专利名称：利用生物技术改造传统制麦的工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于食品加工技术领域，涉及一种啤酒生产中的制麦工艺，具体涉及一种利用生物技术制麦的工艺。
背景技术：
近年来，我国啤酒年产量已居世界第一，与啤酒工业蓬勃发展形成鲜明对比的是，啤酒生产的原料大麦却主要依赖于进口。据不完全统计，国内制麦企业大量使用进口啤酒大麦，每年需进口啤酒大麦约250万吨，占国内啤酒大麦市场的50%以上。造成这种现象的主要原因是国产啤酒大麦的品质存在问题。首先，部分国产啤酒大麦存在大麦蛋白质质量分数高、发芽率较低、溶解性能较差、α -氨基氮含量较低导致的酵母繁殖慢、双乙酰含量 高、β_葡聚糖含量高、粘度大、过滤慢等质量缺陷；其次，国产啤酒大麦品种的更新速度比较慢；再次，国产啤酒大麦分散种植，缺乏统一管理，部分地区片面追求产量，而忽视了啤酒大麦的品质。导致某些重要的麦芽品质指标不达标或有缺陷，增加了制麦过程的水耗与能耗，延长了制麦周期，降低了麦芽制成率，最终影响到啤酒质量。在啤酒酿造过程中，被微生物污染过的大麦或麦芽也会影响啤酒品质，并引发食品安全问题。微生物污染能形成多种真菌毒素，有些毒素具有强烈的致癌性。为了保证消费者的利益，一方面，许多国家和地区都对这些真菌毒素的含量作出了严格规定；另一方面，研究发现在制麦过程中添加启动子培养物，即添加一些有益的微生物菌株可提高成品麦芽的品质。在制麦过程中人为接种某些有益微生物的培养物(starter culture)，与有害微生物形成竞争，来提高麦芽的质量是一种新兴制麦技术，称为微生物制麦技术。有益微生物会在制麦过程中分泌水解酶系或利用自身的菌丝穿入大麦皮层，协助麦芽溶解，改善麦芽品质。尤其是对蛋白质和葡聚糖质量分数高的大麦的成品麦芽品质的改善较为明显。因此，筛选到产水解酶酶活高的安全菌种，是使微生物制麦得以顺利进行的必要前提。微生物制麦具有经济和技术上的可行性，制麦过程添加有益微生物来改善麦芽的品质在国外已被研究多年，例如德国的乳酸菌麦芽、比利时的根霉麦芽都已成功进入了中试生产阶段，但现有微生物制麦技术制得的麦芽的性能指标较低，且不稳定，不能满足啤酒行业对麦芽品质更高的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种能满足啤酒行业麦芽品质更高要求的利用生物技术制麦的工艺，制得性能指标较高且稳定的麦芽，保证麦芽的品质。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种利用生物技术改造传统制麦的工艺，其特征在于，该工艺具体按以下步骤进行
步骤I :取合格大麦，粗选、精选、分级、清洗，得到原料大麦；
步骤2 :无菌条件下,从步骤I的原料大麦中选取大麦粒,置于I皿麦芽汁琼脂培养基中，重复做8组平行实验，28 30°C恒温培养48 72h ;选择霉菌菌落生长完全的平板，从平板上挑一接种环菌落，接种于50ml装有麦芽汁液体培养基的三角瓶中，在28 30°C、150 160r/min条件下摇床培养48 60h，得到摇床增殖培养的菌悬液；将该菌悬液稀释ΙΟ'ΙΟ'ΙΟ'ΙΟ'ΚΓ5五个梯度，将稀释后的每个梯度的菌悬液分别取100 μ L，并分别接入五个不同的麦芽汁琼脂培养基中，28 30°C恒温培养48 72h，做三个平行实验；从不同形态的菌落中，分别挑取相应的菌种，将挑取的菌种各自经过第二次涂布麦芽汁琼脂平板分离，对第二次分离出的菌株进行麦芽汁琼脂培养基划线培养，每株划线三个平行平板，将二次划线分离出的单株菌落菌株接种于麦芽汁培养基，28 30°C恒温培养48 72h，通过葡聚糖酶、木聚糖酶、纤维素酶及糖化酶的测定，从中筛选出产酶能力高的菌株至少两株；将筛选得到的菌株接种于麦芽汁斜面，28 30°C恒温培养72 96h后置于4°C的环境中；
步骤3 :将步骤2筛选保藏的菌种连续两次转接到马铃薯琼脂培养基培养进行活化，把活化好的菌种转接到麦芽汁浓度为5° P的麦芽汁平板上，30°C培养12 24h，取一环菌种，加入25mL5° P麦芽汁培养基中，于38°C，150r/min下培养48h，得到适宜接种的白地霉菌株； 步骤4 :采用浸水断水交替法对步骤I的原料大麦进行浸麦，第一次浸麦6小时，同时将适宜接种的白地霉菌株与大麦进行接种，白地霉菌株的接种量为每克大麦接种1E+4个，第一次浸麦过程中每隔2h通风20min ;第一次浸麦后断水10h，期间每隔I 2h通风20min ;第二次浸麦2h后,通风搅拌20min ;再断水6h,断水期间每隔I 2h通风20min ;第三次水浸2h后，通风20min ;接着断水6h，断水期间每隔Ih通风20min ;第四次水浸2h后，通风20min ;然后断水6h，断水期间每隔Ih通风20min ;空休2h出槽，得到浸后大麦；
步骤5 :在湿度为92 96%的环境中，先在12 14°C的温度下使浸后大麦发芽42 60小时，接着在20 22°C的温度下再发芽42 60小时；
步骤6 :干燥发芽完毕的绿麦芽；
步骤7 :对干燥后的绿麦芽除根，然后入库贮藏，完成制麦。本发明利用微生物制麦的工艺以从大麦原料中分离、筛选、鉴定出的白地霉菌种作为生物制麦的添加启动子，进行生物制麦；能够制得性能指标较高且稳定的麦芽，保证麦芽品质，为啤酒酿造提供优质原料。制得的麦芽糖化力为308. 5WK、α-氨基氮为186mg/100g、浸出物相对质量分数为87. 1%。
图I是本发明工艺筛选出的I号菌株的显微镜镜检照片。图2是本发明工艺筛选出的2号菌株的显微镜镜检照片。图3是图I所示I号菌株的菌落形态图。图4是图2所示2号菌株的菌落形态图。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明进行详细说明。最传统的制麦方法，是在选麦、浸麦阶段加CaCO3或赤霉素促进大麦发芽,此法简便易行，但其缺点是发芽后的麦芽的糖化力不够，浸出率不高，α-氨基氮的转化不足，同时原料消耗高、产品品质不稳定、污染难于治理；而且传统方法生成的麦芽易受微生物污染，容易出现食品安全问题。近年来，随着食品安全问题日益受到重视，利用生物制麦技术改进啤酒麦芽综合品质和安全性已成为改造传统制麦工艺的趋势，生物制麦技术不但对传统制麦技术进行创新改进，而且推动传统产业技术进步，可使制麦企业降低生产成本，提高企业经济效益和产品市场竞争能力。但目前的研究文献中工艺方法各异，不同的大麦品种需选择不同的微生物制麦工艺以及不同培养微生物的收集方法不一，导致微生物制麦产业化还有相当多的工作需要完成。同时现有微生物制麦工艺制得的麦芽的性能指标较低且不稳定，麦芽品质不高。为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种利用生物技术制麦的工艺，以白地霉菌种为接种微生物，进行制麦，能够制得性能指标较高且稳定的麦芽，保证麦芽品质。该工艺具体按以下步骤进行
步骤I :取符合国家标准GB/T7416-2008的合格大麦，经粗选、精选、分级等预处理，去除石子、麦芒、铁质等杂质，去除破损颗粒、杂谷类以及淘汰粒径2. 2mm以下的颗粒，然后清 洗，得到原料大麦；
步骤2 :无菌条件下，从步骤I的原料大麦中选取每25粒大麦粒，置于I皿麦芽汁琼脂培养基中，重复做8组平行实验，置于28 30°C培养箱恒温培养48 72h，培养过程进行定期观察并记录；选择霉菌菌落生长完全的平板，从平板上挑一接种环菌落，接种于50ml装有麦芽汁液体培养基的三角瓶中，在28 30°C、150 160r/min条件下摇床培养48 60h,得到摇床增殖培养的菌悬液；将该菌悬液稀释10' 10_2、10_3、10_4、10_5五个梯度，将稀释后的每个梯度的菌悬液分别取100 μ L，并将一个梯度的菌悬液接入一个麦芽汁琼脂培养基中(麦芽汁琼脂平板是倒有麦芽汁琼脂培养基的平板，用麦芽汁培养基是因为这种培养基富含大麦营养成分，利于大麦自身携带的有益微生物生长，使白地霉易于形成生长优势，便于分离)，置于28 30°C恒温培养箱中，培养48 72h，做三个平行实验；直到长出肉眼可见的不同菌落，培养过程进行定期观察并记录；不同的菌种在培养基上生长形成的菌落形态是不一样的，根据菌落形态不同，从不同形态的菌落中，分别挑取相应的菌种，将挑取的菌种各自经过第二次涂布麦芽汁琼脂平板分离(注因为这类菌株适合在麦芽汁培养基中生长，然后通过不同稀释浓度，分离每种菌株的纯菌落。平板分离是微生物菌种分离的常用方法，需要每个平板控制不同的稀释浓度，直至分离出菌株的纯菌落)，对第二次分离出的菌株进行麦芽汁琼脂培养基划线培养(注“涂布”和“划线”都是微生物实验的基本常规操作，常用到特定的实验仪器如接种环和接种针。)，每株划线三个平行平板；将二次划线分离出的单株菌落(注多次平板划线分离可在后期划线中形成由一个菌种繁殖生长形成的菌落)菌株接种于麦芽汁培养基，28 30°C条件下恒温培养48 72h，通过β -葡聚糖酶、木聚糖酶、纤维素酶及糖化酶的测定，从中筛选出产酶能力高的菌株至少两株；将筛选得到的菌株分别接种于麦芽汁斜面，置于28 30°C恒温箱中培养72 96h后于4°C冰箱中备用；
白地霉菌种的鉴定，按照《真菌鉴定手册》主要包括细胞形态鉴定、菌落形态观察、同化糖类鉴定、同化醇类鉴定、同化氮源鉴定、水解蛋白鉴定、分解杨梅苷、糖苷、果胶、油脂鉴定。在步骤2筛选的菌株中任取2株进行菌种鉴定，各项鉴定操作方案参照《真菌鉴定手册》进行，鉴定结果如下①细胞形态
将筛选出的两株菌株编号为I号和2号，I号菌株的显微镜镜检照片,如图I所不显微镜视野内细胞分布均匀，菌丝宽4. 5 5. 5 μ m，裂殖，节孢子单个，成双或成链，方形、也有椭圆或圆形，分枝及曲弯少，圆头。2号菌株的显微镜镜检照片，如图2所示菌丝宽4. 5 6. 9 μ m，裂殖，节孢子单个，成双或成链，方形、也有椭圆或圆形，分枝及曲弯少，圆头。而且图I和图2显示，两株菌株均有横膈膜，部分菌丝上端断裂或长或短的节孢子链。因此，该两株菌株的细胞形态属于白地霉细胞特征。②菌落形态观察
图3是图I所示的I号菌株的菌落形态图菌落直径为62mm，菌落呈白色，绒毛状，扁平、均匀、放射线中心有突起。图4是图2所示的2号株菌株的菌落形态图菌落直径为59mm,菌落呈白色，绒毛状，扁平、均匀、放射线中心有突起。该两株菌株的菌落形态属于白地霉菌落特征。
③同化糖类鉴定
对筛选的两株菌株进行糖类发酵测定，其结果如表I所示。表I同化糖类结果
捧号I糖类μ号菌株 |2号菌株
I_葡萄糖+ (生酸) + (生酸)
2_半乳糖+_+_
3_山梨糖_+_+_
4_木糖_+ (弱) + (弱)
5~ L-阿拉伯『一_ —
6_麦芽糖_—_~_
7^蔗糖 _一一
8_ILl_-_-_
9_蜜二糖一_—_
10_纤维二糖一_—_
H_棉子糖_____
12可溶性淀粉一一
13肝糖_____
注“ + ”表示同化生酸；“一”表示不同化。从表I可以看出，所测试的两株菌株同化葡糖糖(生酸)、半乳糖(生酸)、山梨糖(生酸)及木糖(弱同化)；不同化麦芽糖、鹿糖、乳糖、纤维二糖、蜜二糖、棉子糖、阿拉伯糖(D及L)。④同化醇类鉴定
对筛选出的两株菌种进行同化醇类测定，其结果见表2。表2同化醇类结果
序号I醇类|1号菌株 |2号菌株
I_甘油+ (生酸)+ (生酸)
2_乙醇+_+_
3_山梨醇+_+_
4_甘露醇+_+_
5_赤藓醇一___
6~盏醇一一
I_卫茅醇一_—_
8 I肌醇卜卜—注“+”表示同化生酸；“一”表示不同化。 从表2可以看出，该两株菌株均同化甘油、乙醇、山梨醇、甘露醇；不同化赤藓醇、侧金盏醇、卫茅醇及肌醇。⑤同化氮源鉴定
通过同化氮源测定所筛选的两株菌株，其结果见表3。表3同化氮源结果 ___
权利要求
1.一种利用生物技术改造传统制麦的工艺，其特征在于，该工艺具体按以下步骤进行 步骤I :取合格大麦，粗选、精选、分级、清洗，得到原料大麦； 步骤2 :无菌条件下,从步骤I的原料大麦中选取大麦粒,置于I皿麦芽汁琼脂培养基中，重复做8组平行实验，28 30°C恒温培养48 72h ;选择霉菌菌落生长完全的平板，从平板上挑一接种环菌落，接种于50ml装有麦芽汁液体培养基的三角瓶中，在28 30°C、150 160r/min条件下摇床培养48 60h，得到摇床增殖培养的菌悬液；将该菌悬液稀释ΙΟ'ΙΟ'ΙΟ'ΙΟ'ΚΓ5五个梯度，将稀释后的每个梯度的菌悬液分别取100 μ L，并分别接入五个不同的麦芽汁琼脂培养基中，28 30°C恒温培养48 72h，做三个平行实验；从不同形态的菌落中，分别挑取相应的菌种，将挑取的菌种各自经过第二次涂布麦芽汁琼脂平板分离，对第二次分离出的菌株进行麦芽汁琼脂培养基划线培养，每株划线三个平行平板，对二次划线分离出的单株菌落菌株接种于麦芽汁培养基，28 30°C条件下恒温培养48 72h，通过β-葡聚糖酶、木聚糖酶、纤维素酶及糖化酶的测定，从中筛选出产酶能力高的菌株至少两株；将筛选得到的菌株接种于麦芽汁斜面，28 30°C恒温培养72 96h后置于4°C的环境中； 步骤3 :将步骤2筛选保藏的菌种连续两次转接到马铃薯琼脂培养基培养进行活化，把活化好的菌种转接到麦芽汁浓度为5° P的麦芽汁平板上，30°C培养12 24h，取一环菌种，加入25mL5° P麦芽汁培养基中，于38°C，150r/min下培养48h，得到适宜接种的白地霉菌株； 步骤4 :采用浸水断水交替法对步骤I的原料大麦进行浸麦，第一次浸麦6小时，同时将适宜接种的白地霉菌株与大麦进行接种，白地霉菌株的接种量为每克大麦接种1E+4个，第一次浸麦过程中每隔2h通风20min ;第一次浸麦后断水10h，期间每隔I 2h通风20min ;第二次浸麦2h后,通风搅拌20min ;再断水6h,断水期间每隔I 2h通风20min ;第三次水浸2h后，通风20min ;接着断水6h，断水期间每隔Ih通风20min ;第四次水浸2h后，通风20min ;然后断水6h，断水期间每隔Ih通风20min ;空休2h出槽，得到浸后大麦； 步骤5 :在湿度为92 96%的环境中，先在12 14°C的温度下使浸后大麦发芽42 60小时，接着在20 22°C的温度下再发芽42 60小时； 步骤6 :干燥发芽完毕的绿麦芽； 步骤7 :对干燥后的绿麦芽除根，然后入库贮藏，完成制麦。
2.如权利要求I所述的利用生物技术改造传统制麦的工艺，其特征在于，所述步骤I中的合格大麦符合国家标准GB/T7416-2008。
3.如权利要求I所述的利用生物技术改造传统制麦的工艺，其特征在于，步骤I中的大麦经过去除石子、麦芒、铁质等杂质，去除破损颗粒、杂谷类以及淘汰粒径2. 2mm以下的颗粒后，再进行清洗。
4.如权利要求I所述的利用生物技术改造传统制麦的工艺，其特征在于，所述步骤2中选取每25粒大麦粒，置于I皿麦芽汁琼脂培养基中，重复做8组平行实验，经行菌种采样。
5.如权利要求I所述的利用生物技术改造传统制麦的工艺，其特征在于，所述步骤3中浸麦用水的pH值为4 6。
6.如权利要求I所述的利用生物技术改造传统制麦的工艺，其特征在于，所述步骤4得到的浸后大麦的浸麦度为45 47%。
7.如权利要求I所述的利用生物技术改造传统制麦的工艺，其特征在于，所述步骤5中，浸后大麦升温发芽过程中，在早、中、晚各通风一次，每次通风15min。
8.如权利要求I所述的利用生物技术改造传统制麦的工艺，其特征在于，所述步骤6干燥后绿麦芽的水分含量为3% 5%。
9.如权利要求I所述的利用生物技术改造传统制麦的工艺，其特征在于，所述步骤7中干燥并除根的绿麦芽贮藏I 6个月。
全文摘要
本发明提供了一种利用生物技术改造传统制麦的工艺，预处理大麦得原料大麦；无菌条件下选取大麦粒，麦芽汁琼脂培养基恒温培养，接种于麦芽汁液体培养基培养，得增殖菌悬液；将菌悬液稀释五个梯度后分别接入麦芽汁琼脂培养基中恒温培养；挑取不同形态菌落中的菌种经第二次涂布麦芽汁琼脂平板分离，各菌种再通过划线分离，筛选出单株菌株；接种于麦芽汁培养基培养，测定筛选出产酶能力高的菌株；接种于麦芽汁斜面，恒温培养后低温保藏；活化转接培养得宜接种白地霉菌株；用浸水断水交替法浸麦，并接种宜接种白地霉菌株；经发芽、干燥、除根、贮藏等过程完成制麦。本工艺能制得性能指标较高且稳定的麦芽，保证麦芽品质，为啤酒酿造提供优质原料。
文档编号C12R1/645GK102816661SQ201210304629
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者赵煜, 彭涛, 张怀予, 陈兴叶, 刘琦, 金明, 牛洪亮, 班省华, 袁辉, 李玉忠, 杨旭星, 张小燕, 马文锦, 路宏科, 殷欣, 王千存, 金红 申请人:甘肃省轻工研究院