荞麦麦芽汁制备条件的优化

荞麦麦芽汁制备条件的优化

由于其独特的营养价值和食品保健功能，派出者被称为“2世纪未来的绿色植物和工业食品原料”。荞麦富含较全面的氨基酸、丰富的油酸、亚油酸、多种维生素及微量元素等,特别是荞麦中富含“芦丁”成分,具有明显降低血糖、血脂、尿糖等功能,所以被广泛加工成各种营养、健康食品,在东南亚各国、美国、法国等国家深受偏爱。随着人们生活水平的提高,对自身保健意识越来越强,愈来愈重视膳食的营养保健性,而啤酒是一大主流消费品,针对这一需求,本研究拟将具有较好保健功能的荞麦作为辅料来研制荞麦啤酒,以期得到营养和风味俱佳的保健型饮品。本实验的主要研究内容是通过正交试验来优化酶的添加量、添加阶段、作用时间、辅料添加量四个工艺条件,从而得出酶法制备荞麦汁的最佳工艺;并在此工艺下,设置10°P和14°P的两个麦汁浓度进行发酵实验,研制出具有营养保健功能的荞麦啤酒。1材料和方法1.1eg及-淀粉酶及果胶酶荞麦、麦芽市场购买。复合酶:纤维素酶(≥2000U/g)、α-淀粉酶(≥4000U/g)和果胶酶(≥400U/g)。啤酒酵母(S.cerevisiae)APV盐城工学院实验室保存。1.2复合酶添加量1.2.1酵母菌扩培1.2.2荞麦汁的制备1.2.2.1单因素试验研究复合酶的添加量、添加阶段、作用时间、辅料添加量情况下对荞麦汁中α-氨基氮和还原糖含量的影响,并确定出最佳麦汁制备条件。(1)辅料添加量辅料按总量的20%、30%、40%、50%四个比例进行添加。(2)复合酶的添加量纤维素酶、α-淀粉酶、果胶酶的添加比例为5:10:1,按下面四个量进行添加:0%、0.10%、0.20%、0.30%。(3)添加阶段低温浸渍(40℃),Pr休止Ⅰ(45℃),Pr休止Ⅱ(50℃),Ⅰ段糖化(60℃)。(4)作用时间作用时间分别为20、25、30、35min。1.2.2.2正交试验在单因素试验基础上,以复合酶的添加量、添加阶段、作用时间、辅料添加量进行四因素四水平的正交试验,从而确定出最佳麦汁制备条件。1.2.2.3麦汁制备工艺1.2.3不同麦汁浓度对啤酒酵母代谢副产物的影响设置10°P和14°P的荞麦汁浓度,于10℃接种酵母菌,10℃主酵7d,4℃后酵7d,进行荞麦啤酒的发酵试验,检测后酵结束发酵液中α-氨基氮含量、双乙酰含量、pH、高级醇含量等理化指标,并确定适合啤酒酵母发酵的最适荞麦汁浓度。1.3分析α-AN测定;外观浓度、pH、酒精度、真正浓度、真正发酵度、原麦汁浓度、双乙酰测定;高级醇测定;还原糖的测定(兰-埃农法)。2结果与分析2.1正交试验安排选用四因素四水平进行正交试验设计(见表1),按正交表L16(45)安排试验,研究不同的因素水平对麦汁组成(还原糖、α-氨基氮)的影响,从而找到合适的麦汁制备工艺条件。2.1.1正交试验结果由表3可知,在研究还原糖含量时,由于RD>RB>RC>RA,所以各因素从主到次的顺序为:D(辅料添加量)>B(添加阶段)>C(作用时间)>A(酶的添加量);如果是研究α-氨基氮含量时,由于RA>RB>RD>RC,所以各因素从主到次的顺序为:A(酶的添加量)>B(添加阶段)>D(辅料添加量)>C(作用时间)。在本试验中,试验指标是还原糖含量和α-氨基氮含量,指标值越大越好。对于还原糖含量来说,由于A因素系列:K3>K4>K1>K2;B因素系列:K2>K1>K3>K4;C因素系列:K2>K4>K1>K3;D因素系列:K2>K1>K3>K4。所以优方案为A3B2C2D2,即酶的添加量为0.20%,添加阶段pr休止Ⅰ(45℃,30min),作用时间25min,辅料添加量30%。而对于α-氨基氮含量来说,由于A因素系列:K4>K3>K2>K1;B因素系列:K1>K4>K2>K3;C因素系列:K4>K2>K1>K3;D因素系列:K2>K4>K1>K3。所以优方案为A4B1C4D2,即酶的添加量为0.30%,添加阶段为低温浸渍(40℃,30min),作用时间35min,辅料添加量30%。2.1.2-氨基氮含量的最次要因素上述方案是通过理论分析得到,但它实际上是不是真正的优方案还需要作进一步的验证。将因素水平作为横坐标,以它的试验指标的平均值ki作为纵坐标,画出因素与指标的关系图——趋势图。由图1可知,对于还原糖含量来说取A3好,A因素是最次要的因素;但对于α-氨基氮含量来说则是A4好,而且A因素是最主要的因素,在决定优水平时应重点考虑,综合上述情况应取A4。由图2可知,对于还原糖含量取B2好,而对于α-氨基氮含量取B1好,又因素B都是两项指标的次主要因素,但从酶的最适温度考虑,B2最接近,能更好的发挥酶的活力,所以取B2。由图3可得,对于还原糖含量来说取C1较适合,对于α-氨基氮含量取C4好,但因素C是α-氨基氮含量的最次要因素,所以综合起来取C1。由图4可知,对于还原糖含量和α-氨基氮含量两项指标都是以D2为最佳水平,所以取D2。综合上述趋势图的分析,优方案为A4B2C1D2,即酶的添加量0.30%,添加阶段45℃,作用时间20min,荞麦添加量30%。2.2高浓麦汁中渗透率的影响以上述优方案所控制的工艺条件进行荞麦汁的制备并进行发酵试验。由表4可以看出,后酵结束,14°P的原麦汁中产生的酒精含量为10°P的1.32倍,高级醇含量为1.2倍,双乙酰含量为3.0倍,真正浓度为1.2倍,发酵度为1.0倍。可以看出,14°P的高浓酿造,提高了代谢副产物的含量,但各产物的含量比例不太协调,酒精含量和双乙酰含量都太高,容易影响啤酒口味和质量。据报道,高浓麦汁中渗透压的增大会降低酵母的活力,可能影响了酵母还原α-乙酰乳酸的能力,并影响了酵母的发酵,从而导致发酵麦汁不太完全。Cunningham等研究结果显示,向高浓麦汁中补加氮源、麦角淄醇和油酸,可使酵母在整个发酵过程中保持高活力。后酵结束,发现14°P的原麦汁酿造的啤酒泡持性较10°P的差,且色泽没有10°P的原麦汁酿造的清亮。通常啤酒的表面张力、表面黏度、啤酒黏度、泡沫黏度是影响啤酒泡持性的主要因素,而14°P的高浓酿造麦汁的疏水多肽水平较10°P的常浓酿造要低,且在酿造中遭受损失更大,可能是造成14°P原麦汁酿造啤酒的泡持性较差原因之一。另外,酵母分泌蛋白酶过多,也是影响啤酒泡沫性能的主要原因之一,而分泌蛋白酶水平与麦汁浓度相关。麦汁在接种酵母之前无蛋白酶活性,因而发酵的麦汁和最终啤酒中的蛋白酶必定来源于酵母。而14°P的高浓酿造中渗透压的增大和乙醇浓度的提高使酵母细胞所承受的应力增大,导致酵母释放蛋白酶水平高,因而酵母在14°P的高浓酿造中分泌到麦汁中的蛋白酶较10°P的酿造要高得多,并且释放蛋白酶是酵母细胞的一种正常生理活动,并非酵母自溶所致,在高浓酿造中蛋白酶A的水平是稳定增加的,这样就导致大量蛋白酶释入啤酒,影响泡沫和色泽。2.3大麦和啤酒的感官指标色泽均匀一致;滤后的啤酒有较高的透明度;起泡力强,泡沫洁白细腻,泡沫持久,泡沫附着力强,香味突出。3荞麦啤酒的生产以荞麦为辅料制成的啤酒泡沫洁白细腻、酒花香气明显、口味干净清爽、具有荞麦特有