利用乳酸菌制麥降低國產(chǎn)麥芽麥汁濁度

蘇 紅 旭，王 璐，徐 凱，邱 然，趙 長 新，江 國 金

（1.大連工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院，遼寧 大連 116034；2.國家糧食儲備局無錫科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，江蘇 無錫 214035；3.中糧麥芽（大連）有限公司，遼寧 大連 116200）

0 引言

大麥在生長、收獲、運(yùn)輸和儲存的過程中常受到各種微生物的污染［1］，如細(xì)菌、絲狀真菌和酵母［2-3］。在整個制麥過程中，霉菌也大量生長。受霉菌污染嚴(yán)重的大麥制成的麥芽品質(zhì)較差，并且用此類麥芽生產(chǎn)得到的麥汁，濁度有所增加［4］。高濁度麥汁中含有大量的脂肪酸及高分子氮等物質(zhì)，在發(fā)酵階段，酵母處于高濁度的麥汁中，極易出現(xiàn)菌種退化；在升壓后酵母數(shù)會明顯減少，雙乙酰還原減慢，酒齡延長，對啤酒釀造產(chǎn)生極壞的影響［5-6］。

有些乳酸菌對霉菌孢子萌發(fā)或生長有抑制作用［7］，這是由于乳酸菌的代謝過程中產(chǎn)生了大量的乳酸，使霉菌生長環(huán)境中的pH 降低，再加上微生物可能的競爭作用，抑制了霉菌的生長［8］；制麥過程中添加乳酸菌還能夠改善麥芽品質(zhì)［9］。本實(shí)驗(yàn)以國產(chǎn)大麥為原料，分離和篩選出麥芽表面的乳酸菌，通過添加乳酸菌來減小麥汁濁度，并對乳酸菌制麥工藝進(jìn)行初步研究，同時比較乳酸菌麥芽和普通麥芽在質(zhì)量上的區(qū)別。

1 材料與方法

1.1 材 料

內(nèi)蒙大麥；MRS 液體培養(yǎng)基；含1%碳酸鈣的MRS固體培養(yǎng)基。

1.2 儀 器

BPS-250CL恒溫恒濕箱，上海一恒科技有限公司；微型制麥系統(tǒng)，德國SEEGER；HACH 2100P便攜式濁度計(jì)，美國HACH；DLFU-W23050麥芽標(biāo)準(zhǔn)粉碎機(jī)，德國；T6060電熱干燥箱，德國Heraeus；LB8自動糖化器，德國；SD-1色度儀，北京光電設(shè)備廠；Delta320PH 計(jì)，上海梅特勒-托利多；落球式黏度計(jì)，德國HAAKE Falling Ball；K1 13/26凱氏定氮儀，德國Gerhardf；TU-1901雙光束紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用。

1.3 菌株的分離、純化

取10g發(fā)芽4d的綠麥芽于90mL 麥芽汁液體培養(yǎng)基中，搖勻后進(jìn)行富集培養(yǎng)，30 ℃厭氧培養(yǎng)24h。搖勻后，用接種針蘸取富集液，在含1%碳酸鈣的MRS瓊脂平板上劃線，30 ℃厭氧培養(yǎng)24h。然后從每個平板挑取產(chǎn)生溶鈣圈的單菌落，反復(fù)劃線純化。選取革蘭氏陽性、觸酶試驗(yàn)陰性的菌株斜面保藏。

1.4 菌株的篩選和鑒定

在15 ℃下液體培養(yǎng)，選出產(chǎn)酸量大、菌體濃度高的菌株。用微量發(fā)酵管對篩選出的菌株進(jìn)行生化鑒定，18～72h后觀察并記錄現(xiàn)象。

1.5 普通制麥工藝

采用浸水6h、斷水16h，再浸水5h、斷水3h的浸麥方式，浸麥溫度15℃，使麥粒水分達(dá)到42%～45%。取出大麥，進(jìn)入發(fā)芽階段，溫度15 ℃，濕度95%以上，發(fā)芽4d 后，進(jìn)行干燥焙焦。溫度45℃保持3h，用1h升溫到55℃并保持3h，然后用1h升溫到65 ℃并保持3h，再用1h升溫到75 ℃并保持3h，最后用1h 升溫到80 ℃并保持4h，得到成品麥芽。

1.6 麥芽指標(biāo)測定

β-葡聚糖質(zhì)量濃度測定：方法見參考文獻(xiàn)［10］。

其他指標(biāo)測定：庫值、浸出率、黏度等指標(biāo)測定方法見參考文獻(xiàn)［11］。

2 結(jié)果與討論

2.1 菌種的分離、純化及篩選

從麥芽表面分離出菌株28株，經(jīng)革蘭氏染色鏡檢和接觸酶反應(yīng)，篩選出5株革蘭氏陽性、接觸酶陰性的菌株，從中再篩選出在15 ℃下MRS液體培養(yǎng)基中產(chǎn)酸量大及菌體濃度高的乳酸菌1株S32-3。

2.2 菌種鑒定結(jié)果

表型特征：30 ℃下培養(yǎng)2d，在添加3%碳酸鈣的MRS 固體培養(yǎng)基上生長良好，表面光滑濕潤，有明顯的透明圈。液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間出現(xiàn)渾濁，隨后菌體逐漸沉淀下來，呈現(xiàn)白色。

生理生化特征：菌株S32-3的生理生化特征結(jié)果見表1。

表1 篩選出的S32-3株乳酸桿菌的生化鑒定結(jié)果Tab.1 Biochemical characterization of isolated lactobacillus stains S32-3

根據(jù)分離出的乳酸菌的表型特征和生理生化特征［12］，初步鑒定S32-3為植物乳桿菌。

2.3 乳酸菌最佳接種量的確定

圖1 接種量對成品麥芽麥汁濁度的影響Fig.1 The effects of inoculum size on turbidity of wort of malt

采用普通制麥工藝進(jìn)行制麥，在第一次浸麥時接種不同濃度的乳酸菌（S32-3），測定成品麥芽麥汁濁度，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，隨著乳酸菌接種量的增加，麥汁濁度呈下降趨勢，當(dāng)接種量達(dá)到105個/g絕干大麥時，麥汁的濁度達(dá)到最低值，說明當(dāng)乳酸菌接種量為105個/g絕干大麥時乳酸菌對成品麥芽麥汁濁度影響最大。接種量大于105個/g絕干大麥時麥汁的濁度呈現(xiàn)上升趨勢，這是由于乳酸菌數(shù)量增加導(dǎo)致乳酸產(chǎn)量大幅增加，從而使麥芽生長環(huán)境的pH 下降較大，降低了綠麥芽中的酶活力，從而影響麥芽的溶解，最終導(dǎo)致麥汁濁度上升。因此乳酸菌的最佳接種量為105個/g絕干大麥。

2.4 乳酸菌最佳接種時間的確定

使用普通制麥工藝進(jìn)行制麥，分別在第一次浸麥、第二次浸麥、發(fā)芽第一天和發(fā)芽第二天接種乳酸菌，接種量為105個/g絕干大麥，測定成品麥芽麥汁濁度，結(jié)果如圖2所示。從圖2中可以看出，接種乳酸菌進(jìn)行制麥得到的成品麥芽麥汁濁度均有不同程度的下降，說明不同時間接種乳酸菌，對麥芽麥汁濁度影響不同。第一次浸麥時接種乳酸菌的麥汁濁度最低，說明最佳接種時間為第一次浸麥開始。

圖2 接種時間對成品麥芽麥汁濁度的影響Fig.2 The effects of inoculum time on turbidity of wort of malt

2.5 制麥工藝對麥芽的影響

2.5.1 浸麥溫度對制麥效果的影響

使用普通制麥工藝進(jìn)行制麥，第一次浸麥時接種乳酸菌，接種量為105個/g絕干大麥，浸麥溫度分別為15、20 和25 ℃，測定成品麥芽麥汁濁度，其結(jié)果如表2所示。由表2可知，浸麥溫度為20 ℃時成品麥芽麥汁濁度最低，說明浸麥溫度對麥芽麥汁濁度有一定影響。低溫浸麥時，不利于乳酸菌的生長，對霉菌的抑制效果減弱，而浸麥溫度過高時，大麥發(fā)芽的均一性受到影響，使部分麥粒溶解不充分，導(dǎo)致麥汁的濁度升高。

表2 浸麥溫度對成品麥芽麥汁濁度的影響Tab.2 The effects of steeping temperature on turbidity of wort of malt

2.5.2 浸麥工藝對制麥效果的影響

利用普通制麥工藝進(jìn)行制麥，第一次浸麥時接種乳酸菌，接種量為105個/g絕干大麥，采用3種浸麥方式，濁度的測定結(jié)果如表3。從表3 中可知，采用不同浸麥方式進(jìn)行制麥，所得成品麥芽麥汁濁度不同，而第2種浸麥方式的濁度最低，說明總浸麥時間相同時，增加第1次斷水時間能明顯降低成品麥芽麥汁濁度，而增加第1次浸水時間對濁度影響不大。

表3 浸麥工藝對成品麥芽麥汁濁度的影響Tab.3 The effects of steeping technology on turbidity of wort of malt

2.5.3 發(fā)芽工藝對制麥效果的影響

采用普通浸麥工藝，在第一次浸麥時接種乳酸菌，接種量為105個/g絕干大麥，發(fā)芽階段采用不同的發(fā)芽工藝，測定成品麥芽麥汁濁度，其結(jié)果如表4所示。由表4可知，采用不同發(fā)芽工藝進(jìn)行制麥所得成品麥芽麥汁濁度不同，利用降溫發(fā)芽方式所制出的成品麥芽麥汁濁度最低，說明采用降溫發(fā)芽方式能夠有效降低成品麥芽麥汁濁度。由于降溫工藝開始溫度相對較高，乳酸菌大量生長，并且抑制了霉菌的生長，發(fā)芽后期由于溫度下降，霉菌生長較慢，整個發(fā)芽過程霉菌均受到了一定的抑制，從而減少了霉菌對麥芽的影響，使得麥汁濁度降低。

表4 發(fā)芽工藝對成品麥芽麥汁濁度的影響Tab.4 The effects of germination technology on turbidity of wort of malt

2.6 乳酸菌對成品麥芽品質(zhì)的改進(jìn)

通過研究獲得最佳乳酸菌制麥工藝：浸麥采用浸4斷18浸5斷3，第一次浸麥時接種乳酸菌105個/g絕干大麥，提高浸麥溫度為20 ℃，發(fā)芽采用降溫發(fā)芽方式，干燥采用普通制麥方法。考察乳酸菌制麥的綜合指標(biāo)，結(jié)果如表5所示。由表5可知，乳酸菌麥芽中的很多指標(biāo)均發(fā)生明顯的改變。乳酸菌麥芽麥汁濁度有明顯的下降，延緩了酵母的退化；總酸含量的增加，一定程度上增強(qiáng)啤酒膠體的緩沖性能；浸出率的提高說明乳酸菌麥芽溶解性的提高，增加原料的利用率；β-葡聚糖質(zhì)量濃度和黏度的降低有利于麥汁的過濾；庫值和α-氨基氮質(zhì)量濃度的提高說明乳酸菌麥芽的蛋白質(zhì)得到更充分的溶解，提高生物穩(wěn)定性，也為啤酒釀造中的酵母提供了豐富的氮源，以上說明乳酸菌對麥芽溶解有一定的積極作用。乳酸菌麥芽中的很多指標(biāo)有明顯改善是由于乳酸菌產(chǎn)生一定量的乳酸能夠提高酶活力，加快蛋白質(zhì)和細(xì)胞壁葡聚糖的降解，從而提高了大麥的溶解性。

表5 不同制麥工藝對成品麥芽品質(zhì)的影響Tab.5 The effect of different malting processing on malt quality

3 結(jié)論

從麥芽表面分離及篩選得到的乳酸菌S32-3，根據(jù)其表型特征和生理生化特征，初步鑒定為植物乳酸菌。以S32-3為接種乳酸菌，對大麥進(jìn)行制麥實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)證明最適接種量為105個/g絕干大麥，最適接種時間為第一次浸麥開始，提高浸麥溫度為20 ℃，浸麥工藝為浸4斷18浸5斷3，發(fā)芽工藝采用降溫發(fā)芽，能夠明顯降低成品麥芽麥汁濁度。乳酸菌麥芽的許多指標(biāo)明顯優(yōu)于普通麥芽，對于釀造有一定的積極作用。