大麥新品種啤用品質(zhì)比較分析

蔡康鋒，郝建秦，陳風(fēng)明，岳文浩，劉磊，夏雪，宋秀娟，汪軍妹*

(1.浙江省數(shù)字旱糧重點實驗室，浙江 杭州 310021；2.中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京 100015；3.浙江樹人大學(xué)，浙江 杭州 310015)

大麥?zhǔn)侨虻谒拇蠛坦阮愖魑铮彩鞘澜缟献罟爬系脑耘嘧魑镏唬谖覈延形迩Ф嗄甑姆N植歷史。大麥按用途主要分為飼料大麥、啤酒大麥和食用大麥。全球大麥總產(chǎn)的70%左右用于飼料，16%左右用于釀造，14%左右用于食用[1]。自2002年起，我國已連續(xù)19 a成為全球最大的啤酒生產(chǎn)國和消費國。然而，由于品質(zhì)、栽培技術(shù)、生產(chǎn)條件等原因[2]，我國的啤酒大麥長期依賴進口。2019年，我國啤酒總消費量為3 796.3 萬t，占全球市場份額的20.1%，但是當(dāng)年啤酒大麥的對外依存度卻高達88%[3]。因此，加強優(yōu)質(zhì)國產(chǎn)啤酒大麥選育與生產(chǎn)，是大麥育種工作的重要任務(wù)之一。

啤酒大麥的啤用品質(zhì)既包括蛋白質(zhì)含量、千粒重、淀粉含量等籽粒品質(zhì)，又包括浸出率、α-氨基氮、庫爾巴哈值、糖化力等麥芽品質(zhì)。與飼料大麥相比，啤酒大麥要求籽粒蛋白質(zhì)含量較低，一般在11.5%左右[4]。澳大利亞啤酒大麥一般要求蛋白質(zhì)含量在9.5%～11.5%[5]。我國學(xué)者認為適合啤酒釀造的籽粒蛋白質(zhì)含量一般在9%～12%[6]。浸出率、α-氨基氮、庫爾巴哈值和糖化力是衡量麥芽品質(zhì)的重要指標(biāo)。浸出率直接影響單位麥芽能生產(chǎn)的啤酒數(shù)量，是與經(jīng)濟效益密切相關(guān)的重要指標(biāo)。α-氨基氮是指酵母繁殖過程中能直接利用的氮源，也是影響啤酒泡沫和口味的重要指標(biāo)。糖化力是衡量淀粉水解酶類總活力的一個指標(biāo)，對啤酒產(chǎn)品品質(zhì)有較大的影響。而庫爾巴哈值則應(yīng)在合適的范圍內(nèi)，過高或過低均會對麥芽品質(zhì)和啤酒釀造造成不利影響[7]。值得注意的是，麥芽品質(zhì)是多個指標(biāo)的綜合評價，其中多數(shù)指標(biāo)為受多基因控制的數(shù)量性狀，同時又易受環(huán)境因素的影響[8-11]。

本研究對近年育成的大麥品種(系)的籽粒和麥芽品質(zhì)進行分析，旨在明確目前品種(系)的啤用品質(zhì)水平，為指導(dǎo)優(yōu)質(zhì)啤酒大麥新品種選育和保障啤酒工業(yè)穩(wěn)定健康發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院近年育成的大麥品種(系) (表1)，均為二棱春性皮大麥。所有材料于2022—2023年在浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院海寧楊渡科研創(chuàng)新基地(30.45°N，120.42°E)種植。所有材料種植于同一田塊。40 kg復(fù)合肥(N 15%，P2O515%，K2O 15%)作底肥，播種量187.5 kg·hm-2，撒播，畦寬(連溝)2 m。待籽粒成熟后，收獲各品種(系)成熟種子供分析用。

表1 供試大麥品種(系)籽粒品質(zhì)性狀Table 1 Grain quality traits of tested barley varieties (lines)

1.2 測定方法

供試大麥材料籽粒過2.3 mm篩，取2.3 mm篩上的籽粒300 g進行麥芽制備。

麥芽制備過程主要分為浸麥、發(fā)芽和烘干焙焦3個階段。浸麥階段：溫度為12～14 ℃，相對濕度為100%，按照浸泡4 h→干浸8 h→浸泡4 h→干浸5 h的工藝執(zhí)行。發(fā)芽階段：溫度為14～16 ℃，相對濕度為90%～100%，連續(xù)培養(yǎng)96 h。烘干焙焦階段：按照50 ℃ 15 h →70 ℃ 3 h →85 ℃ 3 h→室溫的工藝進行。

制麥結(jié)束后將麥芽去根磨粉(盤間距為0.2 mm)。按我國啤酒麥芽行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(QB/T 1686—2008)的麥芽分析法對麥芽浸出率、α-氨基氮、庫爾巴哈值、糖化力等進行測定，每個樣品重復(fù)測定3次。采用近紅外光譜法測定大麥籽粒總淀粉含量[12]，每個品種(系)重復(fù)5次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019進行試驗數(shù)據(jù)整理分析，用SPSS 20.0進行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試大麥品種(系)的籽粒品質(zhì)性狀

對供試7個大麥品種(系)的籽粒理化性狀進行分析(表1)，結(jié)果表明，參試材料的籽粒理化性狀在品種間存在較大差異。供試7個大麥品種(系)千粒重均值為40.8 g，最低的是浙皮9號，為35.8 g，最高的是浙皮25號，為46.0 g。蛋白質(zhì)含量最低的是浙皮17號(9.7%)，最高的是浙皮9號(13.1%)，均值為11.1%，變異系數(shù)為12.3%。籽粒總淀粉含量變幅為51.8%～63.1%，均值為55.9%，最低的為浙皮9號，最高的為浙啤33。3和5 d發(fā)芽率分別介于88.0%～98.0%和92.0～99.0%，均值分別為92.3%和95.9%。浙皮15號的3和5 d發(fā)芽率均位居供試品種(系)第一。飽滿粒(≥2.5 mm)率最高的是浙皮17號(94.6%)，瘦小粒(<2.2 mm)率最低的是浙皮19號(0.7%)。浙皮15號籽粒較小，飽滿粒率最低而瘦小粒率最高，分別為73.3%和4.8%。7個大麥品種(系)籽粒的水分差別不大，為9.5%～10.1%，均值為9.9%。參試品種(系)樣品均未檢出夾雜物和破碎粒。按照啤酒大麥的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 7416—2008)，浙皮19號的籽粒品質(zhì)達到國標(biāo)優(yōu)級，其余品種(系)的籽粒品質(zhì)達到國標(biāo)二級。

2.2 供試大麥品種(系)的麥芽品質(zhì)性狀

供試7個大麥品種(系)的麥芽品質(zhì)性狀測定結(jié)果(表2)顯示，各品種(系)的麥芽水分變幅3.9%～4.7%，均值4.3%。浸出率最低的是浙皮9號，為76.3%，最高的是浙皮22號，為81.5%，均值為79.9%，變異系數(shù)為2.4%。其中，5個品種(系)的浸出率高于80.0%。α-氨基氮含量最低的是浙皮25號(16.7 mg·kg-1)，最高的是浙皮15號(20.4 mg·kg-1)，均值為18.2 mg·kg-1。庫爾巴哈值最低的是浙皮9號，為46.8%，最高的是浙皮15號，為56.1%，均值為49.9%。糖化力變幅280.0～345.0 WK，均值323.0 WK，變異系數(shù)為7.6%。除浙皮19號為280.0 WK外，其余品種(系)的糖化力均高于300 WK。供試材料的麥芽汁黏度介于1.5～1.7 mPa·s。麥芽脆度最低的是浙啤33，為77.1%，最高的是浙皮19號，為94.2%，均值為87.0%。按照啤酒麥芽的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(QB/T 1686—2008)，供試7個大麥品種(系)的麥芽水分、α-氨基氮和糖化力達到優(yōu)級標(biāo)準(zhǔn)，但庫爾巴哈值偏高。

表2 供試大麥品種(系)的主要麥芽品質(zhì)性狀Table 2 The main malt quality traits of the tested barley varieties (lines)

2.3 供試大麥品種(系)的品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性

供試大麥品種(系)品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果(表3)表明，浸出率與脆度呈顯著正相關(guān)，相關(guān)性系數(shù)為0.769。α-氨基氮與庫爾巴哈值呈顯著正相關(guān)，相關(guān)性系數(shù)為0.857。黏度與脆度呈極顯著負相關(guān)，相關(guān)性系數(shù)為-0.882。除此之外，蛋白質(zhì)含量與總淀粉含量、浸出率與糖化力和脆度呈負相關(guān)，以及蛋白質(zhì)含量與α-氨基氮含量、庫爾巴哈值與黏度呈正相關(guān)，但未達顯著水平。

表3 供試大麥品種(系)主要麥芽品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of main malt quality indexes of tested barley varieties (lines)

3 討論

籽粒蛋白質(zhì)含量是啤酒大麥的核心指標(biāo)之一。國標(biāo)優(yōu)級和一級的二棱啤酒大麥的蛋白質(zhì)含量在10.0%～12.5%，國標(biāo)二級的蛋白質(zhì)含量在9.0%～13.5%(GB/T 7416—2008)。本研究中，浙啤33、浙皮19號、浙皮22號和浙皮25號的蛋白質(zhì)含量達到優(yōu)級或一級標(biāo)準(zhǔn)，浙皮9號、浙皮15號和浙皮17號達到國標(biāo)二級標(biāo)準(zhǔn)。除瘦小粒外，蛋白質(zhì)含量的變異系數(shù)較其余指標(biāo)要高(表1)。大麥籽粒的蛋白質(zhì)含量不僅受遺傳因素影響，同時也與肥水條件有關(guān)。有研究指出，增施氮肥和配施一定量的磷鉀肥可增加大麥籽粒的蛋白質(zhì)含量[13-14]。因此，要根據(jù)大麥品種特性和地力條件，靈活調(diào)整施肥水平。

本研究中，浸出率的變異系數(shù)相對較低，其余指標(biāo)的變異系數(shù)較大，其中糖化力的變異系數(shù)最大，這與前人[7，11]的研究結(jié)果一致。供試7個大麥品種(系)的α-氨基氮含量和糖化力均達到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)級(分別為≥15 mg·kg-1和≥260 WK)，浙皮15號等5個品種(系)的浸出率達到優(yōu)級標(biāo)準(zhǔn)(≥79.0%)。但是除浙皮9號的庫爾巴哈值(46.8%)達到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)二級(38%～47%)外，其余品種(系)的庫爾巴哈值均高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)二級上限(47%)。值得注意的是，有研究[15]表明，歐洲和北美的啤酒大麥的庫爾巴哈值均值分別為51.1%和51.9%，均高于我國關(guān)于啤酒麥芽的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)上限。因此，要綜合各項指標(biāo)來全面地評價麥芽品質(zhì)。

本研究表明，α-氨基氮含量與庫爾巴哈值呈顯著正相關(guān)(表3)，這與齊軍倉等[16，11]的研究結(jié)果一致。浸出率與脆度呈顯著正相關(guān)，黏度與脆度呈極顯著負相關(guān)，這與Sarkar等[17]的研究結(jié)果一致。有研究[11，16，18]指出，蛋白質(zhì)含量與浸出率呈極顯著負相關(guān)，蛋白質(zhì)含量與α-氨基氮含量呈顯著正相關(guān)。本研究獲得了類似結(jié)果，但未達顯著水平。蛋白質(zhì)含量與浸出率和α-氨基氮含量間呈相反的相關(guān)性關(guān)系，反映出麥芽品質(zhì)的復(fù)雜性，而蛋白質(zhì)含量又受到栽培條件的影響，因此，在育種過程中要做好各項指標(biāo)的平衡，配以合適的栽培措施，才能更好地生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)啤酒大麥。