啤酒生产过程中β-葡聚糖研究与测定

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1、1啤酒生产过程中 -葡聚糖研究与测定摘要：研究了啤酒生产过程中 -葡聚糖的变化，发现刚果红显色法用于啤酒生产中半成品、成品的测定具有一定的可行性，同时运用的数学统计方法分析，测定的结果表明了其在整个生产过程的变化以及与相应影响因素的关系，起到指导生产的作用。关键词：-葡聚糖；刚果红显色法；啤酒前言-葡聚糖是麦芽中非淀粉质多糖的主要组成部分，其占麦芽干物质的 5%8%，是通过 （1、3） 、（1、4）糖苷键随机排列的线性连接而成的。麦芽中水不溶性的 -葡聚糖主要存在于完整胚乳细胞壁中，热水可溶性 -葡聚糖，主要存在于胚乳细胞之间和蛋白质混合在一起。- 葡聚糖在水中溶解时，浓度低时直接与水分子相互

2、作用增加溶液粘度，浓度大时，-葡聚糖分子自身相互作用缠绕成网状结构，能吸收水分子形成凝胶，使溶液的粘度大大的增加；啤酒中适量的 -葡聚糖对口味的丰满有益，能增进口感的柔和性。在糖化过程中，麦芽中游离的 -葡聚糖及其的分解产物溶于醪液中，使醪液的粘度上升；在3550时，通过内-1、4 葡聚糖酶和大麦内- 葡聚糖酶的作用，高分子的 - 葡聚糖逐步分解为-葡聚糖糊精和低分子物质，醪液的粘度逐之下降；在 4555，麦芽浸出物继续溶解，- 葡聚糖继续游离，此时，内-1、4 葡聚糖酶和大麦内- 葡聚糖酶的活力逐步减弱，- 葡聚糖分解缓慢，但研究表明，内-1、4 葡聚糖酶在 5055 时仍具有一定的活力，可

3、继续分解 -葡聚糖；在 6070时，-葡聚糖溶解酶使大量的 -葡聚糖从其相结合的蛋白质中分离出来，在这个温度上，温度越高，游离出来的 -葡聚糖含量就越高，在 65以上内- -1、4 葡聚糖酶的活力逐渐失活；在 70以上，由于上述各种 -葡聚糖分解酶均已逐渐失活，此时由 - 葡聚糖分解酶溶解的 -葡聚糖保持不变。其中，影响 -葡聚糖分解的因素为：首要的还是大麦的品种与质量，溶解良好的麦芽，其的高分子 - 葡聚糖含量远低于溶解不良的，而含的酶量远高于溶解不良的；粉粹条件也有一定影响，一般说细粉溶解出较多的 -葡聚糖；糖化的条件的影响，低温下料和低温糖化，- 葡聚糖的分解较明显，而高温糖化对高分子

4、- 葡聚糖难分解到满意的程度，特别是对溶解不良的麦芽，但是，对麦汁中 -葡聚糖含量起作用的是麦芽质量，糖化方法只能起到调节的作用，当然了，延长低温休止时间，对 -葡聚糖的分解是有利的， PH 值的影响不是很明显。研究表明，45糖化时只有少数的 - 葡聚糖释放到麦汁中去，而在 65糖化有大量的 -葡聚糖浸出到麦汁中，因此，就糖化温度以及糖化其他物理性质对糖化过程中 - 葡聚糖的浸出比 - 葡聚糖酶的影响更大，这将表明，麦汁中的 -葡聚糖含量主要取决于制麦过程中胚乳细胞壁所经受酶的水解程度。对于麦汁、发酵液以及成品酒中 -葡聚糖的检测分析，作者根据多种分析方法研究分析实践，如利用苯酚法等，最终确定

5、刚果红显色法进行分析研究。通过研究表明，该方法具有良好的线性，操作简单、方便，对于实际样品的检测有一定的指导生产的作用。本文主要基于该检测方法上，研究整个啤酒酿造过程中 -葡聚糖的变化情况，同时根据不同品种的啤酒其 -葡聚糖的差异，表明一定的问题。1、 实验材料与方法1.1 实验材料标准 -葡聚糖（美国 Sigma 公司生产）刚果红（进口分装）磷酸缓冲溶液（PH=8.0）分光光度计（hp 公司生产）恒温水浴槽2PH 计1.2 实验方法1.2.1 标准工作曲线的绘制根据要求浓度配置标准 -葡聚糖溶液，依次比色。以 - 葡聚糖浓度 C 为横坐标，吸光度 A 为纵坐标绘制标准曲线，在曲线上求 A 为

6、 1 时相当的 - 葡聚糖微克数（即为 K 值） 。其中，每组为 3 个平行样，图 1 中各点为 3 个平行样的平均值。图 1 -葡 聚 糖 标 准 工 作 曲 线y = 0.0108x + 0.0155R2 = 0.993700.050.10.150.20.250.30.350.40 5 10 15 20 25 30 35浓 度 （ g/ml）吸光度A当 A=1 时，代入公式求得 K 值为 91.2g/ml。1.2.2 样品的处理和制备麦汁：稀释 10 倍；发酵液和啤酒：除气后稀释 10 倍1.2.3 样品的测定取稀释好的样品 2.0ml 分别加入 4.0ml 的刚果红准确计时，20水浴中准

7、确反应 10 分钟，以 2.0ml 蒸馏水代替样品作空白调零，测反应液的吸光度 A。1.2.4 数据计算样品的 -葡聚糖（mg/l）=K（91.2g/ml）A 稀释倍数（10 倍）备注：有关实验方法参数选定的优化，具体的说明见有关说明，这里略。2、 结果分析3、 2.1 生产过程跟踪选择三个不同品种的啤酒（原麦汁浓度不同）从糖化过程到成品酒进行跟踪分析。其中，在实验过程中所有工艺参数等均一样，具体分析的点为：碘试完全后，过滤槽，煮沸终了，冷麦汁，主发酵，后发酵，清酒，成品酒，发酵过程的全程跟踪；结果如下：表一 酿造过程 -葡聚糖含量的变化分析 单位：mg/l原浓% 碘试完全 过滤槽 煮沸终了

8、冷麦汁 主发酵 后发酵 清酒 成品酒8.0 90.9 85.3 78.1 75.1 68.2 62.3 57.2 56.910.0 103.2 100.9 86.7 83.9 80.1 72.9 61.0 62.812.0 126.5 113.8 105.4 90.3 87.0 83.1 78.2 78.3表二 发酵过程 -葡聚糖含量的变化分析 单位：mg/l原浓% 发酵 2 天 发酵 4 天 发酵 6 天 发酵 8 天 发酵 10 天 发酵 12 天（贮酒） 发酵 16 天8.0 70.3 71.2 69.1 68.4 68.1 65.3 63.710.0 82.6 82.1 81.4 76

9、.4 74.6 74.2 73.112.0 93.6 90.1 91.2 87.0 86.4 85.1 85.23图 一 酿 造 过 程 -葡 聚 糖 的 变 化0204060801001201400 1 2 3 4 5 6 7 8 9含量（mg/l）图 二 发 酵 过 程 -葡 聚 糖 的 变 化0204060801000 1 2 3 4 5 6 7 8含量（mg/l）通过上表一、二及相应的图一、二分析可见，在整个啤酒酿造过程中，-葡聚糖的含量逐而下降，其中在麦汁过滤槽和煮沸终了、后发酵和清酒之间变化的幅度较大，平均达到 10%，整个后发酵过程较为平稳；不同品种的变化幅度也大致成比例。2.2

10、 因素差异性分析在差异性分析中，主要是利用方差分析鉴别多个因素对结果影响的程度，具体的描述略。影响啤酒酿造过程中 -葡聚糖的因素有很多，主要的还是麦芽的品种和质量，其次才是工艺参数，下将通过实验给予说明。2.2.1 麦芽因素考察不同品种麦芽和不同麦芽比例，在其他条件相一致的情况，对 -葡聚糖的含量进行分析比较。表三 不同品种麦芽对 -葡聚糖的影响 单位：mg/l麦芽品种 麦汁中 -葡聚糖 成品酒中 -葡聚糖 F 值（差异性）A 139.8 113.2 16.54B 116.7 90.7 15.23C 97.8 73.6 13.29表四 不同麦芽比例对 -葡聚糖的影响 单位：mg/l麦芽量比例%

11、 麦汁中 -葡聚糖 成品酒中 -葡聚糖 F 值（差异性）100 169.3 142.3 11.3380 138.4 112.4 12.9460 103.4 80.3 10.51450 87.6 64.2 16.26通过试验证明，不同品种麦芽和不同麦芽比例 -葡聚糖有很大的差异。因此，良好的的麦芽是有效控制 -葡聚糖含量最有效可行的方法，当然了，麦芽的质量是也是啤酒品质的关键。2.2.2 工艺参数在工艺参数中，这里着重对糖化温度进行差异性分析。主要为：低温糖化和高温糖化。表五 低温糖化和高温糖化对 -葡聚糖的影响 单位：mg/l糖化类型 麦汁中 -葡聚糖 F 值（差异性）45 103.7 6.5

12、250 102.8 5.9055 97.4 3.4660 86.9 6.19通过试验表明，低温糖化有利于 -葡聚糖的分解，从中更有利后期酒体的处理。 （具体的研究略）2.2.3 其他因素在影响 -葡聚糖的其他因素中，由于在其他的研究中已有很详细的说明，不加于说明，这里只从影响过滤速度上加以试验以表征其的影响性。具体的如下：基于上表四中不同麦芽比例的研究结果，在实验室中模拟过滤工艺进行分析，定量过滤量，以过滤时间和 -葡聚糖的含量为参数进行对比， ，其中，试验参数和结果见表六：表六 试验参数麦芽量比例% 成熟发酵液 -葡聚糖含量 过滤时间（秒）100 147.6 50280 116.3 4376

13、0 86.7 35650 65.8 343为了进一步说明上述问题，我们选择生产中相同工艺、相同原料等的成熟发酵液进行分析，定量过滤量，以过滤时间和 -葡聚糖的含量为参数进行对比，其中，试验参数和结果见表七：表七 试验参数成熟发酵液品种 -葡聚糖 过滤时间（秒）8.0 66.2 27310.0 75.8 31612.0 89.7 369从以上的分析可见，-葡聚糖含量对酒体的过滤速度没直接的影响，但在实际大生产中，如其含量过多，会在一定程度上影响过滤时间、增加过滤的压力和减少过滤设备的使用寿命，从这一点上来讲，控制一定量的 -葡聚糖含量在生产中也很重要的。2.3 不同啤酒分析我们通过对一年来不同成

14、品酒的跟踪检测分析，以及不同品牌的啤酒的分析统计如下：表八 成品酒 -葡聚糖分析 单位：mg/l啤酒类型/序号 -葡聚糖含量 啤酒类型/序号 -葡聚糖含量1 68.6 1 56.72 72.2 2 59.73 73.9 3 63.010.0 P 4 76.28.0 P4 61.055 64.2 5 54.36 62.1 6 57.97 68.2 7 58.28 70.9 8 61.99 66.5 9 62.710 69.7 10 55.511 72.5 11 56.912 71.3 12 58.713 60.9 13 62.114 62.1 14 60.515 66.6 15 64.816 6

15、4.8 16 59.817 73.0 17 57.618 71.5 18 64.319 69.2 19 61.010.0 P20 74.08.0 P20 62.1表九 不同品牌啤酒 -葡聚糖分析 单位： mg/l品牌及度数 -葡聚糖含量 品牌及度数 -葡聚糖含量 品牌及度数 -葡聚糖含量A 8.0 59.3 I 10.5 89.6 N 9.0 96.3A 9.0 65.1 I 11.0 93.2 N 10.5 120.3B 10.5 89.3 I 12.0 109.6 O 8.5 56.3C 7.0 62.3 G 8.0 56.9 P 11.0 111.1C 9.0 81.5 G 9.0 66.2 P 9.0 91.3C 11.0 98.6 G 10.0 73.2 Q 10.5 139.6D 10.0 86.9 K 10.5 98.2 Q 8.0 106.4D 11.