阿拉伯木聚糖在啤酒酿造中的变化

【摘要】阿拉伯木聚糖(AX)是构成小麦细胞壁的主要非淀粉多糖,具有高粘度和高持水性等特点。小麦芽中的AX易引起麦汁和啤酒粘度高、浊度高,但同时能够提高啤酒的泡持性、醇厚性和抗氧化性。深入研究AX在制麦、糖化和发酵过程中的变化,有利于提高麦芽与啤酒品质。本试验以4个优选小麦品种(烟农24、鲁麦21、烟2415、烟5158)和1个澳大利亚大麦品种(宝黛)为实验原料制备麦芽,并进行糖化与啤酒发酵试验,比较麦芽及其制麦原料中水溶性阿拉伯木聚糖(WEAX)含量、结构与分子量分布的差异性；研究库值与小麦芽中WEAX含量、结构和分子量的相关性；通过麦芽配比糖化试验和啤酒发酵试验,探究添加小麦芽对混合麦芽与啤酒品质的影响,啤酒发酵过程中WEAX含量、结构与分子量分布的变化；确定WEAX在啤酒酿造过程中的变化规律。主要结果如下：(1)麦芽及其制麦原料中的AX①小麦中总AX含量为5.48%-6.22%,阿拉伯糖／木糖(A/X值)为0.67～0.69；WEAX含量为0.36%-0.47%,A/X值为0.62～0.70,平均聚合度(avDP值)为69.9-80.7。大麦中总AX含量为5.91%,A/X值为0.52；WEAX含量为0.24%,A/X值为0.75,avDP值为40.7。小麦中水提取的阿拉伯糖、木糖、半乳糖含量高于大麦,但甘露糖、葡萄糖含量较低。②小麦芽中总AX含量为6.00%-7.17%,A/X值为0.58-0.66；WEAX含量为0.90%-1.32%,.A/X值为0.54-0.56,avDP值为14.6-15.7。大麦芽中总AX含量为6.78%,A/X值为0.50；WEAX含量为0.51%,A/X值为0.55,avDP值为9.0。小麦芽中水提取的阿拉伯糖、木糖、半乳糖、葡萄糖含量高于大麦芽,甘露糖含量相近。③小麦芽糖化麦汁中WEAX含量为119.8～172.0mg/100mL,A/X值为0.47～0.51,avDP值为3.4～5.1。大麦芽糖化麦汁中WEAX含量为85.9mg/100mL,A/X值为0.58,avDP值为3.3。小麦芽糖化麦汁中阿拉伯糖、木糖、半乳糖含量高于大麦芽。④麦芽中WEAX的分子量(Mw)为26930-39620Da,其中Mw为15310-24940Da的WEAX占50.0%-65.0%,Mw为2780-3070Da的WEAX占12.8%-42.0%。糖化麦汁中WEAX的Mw为4150-8860Da,其中Mw为3010～3820Da的WEAX占49.5%-76.2%,Mw为380-420Da的WEAX占13.9%-46.6%。(2)库值与小麦芽WEAX的相关性①库值由32%增加至42%时,小麦芽中WEAX的avDP值由26.7降低至13.3,糖化麦汁中WEAX的avDP值由7.1降低至4.1。不同库值小麦芽中WEAX含量为1.08%-1.16%,A/X值为0.53～0.56；小麦芽糖化麦汁中WEAX含量为137.5～140.5mg/100mL,ATX值为0.48～0.50,均无显著性差异。小麦芽中WEAX以高分子量片段(>16700Da)为主,糖化过程使WEAX由高分子量向低分子量(<16700Da)转化。麦汁粘度主要受Mw为22940-29600Da的小麦芽WEAX片段的影响(r=0.821,p<0.05)。库值不影响小麦芽粘度和WEAX的分子量。(3)添加小麦芽对混合麦芽与啤酒品质的影响①混合麦芽中WEAX、avDP值、A/X值随小麦芽比例的增加线性增加。混合麦芽WEAX的Mw为28190-32920Da,Mw为3300-20000Da的WEAX所占比例最大为56.0%-58.0%。②混合麦芽糖化麦汁中WEAX、avDP值随小麦芽比例的增加线性增加。A,X值稳定在0.49～0.56之间。小麦芽比例增加,糖化麦汁中Mw为1580-1700Da的WEAX减少,Mw为22510-17570Da的WEAX增加,麦汁中WEAX的分子量增加。③添加小麦芽影响定型麦汁的总氮(r=0.968,p<0.01)、粘度(r=0.945,p<0.05)和α-氨基氮(α-AN,r=-0.990,p<0.01),增加啤酒中4-VG和草酸、酒石酸、α-酮戊二酸等有机酸含量。小麦芽添加量增加,啤酒中二甲硫(DMS)、α-AN、浊度、总酸、多酚降低,总氮、色度、粘度、β-葡聚糖和酯类物质含量增加。粘度的改变主要发生在啤酒低温贮藏阶段。小麦芽添加量为50%时,啤酒的感官品质最好。(4)WEAX在啤酒发酵过程中的变化①定型麦汁中WEAX含量为40.2～65.1mg/100mL,avDP值为2.1～2.9,A/X值为0.46～0.53。主酵结束发酵液中WEAX含量为41.2～65.6mg/100mL,avDP值为2.0-3.0,A/X值为0.45～0.51。后酵结束发酵液中WEAX含量为40.0～68.2mg/100mL,avDP值为2.1-2.7,A/X值为0.38～0.50。啤酒中WEAX的含量为40.4～63.5mg/100mL,avDP值为2.2～3.0,A/X值为0.42～0.53。②定型麦汁中90%以上WEAX的Mw在500-4000Da之间。主酵结束后Mw低于500Da的WEAX片段减少,高于4000Da的WEAX片段增加。发酵液及啤酒中85%以上WEAX的Mw在600-4000Da之间。③制麦过程中WEAX的含量增加91.9%～199.4%,A/X降低7.6%～27.4%,avDP降低77.5～81.5%。糖化过程中WEAX的含量增加30.4%～96.3%,A/X降低0～13.8%,avDP降低63.2%-73.9%。制麦、糖化过程中水提取的阿拉伯糖、木糖、甘露糖和葡萄糖含量增加。定型麦汁、发酵液和啤酒中的WEAX、阿拉伯糖、木糖,半乳糖含量无显著性差异,甘露糖、葡萄糖含量在主发酵阶段降低,主酵结束后无显著变化。添加小麦芽后啤酒中WEAX的A/X值增加,但发酵过程中无显著性变化。发酵过程中WEAX的avDP值在2-3之间。糖化过程中WEAX的分子量降低3～7倍,主发酵结束后WEAX的分子量趋于稳定。
【作者】郭萌萌；
【导师】杜金华；
【作者基本信息】山东农业大学，食品科学，2014，博士
【关键词】小麦芽；大麦芽；糖化麦汁；库值；阿拉伯木聚糖；水溶性阿拉伯木聚糖；分子量；小麦啤酒；

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