制麥過程中麥芽β-葡聚糖與還原糖含量的變化

張樹亮，王越，安家彥

（大連工業大學，遼寧大連116034）

制麥過程中麥芽β-葡聚糖與還原糖含量的變化

張樹亮，王越，安家彥*

（大連工業大學，遼寧大連116034）

以澳大利亞大麥Gairdner和國產大麥墾啤7號為材料，在16℃、濕度為90%的條件下發芽，研究了制麥過程中麥芽β-葡聚糖含量和還原糖含量的動態變化。對定量測定麥芽的β-葡聚糖，采用了羧甲基纖維素鈉代替標準大麥β-葡聚糖的方法，發現二者在550 nm處吸光值呈顯著的線性相關，因此該方法方便可行且成本低廉。結果表明：在發芽的前期，麥芽的β-葡聚糖含量快速減少，同時還原糖含量也快速增加；發芽后期，麥芽β-葡聚糖含量下降趨于平緩，而還原糖的增加速度也趨于穩定。同時，在發芽過程中麥芽β-葡聚糖含量和還原糖含量還呈顯著的負性相關性。

β-葡聚糖；羧甲基纖維素鈉；還原糖

制麥是一個人為控制的使大麥有限發芽的過程。制麥一般包括浸麥、發芽和干燥焙焦，其中主要的就是發芽。發芽是一個復雜的生理生化過程，也可稱為麥芽的溶解。在大麥等禾本科植物中，β-葡聚糖是其籽粒細胞壁的主要成分[1-2]。因此，大麥的發芽首先是β-葡聚糖的降解。原料大麥中β-葡聚糖含量一般比較大，而發芽后，β-葡聚糖含量一般會下降，由于β-葡聚糖水溶液具有很高的黏度，因此發芽不充分的麥芽會影響麥汁過濾速度，不利于啤酒生產[3-5]。此外，在發芽過程中，大麥中存在的各種非活化酶類得到活化，形成比較全面的酶系統，在不同酶系的作用下，胚乳中所含的半纖維素、淀粉、蛋白質等高分子物質逐步分解，還原糖類和可溶性含氮物質等不斷增加，同時麥芽由致密堅硬變得疏松易脆[6]。麥芽中的還原糖含量對后續麥汁發酵是有影響的。還原糖含量過低則酵母能利用的碳源過少；還原糖含量過高則表明麥芽溶解過度，同樣不適合生產麥汁供發酵使用。

目前實驗室或啤酒企業一般用酶法、熒光法、苯酚——硫酸法和剛果紅法來測定麥芽或麥汁中的β-葡聚糖含量。但是，酶法雖然較為準確但檢測成本太高、步驟繁瑣；熒光法高效、準確但需使用昂貴的流動熒光分析儀器；苯酚——硫酸法中無專一性、結果誤差大；剛果紅法操作簡便、快捷，誤差相對較小，因而應用較為普遍[7-9]。

本論文主要研究了制麥過程中麥芽β-葡聚糖含量和還原糖含量的動態變化，確定最適合的發芽時間。同時在測定麥芽的β-葡聚糖含量時，在剛果紅法的基礎上進行了一些改進，采用羧甲基纖維素鈉代替標準大麥β-葡聚糖，發現二者在550 nm處吸光值是顯著的線性相關，故可以用纖維素鈉來做剛果紅法中的標準曲線，該方法簡單可行且成本低廉。

1材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 大麥

大麥品種為澳大利亞大麥Gairdner和國產大麥墾啤7號，由中糧麥芽（大連）有限公司提供，大麥部分理化參數見表1。

表1 試驗用大麥的部分理化參數Table1 Test using barley physicochemical parameters

1.1.2 試劑

大麥β-葡聚糖：美國Sigma化學公司；羧甲基纖維素鈉、3，5-二硝基水楊酸、剛果紅等試劑均為分析純。

1.1.3 主要儀器

MJPS-250型生化培養箱：上海精宏實驗設備有限公司；SC-3610型低速離心機：安徽中科中佳科學儀器有限公司；JYL-350型粉碎機：山東九陽小家電有限公司；V-5000型可見光分光光度計：上海元析儀器有限公司；HH型恒溫水浴鍋：江蘇南通竹行電熱器廠；等。

1.2 方法

1.2.1 制麥工藝

選取經過篩選的精選大麥，浸麥采取在16℃下按浸水4 h斷水8 h的方式，共浸斷水交替4次；發芽階段在濕度90%的培養箱中進行[10-11]。

1.2.2 制麥過程中麥芽β-葡聚糖含量的測定

麥芽中β-葡聚糖含量的測定，在熒光法（剛果紅法）基礎上稍作改進，用10 g/L羧甲基纖維素鈉水溶液代替標準大麥β-葡聚糖溶液，并將其實驗所得的標準曲線與標準大麥β-葡聚糖的標準曲線進行線性比較，發現二者有顯著的正相關性，故采用羧甲基纖維素鈉來間接測定麥芽β-葡聚糖含量[12-13]。

1.2.3 制麥過程中麥芽還原糖含量的測定

麥芽中還原糖的測定按照文獻[14]中的方法。

2結果與分析

2.1 制麥過程中麥芽β-葡聚糖含量的變化

采用10 g/L的羧甲基纖維素鈉水溶液在與β-葡聚糖標準溶液在相同的條件下進行剛果紅染色反應，對二者的吸光值進行相關性分析，結果見表2。

表2 A550nm下羧甲基纖維素鈉與β-葡聚糖標準品含量對應關系Table2 Carboxymethyl cellulose sodium andβ-glucan content corresponding relationship at A550nm

以β-葡聚糖標準品含量作為因變量（y），以羧甲基纖維素鈉含量作為自變量（x），建立回歸方程為y= 0.005 67 x+0.000 69，R2=1.000

通過表2和相關性方程發現，在相同條件下采用剛果紅法分別測定羧甲基纖維素鈉和β-葡聚糖標準品的吸光值，二者有高度顯著的線性相關性。因此可在實驗時采用羧甲基纖維素鈉制作標準曲線然后通過方程換算成相應的β-葡聚糖含量。

不同大麥發芽過程中麥芽β-葡聚糖含量見圖1。

圖1 發芽過程中麥芽β-葡聚糖含量Fig.1 Maltβ-glucan content in the germination process

由圖1可以看出，隨著發芽天數的增加，麥芽的β-葡聚糖含量不斷降低。在發芽過程中，前3～4天，麥芽β葡聚糖含量減少的很快，從第4天開始β葡聚糖含量趨緩。因此，制麥發芽4 d左右是經濟有利的。

2.2 制麥過程中麥芽還原糖含量的變化

不同大麥發芽過程中麥芽還原糖含量見圖2。

圖2 發芽過程中麥芽還原糖含量Fig.2 M alt reducing sugar content in the germination process

從圖2可以看出在發芽過程中麥芽的還原糖含量在不斷增加，尤其是在發芽的前4～5天還原糖的含量一直快速增加，第5天以后其含量趨于穩定。這說明在發芽前5天麥芽的呼吸作用比較旺盛，淀粉物質降解較多，而隨著發芽時間的延長，這一生理活動逐漸減弱。因此選擇發芽4 d左右是合理的，既能滿足麥芽還原糖的含量，又不至于使麥芽過度溶解造成浪費。

2.3 麥芽β-葡聚糖含量與還原糖含量的相關性

不同大麥發芽過程中麥芽β葡聚糖含量與還原糖含量的相關性見圖3。

圖3麥芽β-葡聚糖含量與還原糖含量的關系Fig.3 Maltbeta glucan content and reducing sugar content

圖3 顯示了Gairdner和墾啤7號發芽過程中麥芽的β-葡聚糖含量與還原糖含量的動態變化關系。由圖可以看出，兩種大麥發芽過程中，麥芽的β-葡聚糖含量與還原糖含量都呈現有明顯的負相關性，即隨著麥芽β-葡聚糖含量的不斷降低麥芽還原糖含量在不斷增加。

3結論

1）采用剛果紅法測定麥芽中β-葡聚糖含量，用10 g/L的羧甲基纖維素鈉溶液代替大麥β-葡聚糖標準溶液，相同條件下測得的二者吸光值有完全正相關的線性關系，故在實際生產中，可以用更廉價的羧甲基纖維素鈉來代替昂貴的大麥β-葡聚糖標準品來測定麥芽或麥汁中的β-葡聚糖含量。

2）制麥過程中，隨著發芽時間的延長，麥芽的β-葡聚糖含量在不斷降低，在發芽的前期，減少速度較快，發芽4 d以后其含量趨于平穩；同時在發芽過程中還原糖含量在不斷增加，在發芽的前期，增加速度較快，發芽5 d以后其含量趨于平穩。因此較為經濟的發芽天數最好控制在4 d～5 d，這樣既保證了β-葡聚糖的充分降解，又能滿足還原糖的有效積累。

3）在發芽過程中，麥芽的β-葡聚糖含量與還原糖含量之間有顯著的負相關性，即發芽過程中麥芽β-葡聚糖含量在不斷減少而麥芽還原糖含量在不斷增加。

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Content Changes of M altβ-glucan and Reducing Sugar in the Process of Malting

ZHANGShu-liang，WANGYue，AN Jia-yan*
（Dalian Polytechnic University，Dalian 116034，Liaoning，China）

The Australian barley Gairdner and domestic Barley KenpiNO.7 asmaterial，germination at16℃，humidity is 90%，studied during malting malt β-glucan content and reducing sugar content of the dynamic changes.The quantitative determination of malt β-glucan，carboxy methyl cellulose sodium was adopted instead of the standard barleyβ-glucan and it was found that both in the absorbance at 550 nm was a significant linear correlation.The method was feasible and convenient low cost.The results showed that maltβ-glucan content quickly reduced while the reducing sugar content increased rapidly in the early stages of the germination，while in the late of germination，the maltβ-glucan content decreased to flatten and the increasing speed of the reducing sugar stabilized.Meanwhile，in the germination process of malt β-glucan content and the reducing sugar content showed a significantly negative correlation.

β-glucan；carboxymethylcellulose sodium；reducing sugar

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.15.024

2013-10-29

張樹亮（1988—），男（漢），碩士研究生，研究方向：發酵技術。

*通信作者：安家彥，教授。