CN102943013B - 一种降低制麦损失的啤酒大麦制麦的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种降低制麦损失的啤酒大麦制麦方法。本方法包括浸麦步骤，所述浸麦中浸麦次数为1-5次，其中在最后一次浸麦时添加Zn2+，Zn2+在浸麦体系中的浓度为0.1-3.0mmol/L。采用本发明的方法，实现了在大麦发芽时对呼吸作用的抑制，解决了大麦发芽时制麦损失较大的问题，有效地提高了大麦的利用率。同时，这种方法简单易行，利于工业推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及降低啤酒大麦发芽过程中的制麦损失的方法，属于啤酒生产技术和环境保护领域。
背景技术
大麦（H.vulgare,L）通过浸麦、发芽、干燥焙焦和除根四道工序制成麦芽即为制麦。麦芽主要用于食品、医疗、饲料和酿造，其中作为啤酒酿造原料是其主要用途。在制麦过程中，由于浸麦、发芽、干燥和除根等过程，使得大麦有一部分物质损失，这部分损失即为制麦损失，制麦损失一般来自三个方面：①在浸麦过程中，由于大麦中的部分干物质溶解到水中或者浮于水中，被浸麦水带走的这一部分损失；②从浸麦阶段一直到焙焦结束，由于大麦进行呼吸消耗而带来的一部分损失；③在制麦过程中，大麦消耗自身物质，生长出根芽，而根芽在除根阶段被除去带来的一部分损失。在制麦过程中，总损失一般在9～14%左右。2011年我国啤酒麦芽消耗量约为520万吨，每年由于制麦会损失46.8～72.8万吨的原料大麦，每减少1%的制麦损失，就能少损失5.2万吨原料大麦。按2012年4月国内大麦均价2451元/吨计算，合计能减少成本损失1.27亿元。从环境保护角度看，每减少1%的制麦损失，我国就会减少5.72～6.05万吨的CO2的排放量，减少制麦损失有着显著的经济效益和环境效益。因此，应在不影响麦芽品质的基础上，尽量减少制麦损失。
在制麦损失中，会有5～10%的呼吸损失【管敦仪.啤酒工业手册[M].北京:中国轻工业出版社,1998.】。这是由于大麦发芽时部分糖类物质经转换进入三羧酸循环（TCA）或乙醛酸循环，彻底氧化成CO2和H2O。两个循环途径的代谢产物都有苹果酸，苹果酸经苹果酸脱氢酶催化与草酰乙酸相互转化。苹果酸脱氢酶（malate dehydrogenase，简称MDH）普遍存在于生物体中，是三羧酸循环中的关键酶之一【Goward C R,Nicholls D J.Malate dehydrogenase:a model forstructure,evolution,and catalysis[J].Protein Sci.,1994,3(10):1883~1888.】。如果钝化MDH的活力，便可减缓大麦呼吸对糖类物质的消耗，进而减少制麦损失。
研究表明，Zn2+对生物体的MDH有抑制作用，汪少芸等【汪少芸,叶秀云,饶平凡.绿豆中苹果酸脱氢酶的性质及生物进化的研究.中国食品学报,2006,6(1):262～266.】研究了几种金属离子对绿豆中苹果酸脱氢酶的作用，发现K+对酶有激活作用，Ca2+和Mg2+则无明显影响，Zn2+、Pb2+、Gu2+对酶活有一定抑制作用。Zn2+是人体内所必需的一种重要微量元素，同时也是人体内多种酶的组成元素，其体内含量在微量元素中仅次于铁。在生物体内，Zn2+主要存在于蛋白质和各种金属酶中，Zn2+被融合到生物大分子中，调节各种酶的活性，参与生物体内的各种代谢过程。研究表明，Zn2+对于麦芽淀粉酶和磷酸酶是一种激活剂，适量的Zn2+有利于提高淀粉酶和磷酸酶的活性，使淀粉分解加快，提高糖化速度，缩短糖化时间，降低糖化醪液的pH，改善醪液的缓冲性。Zn2+在啤酒酿造过程中可起到催化剂作用，与氨基酸结合形成Zn-氨基酸螯合物，可激活酶提高酶的作用；促进蛋白质合成及其稳定性；缓解某些金属离子的毒性作用，促进挥发物质的产生和双乙酰的还原，缩短发酵时间，提高啤酒质量；但含量过量会使啤酒非生物稳定性降低，影响啤酒质量【祝忠付,锌离子在啤酒酿造中的作用与控制.酿酒科技,2003,6:65～67】。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低制麦损失的啤酒大麦制麦方法，该方法简单易行、利于工业推广应用。
本发明的降低制麦损失的啤酒大麦制麦的方法是采用如下技术方案来实现的。
本发明的一种降低制麦损失的啤酒大麦制麦方法，该方法包括浸麦步骤，在所述的浸麦步骤中加入Zn2+。
本发明的技术方案中，所述Zn2+在浸麦体系中的浓度为0.1-3.0mmol/L，优选为0.3-2.1mmol/L，更优选为1.2mmol/L。
本发明的优选技术方案中，所述浸麦中浸麦次数为1-5次，其中在最后一次浸麦时加入Zn2+。
本发明的技术方案中，所述的大麦优选澳洲大麦、北美大麦、欧洲大麦和亚洲大麦。
本发明所述的Zn2+，可以来源于本领域技术人员根据现有技术和公知常识选择能够实现本发明技术效果的一种含Zn2+化合物或者多种含Zn2+化合物以任何比例混合的混合物；其中优选来源于醋酸锌、乳酸锌中的一种或醋酸锌和乳酸锌以任何比例混合的混合物。
本发明所述浸麦体系是由大麦和浸渍大麦的液体来构成。
本发明所述大麦浸麦采用四浸八断的浸麦工艺。即，将洗净后的大麦先浸水4h、然后断水8h为一次浸麦周期的浸麦方法（一次浸麦周期为12个小时）。根据大麦的品种以及大麦浸麦需要的不同可以反复进行1-5次浸麦。
本发明采用在大麦浸麦步骤中最后一次浸麦时，添加Zn2+，实现了制麦过程中对大麦呼吸链中关键酶MDH的抑制，解决了呼吸损失大的问题，有效地降低了制麦损失，提高大麦的利用率。这种方法简单易行，符合食品添加剂安全要求，利于工业推广应用。
附图说明
图1a Zn2+对澳洲大麦呼吸损失和制麦损失的影响
图1b Zn2+对北美大麦呼吸损失和制麦损失的影响
图1c Zn2+对欧洲大麦呼吸损失和制麦损失的影响
图1d Zn2+对亚洲大麦呼吸损失和制麦损失的影响
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
本发明所述降低制麦损失的啤酒大麦制麦方法，包括如下步骤：
a.浸麦及发芽：大麦样品过筛后，用自来水清洗，洗去浮麦和杂质。
将处理好的大麦浸于水中，进行浸麦，液面浸过大麦表面,浸麦采用浸水4h、断水8h为一次浸麦周期的浸麦方法，根据大麦的品种以及大麦浸麦需要的不同可以反复进行1－5次浸麦，在最后一次浸麦时加入Zn2+，Zn2+在浸麦体系中的浓度为0.1-3.0mmol/L。在整个浸麦过程中，浸麦温度为16℃，相对湿度控制在90%。
最后一次浸麦结束后，大麦在发芽温度为16℃，相对湿度为90%的条件下发芽3-5d，发芽期间每8h翻麦一次，发芽结束后，即可得到绿麦芽。
所述大麦可选自欧洲大麦、澳洲大麦、北美大麦、亚洲大麦；其中，欧洲大麦、澳洲大麦、北美大麦经过4次浸麦，发芽时间为4d，亚洲大麦经过5次浸麦，发芽时间为5d。
所述浸麦体系为由大麦和浸渍大麦的液体来构成。
步骤a的浸麦以及发芽均在制麦仪中进行，所述制麦温度及相对湿度都是制麦仪控制的条件，即浸麦和发芽环境的条件。
b.干燥焙焦及除根：将在步骤a中得到的绿麦芽放入烘箱中,依次在40℃ 8h，50℃ 8h，60℃ 2h，70℃ 2h，85℃ 4h的循序进行烘干焙焦后除掉麦芽根,即可制成成品麦芽。
在本发明的大麦制麦方法中,各种指标的检测及其检测方法为如下：
（1）呼吸损失和制麦损失的测定
在步骤a中得到的绿麦芽放入烘箱中85℃烘干4h，测定呼吸损失和制麦损失。
呼吸损失和制麦损失测定计算：测定干燥完成后制成的麦芽质量；对麦芽进行除根后再测定其质量，并测定除根前或除根后麦芽的绝干千粒重。
制麦损失的计算公式为：
式中M1—原料大麦的绝干千粒重，g
M2—除根麦芽的绝干千粒重，g
呼吸损失的计算公式为：
式中M3—未除根麦芽的绝干千粒重，g
（2）麦芽品质的分析
称取适量步骤b中得到的成品麦芽进行麦芽品质的分析。具体分析方法参照啤酒麦芽标准《QB/T 1686-2008》所记载的方法，对四种麦芽的糖化力、绝干麦芽浸出率、库尔巴哈值进行测定。
（3）冷水浸出率的测定
将步骤b中得到的成品麦芽按照啤酒麦芽标准《QB/T 1686-2008》粉碎，称取10g细粉，加入200ml的6mM氢氧化铵溶液，20℃水浴中保温3h。每30min搅拌一次，滤纸过滤，收集滤液。滤液中麦芽冷水浸出率的测定方法同麦芽品质分析中使用的绝干麦芽浸出率的测定方法。
（4）还原糖/总糖测定
①麦芽中还原糖的提取
称取1g按照检测方法（3）粉碎的麦芽粉，加入5mL 0.4mol/L的氢氧化钠溶液和50mL去离子水，40℃水浴搅拌1h，过滤，滤液定容至100mL，作为还原糖待测液。
②麦芽中总糖的水解和提取
准确称取0.5g按照检测方法（3）粉碎的麦芽粉，加入10mL 6mol/L的盐酸和15mL去离子水，沸水浴水解30min，至碘—碘化钾溶液不显示蓝色。用6mol/L的氢氧化钠溶液中和至微红色（酚酞指示剂），过滤，滤液定容至100mL，作为总糖待测液。
③还原糖和总糖检测采用3,5-二硝基水杨酸（DNS）显色法,具体方法参照文献<郭金格，郑树朝，张芳等.还原糖测定方法的研究[J].河北化工，2008,11（31）：1～2>所记载方法。
本发明的下述具体对比例以及实施例中所使用的欧洲大麦为Sebastian大麦、澳洲大麦为Schooner大麦、北美大麦为Metcalfe大麦、亚洲大麦为国产大麦，均由大连中粮麦芽有限公司提供。
各种试剂均为分析纯试剂。
对比例不同大麦品种的制麦损失和呼吸损失
按照上述所述的方法将欧洲大麦、澳洲大麦、北美大麦和亚洲大麦各进行浸麦及发芽，其中浸麦和发芽温度均为16℃，浸麦次数为4次，在最后一次浸麦时不加入Zn2+。
其中，澳洲、欧洲和北美大麦发芽4d，亚洲大麦发芽5d。
发芽后得到的绿麦芽，经85℃干燥后称重，计算制麦损失和呼吸损失，结果见表1。
表1四种大麦的呼吸损失和制麦损失
| 亚洲大麦 | 澳洲大麦 | 欧洲大麦 | 北美大麦 | |
| 呼吸损失(%) | 7.98 | 8.89 | 5.40 | 6.90 |
| 制麦损失(%) | 10.51 | 11.76 | 8.09 | 10.82 |
由表1可见，亚洲、澳洲、欧洲和北美制麦损失在8.1-11.8%范围内，其中的呼吸损失为5.4-8.9%，分别占总损失的75.9、75.6、66.7、和63.8%。结果表明，这四种大麦制麦过程中总损失主要由呼吸损失构成，平均占总损失的70.5%。因此制麦生产可通过抑制发芽呼吸来减少制麦损失。
实施例1 Zn2+对大麦制麦损失和呼吸损失的影响
按照上述所述的方法将欧洲大麦、澳洲大麦、北美大麦和亚洲大麦各进行浸麦及发芽，其中浸麦和发芽温度均为16℃，浸麦次数为4次。
试验中每种大麦各设四组，大麦在最后一次浸麦时，其中三组的大麦中分别加入Zn2+浓度分别为0.3、1.2和2.1mmol/L的醋酸锌水溶液，剩余的一组大麦中加入相同体积的水，作为对照组。
其中，澳洲、欧洲和北美大麦发芽4d，亚洲大麦发芽5d。
浸麦及发芽后得到的绿麦芽，经85℃干燥后称重，计算制麦损失和呼吸损失，结果见图1a-1d。
如附图1a-1d，在最后一次浸麦时加入Zn2+能够降低四种大麦的呼吸损失，进而能降低制麦损失，并且随着在浸麦体系中Zn2+浓度的增加，呼吸损失降低越大。其中在浸麦体系中Zn2+浓度为1.2mmol时降低效果最好，与未添加Zn2+组分的对照组相比，亚洲、澳洲、欧洲和北美大麦的呼吸损失分别降低了0.94、1.35、0.88和1.02%，降低率为11.8、15.2、14.4和14.8%；相应的制麦损失分别降低了1.10、1.53、0.94和1.32%，降低率为10.5、13.0、11.6和12.2%。
实施例2 Zn2+对麦芽品质的影响
按照上述所述的方法将欧洲大麦、澳洲大麦、北美大麦和亚洲大麦经浸麦及发芽、干燥焙焦及除根后分别得到欧洲大麦、澳洲大麦、北美大麦和亚洲大麦的成品麦芽。其中，浸麦和发芽温度均为16℃，浸麦次数为4次。
试验中每种大麦各设四组，大麦在最后一次浸麦时，其中三组的大麦中分别加入Zn2+浓度分别为0.3、1.2和2.1mmol/L的醋酸锌水溶液，剩余的一组大麦中加入相同体积的水，作为对照组。
对所得到的成品麦芽，检测麦芽的糖化力、绝干麦芽浸出率、冷水浸出率、库尔巴哈值、还原糖/总糖，其中还原糖/总糖值只测定对照组和浸麦体系中的Zn2+浓度为1.2mmol/L时的成品麦芽样品，结果见表2。
表2 Zn2+对麦芽品质的影响
表中的—表示未测定
从表2看出，和对照组比较，麦芽的糖化力和库尔巴哈值尽管随着Zn2+浓度增加而降低，但Zn2+浓度为1.2mmol/L时，四种大麦的库尔巴哈值均大于41%，澳洲、欧洲和亚洲大麦糖化力都大于220WK，属于<啤酒麦芽标准QB/T 1686-2008>淡色麦芽理化要求优级和一级范围，只有北美大麦的糖化力低于一级。四种麦芽的浸出率和还原糖/总糖的比值都大于对照组(Zn2+浓度为0)，属于优级麦芽范围。Zn2+浓度为2.1mmol/L时，麦芽的糖化力、浸出率和库尔巴哈值低于淡色麦芽一级理化要求。实验结果表明，1.2mmol/L的Zn2+对麦芽淀粉酶、糖化酶和蛋白酶有轻微的抑制作用，但由于抑制了呼吸作用，还原糖含量增加，浸出率增加，可增加麦芽的利用率。
Claims (3)
1.一种降低制麦损失的啤酒大麦制麦方法，该方法包括浸麦步骤，其特征在于在所述的浸麦步骤中加入Zn2+，Zn2+在浸麦体系中的浓度为1.2mmol/L；所述的大麦包括澳洲大麦、北美大麦、欧洲大麦和亚洲大麦。
2.根据权利要求1所述的大麦制麦方法，其特征在于所述浸麦中浸麦次数为1-5次，其中在最后一次浸麦时加入Zn2+。
3.根据权利要求1所述的大麦制麦方法，其特征在于所述Zn2+来源于醋酸锌、乳酸锌中的一种或者以任何比例混合的醋酸锌和乳酸锌的混合物。
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