（食品科学专业论文）制麦芽小麦品种筛选及其制麦特性研究.pdf

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；与糖化时间存在极显著负相关性相关系数r = 一0 8 6 9 2 ( p o 0 1 ) ；与麦汁粘度存在显著负相关性相关系数r = 一o 7 6 5 2 ( p 6 0 ， d r yw e i g h t ) ，c o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n tw a s o 8 4 9 6 ( p 0 ，0 5 ) 2 s a c c h a r i f i c a t i o n p o w e r o ft h ew h e a tm a l t sh a dd i s t i n c t p o s i t i v e r e l a t i v i t yw i t ht h ea c t i v i t yo fa m y l a s e ，c o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n tw a s0 8 8 6 4 ( p 0 0 5 ) 3 t h ea c t i v i t yo f t h e p r o t e a s eo f w h e a tm a l t sw a st h em a i ne f f e c t o rt ot h e d e c o m p o s ed e g r e eo ft h ep r o t e i n a n dt h ep r o t e i nc o n t e n t ，t h er a t i oo ft h e g l u t e l i na n dg l i a d i n a l b u m i na n dg l o b u l i nh a dl i t t l ee f f e c to nt h ed e c o m p o s e d e g r e eo f t h ep r o t e i n t h eg r o w t hr a t eo ft h ea c t i v i t yo f p r o t e a s eh a d d i s t i n c t n e g a t i v er e l a t i v i t yw i t ht h ep r o t e i nc o n t e n to ft h er a ww h e a t s ，c o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n tw a s 一0 8 4 6 8f p k i l n i n gt e m p e r a t u r e ，a n d t h eb e s tw h e a t m a l t i n gp a r a m e t e r sw a so b t a i n e db y u s i n go r t h o g o n a le x p e r i m e n t ，t h a tw a s t os a ys t e e p i n gd e g r e ec o n t r o l l e d4 7 4 8 ，g e r m i n a t i n gt e m p e r a t u r e w a s l 8 2 0 0 c ，k i l n i n gt e m p e r a t u r e a c h i e v e d 8 0 8 1o c ， 6 b d g l u c a n a s ei nw h e a t4 # d r ym a l lh a ds i g n i f i c a n t l yp o s i t i v e r e l a t i v i t yw i t he x t r a c t c 【一a m y l a s ea c t i v i t y , c o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n tw a s o 8 9 0 1 ， o 8 3 7 0 ( p o 0 1 ) ，a n dh a dn e g a t i v er e l a t i v i t yw i t hs a c c h a r i f i c a t i o np o w e r ， k o l b a c hi n d e x ，一a n ，t h ea c t i v i t yo fp r o t e a s e ，c o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n t w a s o 7 1 4 6 ，o 7 6 6 1 ，o 7 5 6 4 ，o 7 1 8 7 ( p o 0 5 ) ，a n d h a d s i g n i f i c a n t w i t h s a c c h a r i f l c a t i o nt i m e c o r r e l a t i o nc o e 衔c i c n tw a s o 8 6 9 2 ( p 0 0 1 ) ；h a d n e g a t i v er e l a t i v i t y w i t hw o r t v i s c i d i t y ，c o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n tw a s1 0 7 6 5 2 ( p o ，0 5 ) k e yw o r d s ：w h e a t ；s t a r c h ；p r o t e i n ；a m y l a s e ；p r o t e a s e 4 山东农业大学硕士学位论文 1 引言 1 1 我国小麦生产及加工现状 小麦是我国第二大粮食作物，其种植面积和总产量仅次子水稻。多年 来由于高产新品种的选育推广，耕作栽培技术的提高及农业投入的增加， 我国小麦产量不断提高，数量上暂时得到缓解，但是这种情况是低消费水 平下的暂时过剩和结构性过剩，即生产结构不适应消费结构的过剩，目前 小麦生产面临的总体形势是：“优质小麦结构性短缺”和“多的不好、好的 不多”。我国小麦生产水平已经提高到一个新的阶段，小麦单产变化的弹 性已经很小。除非有特殊的自然灾害年景，产量变化的原因主要受市场的 影响。近年来我国小麦出现减产现象，其原因之一是我国小麦深加工程度 不够，小麦附加值低，农民增产不增收。我国麦类生产长期以来一直处于 低投入、低产出的格局，开发利用程度不高，加工转化率低，据有关方面 测算，发达国家农产品的加工品占总生产量的9 0 以上，加工转化后的产 值增加2 3 倍，我国农产品的加工品只占其总生产量的2 5 ，加工产值 只增加3 0 。 一般来说，小麦主要有以下几种消费渠道，其一是农村的直接消费， 其二是进入流通领域的面粉加工及制品，其三是用于一些副产品包括味 精、谷朊粉、酒精、饲料等的工业生产，这也是小麦产业链的三个分支。 目前我国农村自行消耗的部分占整个小麦产量的三分之二，没有进入流通 领域，也就没有进入到产业链的运转中去，不能直接创造经济效益。而其 它副产品所占小麦消耗总量的比例有限，而且缺乏代表性，所以发展小麦 深加工业，增3 n 4 , 麦深加工产品品种是延长整个小麦产业链，增加小麦附 加值，提高农民收入的有效措施。 随着社会饮食业、旅游业的发展和人民生活水平的提高，以小麦为原 料的各种面食和方便食品、保健食品及营养食品的生产增长很快，使得全 国对小麦特别是对优质小麦的需求呈现不断增长的势头。因此，在我国人 民已基本解决温饱、粮食生产连年丰收的情况下，为适应国民经济的发展 和人民生活水平的提高，大力发展我国的优质专用小麦生产，对于减少和 取代部分优质小麦的进口，节约外汇具有重要的经济意义。 制壶芽小麦品种筛选及其制麦特性研究 多数学者认为，能够满足和保证某一食品加工工艺和产品质量要求的 小麦称为优质小麦，生产优质小麦所使用的品种称为优质小麦品种；特别 适合制作某一种食品的小麦可以称为专用小麦，其品种称为专用品种。近 1 0 年来，中国小麦育种工作者已经选育出了一批优质专用小麦品种，绝 大多数已经用于生产，在一定程度上缓解了国内市场对强筋和弱筋小麦的 需求，政府和生产部门也对优质专用小麦的生产进行了大量的宣传和推广 工作，国家也出台了相应的优质小麦标准和价格优惠政策( 田延年，2 0 0 4 ； 赵虹，2 0 0 4 ) 。但从总体上来看，优质小麦的产业化链条发展不够均衡， 部分科学研究工作还相对滞后，优质小麦生产还不能从根本上完全满足人 民群众日常生活，农产品加工业、食品加工业快速发展的需求。加快优质 专用小麦发展已经成为当前和今后一段时期内产业政策的主导。今年党中 央、国务院对调整种植业结构，改善小麦品质十分重视。针对农产品卖难 问题，国家一直在想如何调整产业结构，提高农民收入。政府正在转变职 能，搞好优质农产品产销服务。因此，发展小麦深加工业、增加小麦深加 工产品品种，是调整产业结构，保障我国小麦产业健康发展的必由之路， 也是新形势下，增加农民收入、搞活经济的又一途径。 1 2 啤酒 啤酒是以大麦芽( 包括特种麦芽) 为主要原料，加酒花，经酵母发酵 酿制而成的、含二氧化碳的、起泡的、低酒精度( 2 5 7 5 ) 的各类 熟鲜啤酒。啤酒素有“液体面包”的美称，富含蛋白质、碳水化合物、维生 素、矿物质等丰富的营养成分。啤酒中必需氨基酸占总蛋白质量的1 2 2 2 ，维生素也较丰富，有b l 、b 2 、3 1 2 以及烟酸等，矿物质以钙和磷居 多。啤酒中的蛋白质和碳水化合物在制造过程中经过加热和酶的作用已转 化为极易消化吸收的形式( 杨荣华，2 0 0 0 ) 。因此，1 9 7 2 年在世界第九次 营养食品会议上啤酒被推荐为营养食品。 啤酒的分类方法有多种。根据色度分为淡色啤酒( 3 1 4 e b c ) 、浓色 啤酒( 1 5 4 0 e b c ) 、黑色啤酒( r 4 1 e b c ) ；根据原麦汁浓度的高低分为 高浓度啤酒( 三1 3 0 p ) 、中等浓度啤酒( 1 0 1 3 0 p ) 、低浓度啤酒( 1 0 0 p ) ： 根据除菌情况分为熟啤酒( 巴氏杀菌) 、生啤酒( 物理过滤除菌) 和鲜啤 酒( 酒中含有少量酵母菌) 。此外，还有许多特种啤酒，如干啤酒( 发酵 山东农业大学硕士学位论文 度7 2 ) ，低醇啤酒( 酒精度o 6 2 5 ，v v ) ，全麦芽啤酒，小麦啤 酒( 小麦芽占总原料的4 0 以上) 等。 啤酒大约起源于8 千年前的中东，后跨越地中海，传入欧洲。公元自口 4 0 0 0 年美索不达米亚平原已经开始用大麦、小麦、蜂蜜制作1 6 种啤酒。 公元前1 8 世纪，古巴比伦的汉穆拉比大法典中，已有关于啤酒的详细汜 载。中世纪以前，啤酒为家庭酿制。到中世纪，啤酒的酿造出家庭生产转 向修道院生产，啤酒酿造技术得到了进一步改进。德国在1 9 世纪颁布法 令，严格要求啤酒的原料以保持啤酒的纯度。下面发酵法的实行和有规律 的酵母纯培养，使啤酒的质量得到很大提高，成为近代慕尼黑啤酒享有盛 誉的基础。1 8 4 5 年，巴林阐明发酵度理论；1 8 5 7 年，巴斯德确立生物发 酵学说；1 8 8 1 年，汉森发明了酵母纯培养法，这些酿造技术的阐明使啤 酒酿造科学得到飞速的发展，由神秘化、经验主义走向科学化。1 7 8 2 年 瓦特蒸汽机的应用与1 8 7 4 年林德冷冻机的发明，使啤酒的工业化大生产 成为现实。今天，啤酒己成为世界上产销量最大的饮料酒。除了伊斯兰国 家由于宗教原因不生产和不饮酒外，啤酒生产几乎遍及世界各地。 作为低酒精度饮料，啤酒在西方国家一直处于主流位置，其质量、花 色品种、酿造工艺、技术与设备等方面明显优于我国。随着消费格局的变 化，发达国家( 除日本外) ，啤酒的人均消费量出现了持久的停滞；而在 东方的一些发展中国家，啤酒的需求量和产量却持续增长。增长最快的是 近1 0 年中经济增长迅速的国家，如中国、越南。2 0 0 2 年中国啤酒总产量 首次超过美国，成为世界第一大啤酒生产国。这是因为发达国家市场趋于 饱和，发展中国家从贫困走向富裕，酒类消费首推的是物美价廉的啤酒。 目前欧洲依然是世界上最大的啤酒市场，人均消费量也最多，但市场竞争 异常激烈。世界啤酒年产量前几位的国家分别是中国、美国、德国、巴西、 日本和俄罗斯。 1 3 国内外啤酒原料生产现状 2 0 0 2 2 0 0 3 年度，世界啤酒大麦最大的供应国澳大利亚由于出现罕 见的干早气候，啤酒大麦的产量比上一年度减产了约4 0 5 0 ，出口量 则比正常年份至少减少9 0 l o o 万吨左右。与此同时，另一啤酒大麦主要 供应国加拿大的大麦产量也出现大幅度下降，已经由啤酒大麦出口国转为 制壶芽小麦品种筛选及其制麦特性训究 进口国。为此，在全球范围内啤酒大麦的实际供应量减少近1 6 0 - - 1 8 0 万 吨，从而导致了全球啤酒大麦价格从今年8 月以来价格疯狂上涨的现状。 而在我国，国产大麦喜获丰收，西北、东北、江浙等地区出产的大麦品质 均好于往年，啤酒大麦的比例也相应增加。虽然如此，由于受到全球性啤 酒原料短缺的影响，信息灵通的啤酒、麦芽企业纷纷将以往分批采购的计 划全部集中提前采购，导致国内各大主产区的国产啤酒大麦在短时间内迅 速被抢购一空。受啤酒大麦短缺的直接影响，大麦麦芽的价格一路攀升， 目前已经达到每吨3 1 0 0 元的高价。然而，由于没有按原计划采购到充足 的大麦原料，许多麦芽、啤酒企业目前已经处于无“米”下锅的尴尬局面， 看着飙升的麦芽价格只能望洋兴叹。目前，各地啤酒企业正在积极寻找对 策，应对全球性啤酒原料短缺所带来的严峻挑战，其中最为现实的解决方 案就是寻求替代品来补充大麦麦芽的短缺。虽然随着啤酒酿造技术的发 展，目前已经可以使用麦芽糖浆、玉米等替代品，但由于使用比例太小， 还不能有效解决大麦麦芽短缺的问题。而小麦麦芽在啤酒酿制过程中如果 以辅料的形式添加，可以替代2 0 的大麦麦芽；如果以主要原料的形式添 加，则完全可以替代近5 0 或5 0 以上的大麦麦芽，如此看来，只要充 分挖掘小麦麦芽的生产潜力，完全可以填补啤酒大麦所形成的空缺，从而 有效解决啤酒企业普遍面临的原料短缺的燃眉之急。 近年来，我国大麦总产量为3 0 0 万t ，最高达4 2 0 万t 以上，大部分 只能做饲料，啤酒大麦只有1 0 0 万t 左右，每年需从澳大利亚、加拿大、 欧共体主要成员国法国进口啤麦用量的7 0 ，花去大量的外汇，使资金 外流很不合算( 秦盈h ，2 0 0 4 ；王德生，2 0 0 2 ；陈晓静，2 0 0 3 ) 。如果 到2 0 0 8 年啤酒年产量达到3 0 0 0 万t ，需啤酒大麦4 1 2 万t ，进口量还要加 大，如遇灾害，全世界的啤酒大麦都给中国，也满足不了市场需求。因此， 我们应该走自己的路，不能被国际市场牵着鼻子走，立足于发展国产啤酒 原料。而我国又是世界小麦生产大国，小麦芽是良好的酿造原料，因此适 合制麦芽小麦品种筛选工作更具优势，也更具现实意义和社会意义。 1 4 小麦芽的酿造特性 小麦品种多，富含蛋白质、淀粉是良好的啤酒酿造原料。小麦麦芽与 大麦麦芽相比有以下优点( 郁志远，2 0 0 2 ；王兰，2 0 0 0 ；肖亚新，1 9 9 9 ： 山东农业夫学硕士学位论文 耿建华，2 0 0 2 ) ： 第，小麦芽含有丰富的淀粉酶，它的糖化力大大高于大麦芽，小麦 芽液化酶、糖化酶、葡聚糖酶三者活力强于大麦芽。可补充大麦芽酶活力 不足。可节约部分外加酶。小麦淀粉易糊化，在酿造中根本不存在酿造糊 化不彻底的问题。 第二，小麦芽中糖蛋白含量高，从而有利于啤酒的泡沫性能。 第三，小麦芽无皮壳，浸出物含量较高，一般可高出大麦芽5 个百分 点。 第四，小麦芽单宁含量低，仅为大麦芽的3 0 5 0 ，从这个方面讲 有利于啤酒的胶体和风味稳定性。 第五，小麦芽含有相对较高的可溶性氮，有利于啤酒的发酵和双乙酰 等发酵有害物质的控制。 第六，目前小麦芽2 0 0 0 元吨，大麦芽( 澳) 3 4 0 0 元吨。采用小麦 芽作为原料可以节约成本而且原料易采购。如与大麦芽搭配使用，能起到 提高质量，降低成本，缓解原料紧张作用。 第七，小麦芽制麦损失小于大麦芽( 制麦损失约占小麦干物质8 1 0 0 o ) ，制麦周期短，所以对于啤酒厂家提质降耗节约资金增强市场竞争 能力有至关重要作用。 小麦麦芽除具有上述有利于啤酒酿造的特性外还有不利的特性( 邵法 都，2 0 0 0 ) ： 其一是：小麦芽属裸麦，在麦汁过滤时非但不能形成滤层，而且它具 有细泥状物反而会填塞过滤层，所以它或多或少的给麦汁过滤造成不利的 影响。 其二是：小麦芽较大麦芽蛋白质含量高，而且小麦中蛋白质通常以高 分子形式存在，有的是可溶性的，由于蛋白质稳定因子的作用，它不能像 大麦蛋白质那样可轻易分解和除去，这就会给啤酒的胶体稳定性带来麻 烦，因此，用小麦芽酿酒在技术上有更高的要求。 其三是：小麦中b 葡聚糖含量较高，制麦及糖化过程中分解不完全容 易造成麦汁或啤酒粘度高、过滤困难( j i n ，yl ，2 0 0 2 ；b a r nf b r t hc 砒 1 9 8 2 ；y u l a ij i n ，2 0 0 4 ；s t u a r ti m ，1 9 8 8 ；r i m s t e nl ，2 0 0 3 ) 。目前在实际 9 制麦芽小麦品种筛选及其制麦特性研究 生产中往往用添加p 一葡聚糖酶的方式来降低p 葡聚糖的含量。 1 5 小麦啤酒的发展 小麦啤酒是指以小麦芽为主要原料( 占总原料4 0 以上) ，采用上面 发酵法或下面发酵法酿制的啤酒。德国传统的白啤酒就是以小麦为主要原 料酿制的。1 9 6 0 年，经过正式的鉴定认可，小麦啤酒先后在巴伐利亚州 的许多工厂大量生产，冲破了啤酒酿造只用大麦芽的“纯净法”的长期束 缚，成为独特新颖的风味产品。从1 9 6 0 年到1 9 8 4 年的2 0 多年的时间内， 仅在巴伐利亚州生产各种小麦啤酒的厂家，就由最初的少数几家发展到现 在的1 6 0 多家，产量从o 4 3 9 亿升猛增到4 3 3 6 亿升( j a c g u e s ，1 9 8 6 ： s c h m i d t ，1 9 7 8 ；k i e n i n g e r h ，1 9 7 8 ) ，并日益受到其他国家的欢迎。到1 9 9 1 年，巴伐利亚的小麦啤酒产量占2 3 5 ，几乎与比尔森啤酒产量一样，而 在南巴伐利亚，小麦啤酒占3 0 2 的份额，几乎是比尔森啤酒的3 倍。在 德国的其他联邦州，小麦啤酒也越来越受到欢迎( k u n z e ，1 9 9 8 ) 。小麦啤 酒受欢迎的原因：一是高二氧化碳含量( 6 1 0 9 l ) 给人以清爽舒服的感 觉：二是由于酯、高级醇和特定酚类结合物含量高而给小麦啤酒带来典型 的香味。2 0 世纪8 0 年代初，产量居世界榜首的美国也开始研究生产小麦 啤酒( k i e n i n g e r ，1 9 8 4 ) 。此外，比利时、波兰、保加利亚等也生产出各 种类型的小麦啤酒。我国研究和生产小麦啤酒起步较晚，1 9 8 7 年，山东 烟台啤酒厂才率先在国内生产小麦啤酒，并很快形成了几千吨的规模。随 后，黑龙江省的绥芬河啤酒厂开始了用小麦芽酿酒的研究，并把小麦芽用 于干啤的生产中，取得了成功( 邵法都，2 0 0 0 ) 。河南焦作麦芽厂也试产 了小麦啤酒，国内其他少数几家啤酒厂如北京啤酒厂、山东华狮啤酒厂也 进行了小批量的生产。现在搞小麦啤酒的厂家层出不穷，其中不乏有小麦 啤酒精品出现，如福建的“惠泉”小麦啤酒，珠江的令小麦啤酒等，都有 较高的知名度及产销量。小麦啤酒因其营养丰富、热量高，富含各种矿物 质、维生素、有机酸等营养成分，口味独特，颇受广大消费者的欢迎，因 此小麦啤酒工艺的研究( 董小雷，2 0 0 4 ；黄亚东，2 0 0 2 ；) 在国内外也日 益受到重视，并取得了一定的成效。 l o 山东农业大学硕士学位论文 1 6 立题背景及研究的目的意义 小麦麦芽是良好的啤酒原料：含有丰富的淀粉酶，糖化力大大高于大 麦芽；无皮壳、小麦淀粉易糊化，糖化浸出率高；糖蛋白含量高，酿出啤 酒泡沫优：单宁含量低，有利于啤酒的胶体和风味稳定性；可溶性氮多， 有利于快速发酵。添加小麦芽酿制的啤酒营养丰富、热量高，富含各种矿 物质、维生素、有机酸等营养成分，口味独特，使用辅料多，成本低。酿 出的啤酒风味独特，符合啤酒的发展潮流，应用前景广阔。研究筛选出适 宜酿造的小麦品种，作为延长小麦产业链条提高小麦的附加值的一种方式 可以扩大小麦出路，带动小麦产业以加工为导向发展。 我国是世界第一大啤酒生产国，2 0 0 4 年总产2 5 4 0 万吨，进口大麦2 2 0 多万吨。在不添加任何设备的条件下，小麦芽可代替2 0 的大麦芽生产 啤酒，每年可消化小麦6 0 万吨，占我国目前小麦产量的o 6 5 ；由此使 农民增加销售收入6 0 亿元，提高小麦种植业、麦芽工业、啤酒工业的经 济效益，每年为国家多创利税2 0 多亿元。若加上小麦啤酒( 小麦芽用量在 4 0 以上) 与其它小麦芽发酵酒的生产，消化小麦量还将大幅度增加。同 时用小麦芽替代大麦芽酿制啤酒，可以促进啤酒技术的发展，解决了啤酒 原料短缺的燃眉之急，解决了中国啤酒原料长期依赖进口的问题；充分利 用地方资源优势，解决农民因小麦积压而带来的社会负担。 另外从大麦与小麦原料的价格进行比较：小麦每吨1 0 0 0 元；小麦芽 每吨2 0 0 0 元；大麦芽( 澳) 每吨3 4 0 0 元。可以看出无论从单纯小麦芽生 产，还是从用小麦芽代替部分大麦芽进行酒类酿造均可获得可观的经济效 益。尤其近年来原料大麦在世界范围内出现奇缺，致使大麦芽价格上涨。 尽管国内近年来小麦也出现价格上涨现象，但小麦芽与大麦芽相比仍具有 价格优势。因此进行适于制麦小麦品种的筛选的研究将为社会带来巨大的 经济效益。 近年来国内关于小麦啤酒生产中的技术问题研究较多，但对小麦制麦 过程中的理论研究较少，小麦芽生产的理论有待于向深层次发展。而啤酒 酿造对小麦芽品质要求很严格，小麦芽品质受小麦品种、成分与比例、生 态区、制麦工艺、麦芽酶活力、粘度等因素的影响。研究筛选适用于啤酒 酿造的小麦品种及其制麦特性研究，具有现实意义与深远的历史意义。 制麦芽小麦品种筛选及其制麦特性研究 筛选适宜麦芽小麦品种，研究其制麦特性，生产成品麦芽，对我固的 小麦种植业、麦芽工业、啤酒工业具有重要意义。本研究的实施，将进一 步改变农民的种植观念，刺激小麦种植业以加工为导向发展：拉动小麦内 需，增加小麦的附加值，增加农民的收入；显著提高小麦种植业、麦芽工 业、啤酒工业的经济效益。推动我国小麦产业、麦芽工业、啤酒工业健康 发展，其经济意义、社会意义巨大。 1 7 国内外研究现状分析 近年来关于小麦组分及其加工品质关系的研究，主要集中在一些传统 食品上：小麦淀粉及其组分含量对面包、面条品质的影响研究较多 ( c r o s b i e ，1 9 9 1 ；c r o s b i e ，1 9 9 2 ；c r o s b i e ，1 9 9 3 ；刘建军，2 0 0 3 ；姚大年，2 0 0 0 ； 方克旋，19 8 5 ) ，认为小麦淀粉组分含量对面条、面包等食品质量有重要 影响，尤其直链淀粉含量较低的面粉制作的面条质量较好( n o d at ，2 0 0 1 ； a k a s h ih ，1 9 9 9 ) ；而对于小麦组分与其酿造特性的研究较少。 2 0 世纪4 0 年代，m e r e d i t h 和f l e m i n g 等人就品种、种植地区和收获 时间对小麦芽质量的影响做了大量的研究。2 0 世纪6 0 年代 ( n a r z i b ，l 19 8 3 ) ，n a r z i b 和k i e n i n g e r 先生连续3 年对德国4 个地区的2 2 个冬小麦和1 2 个春小麦品种进行了制麦实验，分析了麦芽质量，进行了 中型酿造实验，结果指出，不同品种的小麦芽质量分析数值变化很大，小 麦制麦损失普遍较高，蛋白质含量低的小麦，其麦芽浸出物含量一般可高 出优级大麦5 左右；由于小麦芽富含c 【一淀粉酶，发酵度很高；蛋白质含 量相对较低的冬小麦比蛋白质含量较高的春小麦更适于啤酒酿造。国内近 几年也有这方面的研究，有如下结论：小麦品种间酶活力的差异非常明显， 尤其是p 一淀粉酶和蛋白酶活力，与原料小麦的蛋白质含量呈明显的正相关 性。据k r u g e r ( k r u g e r g h ，1 9 7 0 ) 等人研究认为，大多数6 一淀粉酶原本 与麦谷蛋白连接在一起而处于失活状态，只有当新合成的蛋白酶将麦谷蛋 白水解之后它才得以游离而表现出活性。而曹立民( 何国庆，2 0 0 2 ；曹立 民，2 0 0 2 ) 等人的研究得出的结论与k r u g e r 等人研究结论不一致。o e d d e s 等人研究认为蛋白酶与蛋白质含量间存在显著相关性，但目前尚难以从理 论上解释。 国内外关于大麦麦芽制麦工艺( 孙义章，2 0 0 1 ) 、大麦芽品质性状( r 山东农业大学硕士学位论文 j h e n r y ，1 9 8 5 ；wg a o ，2 0 0 4 ；靳正忠，2 0 0 4 ) 及其啤酒质量的关系( 靳 正忠，2 0 0 4 ；常敬华，2 0 0 3 ；李春树，2 0 0 0 ：) ，以及发酵工艺对啤酒质量 的影响( a h a l a s z ，1 9 9 9 ) 等方面的研究较多，也比较成熟。对小麦麦芽 的相关研究相对较少，近年来小麦芽生产工艺研究也在不断深入，但大多 处于单因子水平( 孔锁贤，2 0 0 1 ；魏金斗，1 9 9 3 ；程殿林，2 0 0 1 ) 。对小 麦芽在啤酒中的应用研究也仅限于小麦芽作为辅料的小麦啤酒研究( 祝忠 付，2 0 0 4 ；尹胜华，2 0 0 4 ；王志坚，2 0 0 2 ) ，关于小麦芽品质以综述性报道 较多。对小麦啤酒风味的研究也相对较少( m u s t a f a a a ，2 0 0 2 ) ，在方法 和理论上主要沿袭大麦啤酒相关方法和理论。 小麦及小麦麦芽含有的酶类研究国外主要集中在对几种主要酶如淀 粉酶、蛋白酶等的基因型方面的研究( wy c h e u n g 。1 9 9 1 ；g e t a c h e w ， 2 0 0 1 ；m h d i c k o ，1 9 9 9 ) ，国内主要集中在制麦条件对麦芽中酶活力的 影响及其变化f 王若兰，2 0 0 0 ；王云庆，2 0 0 4 ) 。而关于小麦及小麦芽中淀 粉含量、淀粉酶活力与淀粉溶解度；蛋白质含量、蛋白酶活力与蛋白质溶 解度的关系的系统研究未见报道。 关于麦类中b 葡聚糖特性( m a r i ai r a k l i ，2 0 0 4 ；张国平，2 0 0 2 ) ，p 葡 聚糖含量与麦汁、啤酒特性关系的研究( m a t h l o u t h in ，2 0 0 2 ：张峻炎， 2 0 0 3 ；r o z k a r a ，2 0 0 0 ) 以及降低麦芽、麦汁、啤酒中的6 葡聚糖含量 的研究也成为近年来啤酒研究中普遍关注的问题。关于对大麦b 葡聚糖酶 的研究认为品种及环境对大麦d 葡聚糖酶活力均有影响( 宫春波，2 0 0 2 ： 施永泰，2 0 0 1 ；张洁，2 0 0 3 ；汪军妹，2 0 0 3 ；g h p a l m e r ，2 0 0 0 ) 。所以 在选择适宜制麦芽小麦品种时通过改变制麦工艺参数，提高小麦内源性b 葡聚糖酶活力，来降低麦汁粘度有待于研究以期得到降低小麦芽d 一葡聚糖 含量的有效措施。 1 8 主要研究内容与目标 1 8 1 研究内容 本项目以适合制麦芽小麦品种筛选为主线，通过研究小麦芽制麦过程 中淀粉、蛋白质及其组分含量及淀粉酶、蛋白酶、b 葡聚糖酶活力变化， 探求小麦组分与相关酶之间，制麦工艺与麦芽质量参数之间的关系。具体 研究内容如下： 制麦芽小麦品种筛选及其制麦特陛研究 1 8 1 1 小麦淀粉含量及支链直链淀粉比、淀粉酶活力、麦芽淀粉溶解度 的关系。 1 8 1 2 小麦蛋白质含量及蛋白质组分、蛋白酶活力、麦芽蛋白质溶解度 的关系。 1 8 1 3 制麦工艺参数对普通小麦芽质量的优化。 1 - 8 1 4 制麦工艺参数、小麦p 一葡聚糖含量与麦芽d 葡聚糖酶活力的关系； 8 葡聚糖酶活与小麦芽质量的关系。 1 8 1 5 筛选出比较优良的适合制麦芽小麦品种并对其麦芽指标进行优 化。研究不同生态区对该小麦芽质量的影响。 1 8 2 研究方法 18 2 1 适合制麦芽小麦品种的筛选 对1 5 种小麦进行原小麦品质、淀粉组成、蛋白质组成分析，初选出 6 种有代表性的小麦品种。对6 种小麦进行常规制麦试验，通过对麦芽常 规指标、降解酶活分析等进行精选。并对精选出的小麦芽进行品质优化。 1 82 2 原小麦组成与麦芽指标间的规律性研究 对初选出的6 种小麦，采用相同的常规制麦工艺，在发芽期间对相关 指标进行跟踪测定，研究小麦淀粉含量、支链直链淀粉比与淀粉酶活力 的关系；小麦蛋白质含量、蛋白质组分含量与蛋白酶活力的关系。 1 8 2 3 制麦工艺对普通小麦芽质量参数的优化 在初选的6 种小麦中选取一株有代表性的普通小麦品种，采用正交 实验设计，研究浸麦度、发芽温度、焙焦温度对麦芽质量参数的影响，探 讨小麦芽品质指标的优化措施。 山东农业人学硕士学位论文 1 8 3 研究路线 小麦( 1 5 种) l 组成指标 l制麦指标 小麦品 而选( 6 种) l 常规制麦( 6 种) 跟踪测定 品质优化 正交试验 厂l 厂_ 淀粉及其组分淀粉酶活麦芽指标 蛋白质及其组分蛋白酶活 糖酶活 品种精选( 1 种) i 麦芽指标参数优化 i 生态区对麦芽指标影响 6 一葡聚糖酶 活性变化 麦芽指标参数优化 措施及评价 1 8 4 研究目标 本研究将筛选出适宜酿造的小麦品种，优化制麦工艺参数，发现小麦 中各组分含量，组分比对小麦芽品质的影响规律。 一 制麦芽小麦品种筛选及其制麦特性研究 2 材料与方法 2 1 试验材料 小麦l 号、小麦2 号、小麦3 号、小麦4 号、小麦5 号、小麦6 号、 小麦7 号、小麦8 号、小麦9 号、小麦1 0 号、小麦1 1 号、小麦1 2 号、 小麦1 3 号、小麦1 4 号、小麦】5 号。 2 2 主要试剂 名称 生产单位纯级 碘 山东省化学研究所分析纯 乙醇 天津市大茂化学试剂厂分析纯 硼酸 齐鲁石化公司研究院试剂厂分析纯 乙酸 济南试剂总厂分析纯 磷酸 天滓市广成化学试剂有限公司分析纯 麦芽糖生物伯奥生物科技有限公司 生化试剂 浓盐酸 山东莱阳经济技术开发区精细化工厂分析纯 氯化钙 天津市博迪化工有限公司分析纯 乙酸钠 徐州试剂二厂分析纯 硫酸钾 天津市科密欧化学试剂开发中心分析纯 硫酸铜 天津市科密欧化学试剂开发中一i i ,分析纯 碘化钾 天滓市四通化工厂分析纯 碘酸钾 上海试剂二厂分析纯 甘氨酸 天津市大茂化学试剂厂分析纯 浓硫酸 淄博化学试剂厂分析纯 柠檬酸 天津市大茂化学试剂厂分析纯 氯化钠 济南市化工研究所分析纯 甲基红 济宁市化工研究所分析纯 茚三酮 天津市大茂化学试剂厂分析纯 刚果红 永嘉精细化工厂分析纯 d 一果糖 上海博奥生物科技公司分析纯 山东农业大学硕士学位论文 氢氧化钠天津市大茂化学试剂厂 分析纯 溴甲酚绿北京市旭东化学试剂厂 分析纯 直链淀粉北京欣经科生物技术公司生化试剂 支链淀粉北京欣经科生物技术公司生化试剂 氢氧化钠上海联试化工试剂有限公司分析纯 三氯乙酸天津市大茂化学试剂厂分析纯 无水乙醚天津市大茂化学试剂厂分析纯 i r i s b a s e北京夏斯生物技术有限公司生化试剂 无水乙醇天津市大茂化学试剂厂分析纯 牛血红蛋白上海伯奥生物科技有限公司生化试剂 b d 葡聚糖s i g m a 产品生化试剂 磷酸氢二钠竞州化学有限公司分析纯 磷酸二氢钾天津市博迪化工有限公司分析纯 硫代硫酸钠济南试剂总厂分析纯 可溶性淀粉天津市科密欧化学试剂开发中心分析纯 酒石酸钾钠莱阳市康德化工有限公司分析纯 牛血清白蛋白上海伯奥生物科技有限公司生化试剂 3 ，5 一二硝基水杨酸中国医药( 集团) 上海化学试剂公司分析纯 2 3 主要仪器 名称产地 海尔冰柜青岛海尔特种电冰柜有限公司 附温比重瓶上海市崇明建设玻璃仪表厂 b g t - 8 a 糖化仪杭州博日科技有限公司 h o p p l e r 粘度计h a a k e m e s s t e c h n i kg m b h u c o 电热鼓风干燥箱黄骅市卸钾综合电器厂 e b c 比色计a v m德国h e l l i g e 公司 半自动凯氏定氮仪瑞典特卡多 q l ，9 0 1 漩涡混合器江苏海门市麒麟医用仪器厂 h y 4 调速多用振荡器江苏金坛市中大仪器厂 t g l 1 6 g ，a 冷冻离心机上海安亭科学仪器厂 一 型至壁! ：耋璺型堕些墨茎型壅萱丝型塑 u v - 2 1 0 0 型分光光度计 p h s 一3 c 型数字式酸度剂 2 0 0 4 - 2 l ( 5 0 1 ) 超级恒温水浴锅 电磁力搅拌器i k a m a gr e t - g s 2 4 分析方法 2 4 1 直链、支链淀粉含量的测定 。4 gg 0 _ 3 萋弘 擎。1 o 0 0 4 习2 0 3 颦：呲 爿。 鍪日 一0 1 0 龙尼柯( 上海) 仪器有限公司 上海理达仪器厂 国华仪器有限公司 j a n k e & k u n k e lg a m e & c o k g o5 1 01 5 2 02 5 3 0 直链淀粉含n ( g g m 1 ) c o n t e n t o f a m y l o s e ( 1 _ t g m 1 ) 图1 直链淀粉含量标准曲线 f i g1 s t a n d a r dc t l r v eo f t h ec o n t e n to f a m y l o s e 01 02 0 3 04 05 06 07 0 8 09 0 i 0 0 支链淀粉含量( p g 舳i ) c o n t e n to f a m y l o p e c t i n ( g m 1 ) 图2 支链淀粉含量标准曲线 f i g 2s t a n d a r dc k i r v eo f t h e t o n t e n to f a m y l o p e c f i n 1 8 山东农业大学硕士学位论文 双波长法( 王莉，2 0 0 2 ；王春霞，1 9 9 9 ；何照范，1 9 8 1 ) 稍加改进。 用u v - 1 6 0 1 分光光度计确定直链淀粉测定波长6 3 1 n m ，参比波长4 8 0 n m ； 支链淀粉测定波长5 5 4 n m ，参比波长7 5 4 n m 。双波长支链淀粉、直链淀粉 标准曲线( 图1 、图2 ) 的制作参照文献( 何照范，1 9 8 1 ) ，由标准曲线分 别查得直链淀粉与支链淀粉含量。文中淀粉含量均是绝干百分含量( ， d w ) 。 总淀粉含量按下式计算： 总淀粉含量= 直链淀粉含量+ 支链淀粉含量。 2 4 2 蛋白质组分的提取与含量测定 蛋白质组分的提取：累进提取法( 王宪泽，2 0 0 0 ；高灿伦，1 9 9 0 ) 。 取粉碎样品1 o g ，于1 5 m l 具塞离心管中： 2 4 2 1 水溶性蛋白质( 清蛋白) 提取：用1 0 m l 蒸馏水振荡提取l o m i n ， 4 0 0 0 r m i n 离心1 0 r a i n ，取上清液，重复三次得水溶性蛋白质。 2 4 22 盐溶性蛋白质( 球蛋白) 提取：用1 0 m lo 5 m o l l 氯化钠溶液振荡 提取1 0 r a i n ，4 0 0 0 r r a i n 离心1 0 m i n ，取上清液，重复三次得盐溶性蛋白质。 2 4 2 3 醇溶蛋白提取：用1 0 m l 7 5 酒精8 0 0 c 水浴提取5 m i n ，取出后振 荡提取5 m i n ，4 0 0 0 r m i n 离心1 0 m i n ，取上清液，重复三次得盐溶性蛋白 质。 2 4 2 4 碱溶性蛋白质( 谷蛋白) 提取：用1 0 m l 0 2 氢氧化钠溶液振荡提 取1 0 r a i n ，4 0 0 0 r m i n 离心1 0 m i n ，取上清液，重复三次得碱溶性蛋白质。 各组分蛋白质含量测定：凯氏定氮法参照啤酒工业手册( 中册) ( 管敦仪，1 9 8 2 ) 。 2 4 3 小麦、小麦芽几个常规指标的测定 千粒重、发芽率、水分、浸出物含量、糖化力、强氨基氮( a _ a n ) 、 库值、麦汁粘度( h o p p l e r 粘度计法，换算为8 6 0 p ) 的测定参照啤酒工 业手册( 中册) ( 管敦仪，1 9 8 2 ) 。 2 4 4 甜淀粉酶提取与活力测定 1 2 一k i 比色法( 曹立民，2 0 0 2 ；薛应龙，1 9 8 5 ) 。7 0 0 c 、p h 7 0 条件下， 1 9 绝干原料使吸光值减少1 0 为一个酶活力单位( u ) 。 制麦芽小麦品种筛选及其制麦特性研究 2 4 5d - 淀粉酶提取与活力测定 酒三 篓g 墨雪 o o01o 20 30 4o 5o 60 7o 8o 910 麦芽糖含量( m g m l ) c o n t e n to fm a l t o s e 图3 麦芽糖含量标准曲线 f i g 3s t a n d a r dc u r v eo f t h e c o n t e n to f m a l t o s e d n s 法( 曹立民，2 0 0 2 ；薛应龙，1 9 8 5 ) 。3 7 0 c 、p h 36 条件下，1 9 绝干原料分解淀粉5 m i n 产生l m g 麦芽糖为一个酶活力单位( u ) 。 2 4 6 蛋白酶提取与活力测定( 段辉国，2 0 0 0 ；陆文辉，2 0 0 3 ) 麦芽粉2 5 9 加入p h 5 2 ，0 1 m o l l 柠檬酸一磷酸氢二钠缓冲液5 0 m l 磁力搅拌1 0 m i n ，4 0 c 条件下存放1 2 h ，过滤上清液作为蛋白酶提取液。 取6 m l 蛋白酶提取液加入2 m l 4 牛血红蛋白( 用上述缓冲溶液配制) ， 4 5 0 c 恒温水浴锅中保温3 h ，加入l m l1 0 三氯乙酸，室温静置3 0 m i n ， 离心，取全部上清液加入2 m l2 茚三酮溶液，沸水加热2 0 r a i n ，于5 7 0 n m 下测定o d 值。蛋白酶活力计算公式如下： 蛋白酶活力( u ) = 斋罴 a ：5 7 0 n m 下的o d 值 m ：麦芽粉质量 x ：麦芽水分 2 0 0 ：扩大系数 7 6 5 4 3 2 o 0 o o o o 0 o 0 山东农业大学硕士学位论文 2 4 7b 葡聚糖酶提取( 王清吉，1 9 9 9 ；金玉来，1 9 9 4 ) 与活力测定 取适量粉碎样品于1 0 0 m l 小烧杯中，加入约3 0 m lh a c n a a c 缓冲液 ( 0 2 m o l l ，p h 7 0 ，含0