工艺中的过滤速度的线性关系的方程来预测大麦麦芽在工业啤酒糖化工艺中的过滤速度。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述检测分子量大于50,000da的阿拉伯木聚糖含量时的麦汁是按照协定糖化法制备获得，包括如下步骤：①将48～52g不同样品的细粉碎麦芽倒入已知重量的糖化杯中，再加入200ml42～48℃的纯净水，置于自动糖化器上于42～48℃下保温25～35min，制成醪液；②将醪液以0.5～1.5℃/min的速率升温至70～72℃，加入100ml70～72℃的纯净水，于70～72℃下保温55～65min，将麦芽醪液冷却至22～26℃，加纯净水使醪液总重量达到450.0g；③采用中速定性滤纸于32cm漏斗中过滤，收集滤液。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)大麦麦芽协定麦汁中分子量大于50,000da的阿拉伯木聚糖是采用分子排阻色谱法对麦汁中的阿拉伯木聚糖进行分离，再采用间苯三酚法测定分子量大于50,000da的阿拉伯木聚糖含量，分子排阻色谱法步骤为：①利用不同分子量的葡聚糖作为校准分子量标准品对分子排阻色谱柱进行校准，确定每个分子量标准品的洗脱时间；②将协定糖化法制备获得的麦汁通过分子色谱柱，根据之前测定的不同洗脱时间来收集洗脱液，得到分子量大于50,000da的阿拉伯木聚糖洗脱液。

在本发明的一种实施方式中，采用线性回归法分析协定麦汁中分子量大于50,000da的阿拉伯木聚糖含量与大麦麦芽采用工业啤酒糖化工艺制备麦汁的过滤速度之间的关系，构建反映二者之间关系的一元线性方程，y＝484.892-0.852x，其中y表示大麦麦芽在工业化生产麦汁时的过滤速度，x表示分子量大于50000da的阿拉伯木聚糖含量。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述工业化啤酒生产的糖化工艺包括如下步骤：①将20～30kg细粉碎麦芽与90～110l45～50℃自来水投入到糖化锅中，于42～50℃下保温25～35min；②将醪液于60～65℃下保温35～45min，后升温至70～75℃，至使淀粉完全分解；③将麦芽醪液静置25～40min后过滤，收集麦汁。

本发明提供了一种通过阿拉伯木聚糖含量来预测麦汁过滤速度的方法在啤酒生产中的应用。

在本发明的一种实施方式中，所述啤酒包含熟啤酒、生啤酒、鲜啤酒、干啤酒、冰啤酒、低醇啤酒、无醇啤酒、小麦啤酒、浑浊啤酒、果蔬汁型啤酒、果蔬味型啤酒。

有益效果：本发明提供一种采用分子排阻色谱法测定大麦麦芽协定麦汁中分子量大于50,000da的阿拉伯木聚糖含量的方法，发明提供的分子排阻色谱法能够分离出与麦汁过滤速度相关的阿拉伯木聚糖，根据反映过滤速度与分子量大于50,000da的阿拉伯木聚糖含量之间关系的一元线性方程，y＝484.892-0.852x，其中y表示大麦麦芽在工业化生产麦汁时的过滤速度，x表示分子量大于50000da的阿拉伯木聚糖含量，能够准确预测出麦芽样品在工业化生产中的过滤速度；可提前预测大麦麦芽中的阿拉伯木聚糖对啤酒生产中糖化麦汁过滤速度的影响程度。检测结果可以帮助酿酒师提前预测该批次大麦麦芽采用工业啤酒糖化工艺制备麦汁的过滤速度，便于在啤酒生产中根据不同大麦改进制备方法，从而减少不必要的损失、提高啤酒的生产效率。

附图说明

图1为分子排阻色谱法测定不同分子量阿拉伯木聚糖含量的典型色谱图。

具体实施方式

实施例1分子排阻色谱柱的校准

分子排阻色谱柱为ge公司的sephacryls-300hr，柱子尺寸为内径×床高为26mm×1,000mm。

采用分子量分别为21,000da,55,000da,123,000da,500,000da,760,000da的葡聚糖(dextran)作为校准用分子量标准品。分子量标准品的上样浓度为400mg/l，上样量为10ml。

流动相为0.05mol/lnacl，流速为100ml/h。使用自动部分收集器收集洗脱液，每管收集5ml，采用蒽酮-硫酸法测定每管洗脱液中的总糖含量，确定每个分子量标准品的洗脱时间，从而完成对分子排阻色谱柱的校准。

实施例2大麦麦芽协定糖化麦汁的制备和分子排阻色谱法测定麦汁中不同分子量的阿拉伯木聚糖含量

(1)制备大麦麦芽协定麦汁

①将50.0g不同样品的细粉碎麦芽倒入已知重量的糖化杯中，再加入200ml46℃的纯净水，置于自动糖化器上于45℃下保温30min；

②将醪液以1℃/min的速率升温至70℃，加入100ml70℃的纯净水，于70℃下保温60min，将麦芽醪液冷却至25℃左右，加纯净水使醪液总重量达到450.0g；

③采用中速定性滤纸于32cm漏斗中过滤，收集滤液。

④取10ml收集的麦汁样品上样于分子排阻色谱柱，流动相为0.05mol/lnacl，流速为100ml/h自动部分收集器收集洗脱液。

(2)间苯三酚法测定各样品中阿拉伯木聚糖含量

配制显色剂：1g间苯三酚，用5ml无水乙醇溶解，再依次加入110ml冰醋酸、1ml17.5g/l的葡萄糖、2ml浓盐酸，摇匀，现配现用。

分别从各管中取2ml收集液，置于具塞刻度试管中，加入10ml间苯三酚显色剂，振荡均匀后于沸水浴中准确反应25min，冷却至室温，于552nm下测定od值，计算各管中阿拉伯木聚糖的含量，根据分子排阻色谱校准后得到的分子量标准品的出峰时间，分别计算分子量大于5,000、大于50,000、大于500,000和大于1000,000的阿拉伯木聚糖含量，结果见表1。分子排阻色谱法测定协定麦汁中不同分子量阿拉伯木聚糖含量的典型色谱图见图1。

表1大麦麦芽样品中不同分子量大小的阿拉伯木聚糖含量

实施例3大麦麦芽不同分子量阿拉伯木聚糖含量与模拟工业化生产的麦汁过滤速度的相关性分析

模拟工业啤酒糖化工艺的麦汁制备方法：

25.0kg细粉碎麦芽→与100l46℃的自来水一起投入到糖化锅中(糖化锅容积为200l)→于45℃下保温30min→将醪液以1℃/min的速率升温至65℃→于65℃下保温40min→将醪液以1℃/min的速率升温至72℃→隔5min进行碘试，直到显色完全→将麦芽醪液泵入到过滤槽中，静置30min→采用过滤槽底部的筛板过滤麦汁，收集清亮的麦汁。过滤速度(v)以单位时间内收集到的麦汁体积表示(单位为ml/min)。模拟工业啤酒糖化工艺的麦汁过滤速度与实施例2中协定麦汁中的不同分子量大小的阿拉伯木聚糖含量见表2。

表2阿拉伯木聚糖含量及模拟工业啤酒糖化工艺的麦汁过滤速度

采用spss19.0软件对实施例2测定的大麦麦芽协定麦汁中不同分子量大小的阿拉伯木聚糖含量与实施例3模拟工业啤酒生产测定的麦汁过滤速度进行pearson相关性分析，结果见表3。

表3阿拉伯木聚糖分子量大小与过滤速度的相关性分析

注：n:样品数量；*：在0.05水平上显著相关；**：在0.01水平上显著相关。

表3的结果表明，分子量大于50,000da的阿拉伯木聚糖含量与模拟工业啤酒生产的糖化麦汁过滤速度的相关系数最大为0.789，为显著负相关(p<0.001)，显著性结果为0.000。说明分子量大于50,000da段的阿拉伯木聚糖是影响协定麦汁过滤速度的主要原因，因此通过检测大麦麦芽协定麦汁中分子量大于50,000da段的阿拉伯木聚糖含量可以预测大麦麦芽在工业化啤酒生产中糖化麦汁的过滤速度。

实施例4大麦麦芽在模拟工业化啤酒生产中糖化麦汁的过滤速度与分子量大于50000da的阿拉伯木聚糖含量的一元线性方程

采用spss19.0中的线性回归分析，进一步分析模拟工业化啤酒糖化工艺制备麦汁的过滤速度与分子量大于50000da的阿拉伯木聚糖含量的关系，构建能够反映二者之间关系的一元线性方程。在线性回归分析中，自变量是过滤速度，因变量是分子量大于50000da的阿拉伯木聚糖含量。线性回归分析的结果见表4。

表4线性回归分析的模型汇总

a:预测变量。

表4模型汇总中，模型拟合度r²为0.623，调整后的模型拟合度r²为0.598，说明模拟工业化糖化中麦汁的过滤速度都可以用该模型解释，拟合度较高。

表5回归模型的方差分析表

a：预测变量。

从表5回归模型的方差分析表的检验结果来看，f的统计量为24.770，p值为0.000，证明模型是显著的。

表6系数^a

a.因变量v。

表7残差统计量^a

a.因变量v。

表6中，回归系数常量为484.892，显著性为0.000，常数项显著；回归系数为-0.852，显著性为0.000，具备显著性。回归模型的方差分析表中模型显著。反映采用工业啤酒糖化工艺制备麦汁的过滤速度与分子量大于50000da的阿拉伯木聚糖含量的之间关系的一元线性方程为：y＝484.892-0.852x；其中y表示大麦麦芽在工业化生产麦汁时的过滤速度，x表示阿拉伯木聚糖含量。

实施例5

按照实施例2的步骤对某批次的江苏大麦麦芽中分子量大于50000da的阿拉伯木聚糖含量进行检测，检测方法同实施例1，结果显示，分子量大于50000da的阿拉伯木聚糖含量为560mg/l，根据y＝484.892-0.852x计算过滤速度为7.6ml/min。

该批次麦芽在江苏某啤酒厂进行工业化规模啤酒生产时，采用的糖化工艺为：

8000kg细粉碎麦芽→与48kl46℃的自来水一起投入到糖化锅中(糖化锅容积为60kl)→于45℃下保温30min→将醪液以1℃/min的速率升温至65℃→于65℃下保温40min→将醪液以1℃/min的速率升温至72℃→隔5min进行碘试，直到显色完全→将麦芽醪液泵入到过滤槽中，静置30min→采用过滤槽底部的筛板过滤麦汁，收集清亮的麦汁。麦汁的实际过滤速度为7.8ml/min，说明该预测方程能够很好的预测大麦麦芽的过滤速度。

本方法可在糖化完成前准确预判某批次大麦麦芽糖化醪液的过滤速度，有助于及时调整工艺，对于啤酒生产工艺效率的提升起到重要作用。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。