小麦芽及麦芽糖化过程中蛋白酶的研究

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我国是啤酒消费大国,随着人民生活水平的提高及消费意识的变化,人们对于啤酒的需要不再仅仅表现在数量上,对啤酒的质量及多样性也提出了更高的要求。小麦啤酒色度较淡,口味清爽、风味纯正独特,因而受到越来越多消费者的欢迎,具有广阔的发展前景。在酿造过程中,促进麦芽内贮藏蛋白质的溶解为一项重要的工作。籽粒中贮藏蛋白质降解主要发生在制麦阶段,糖化过程尽管时间很短,但该阶段对蛋白质的贡献占到整个蛋白质降解的三分之一。作为对蛋白质降解负责的蛋白酶,研究其在酿造过程的变化间接反映蛋白质降解情况。本文以小麦、大麦为原料,从制麦芽到麦芽糖化阶段,测定发芽前后大麦、小麦理化指标及蛋白酶情况。以成品麦芽为对象分析不同小麦库值蛋白质降解酶与蛋白质组分及麦芽理化指标,测定蛋白质休止条件对蛋白酶及理化指标的影响。实验结果如下:1分析小麦芽蛋白质组分、降解酶及麦芽基本指标发现:随着库值的增加,小麦内肽酶活力与清蛋白及浸出物呈显著正相关性(r=0.732、0.727),与醇溶蛋白呈现显著负相关性(r=-0.734)。氨肽酶与内肽酶、球蛋白呈显著正相关性(r=0.735、0.764),说明在蛋白质降解过程中,内肽酶与氨肽酶共同起作用,氨肽酶可能作用于球蛋白。小麦芽库值与色度、浸出物、FAN、在极显著正相关性(r=0.971、0.880、0.915、0.964),与浊度存在显著正相关(r=0.714)。2小麦蛋白酶活力主要在发芽阶段形成,发芽促进了蛋白酶的快速产生。从浸麦结束到4d内,随时间延长内肽酶活不断升高,4d测定的酶活值达到一个最高值,此后测定酶活随时间延长下降。整个发芽阶段,随着时间的延长,氨肽酶持续增加。不同小麦品种之间内肽酶变化趋势基本相同,氨肽酶相差较大。3按蛋白酶酶催化位点可将蛋白酶分为天冬氨酸类蛋白酶、半胱氨酸类蛋白酶、金属类蛋白酶及丝氨酸类蛋白酶。比较小麦芽及大麦芽中各类蛋白酶在不同pH(4.7~6.8)下发现,两者变化趋势一致。随着pH上升,小麦芽与大麦芽半胱氨酸类蛋白酶在pH5.0呈现最大酶活随后降低,金属类蛋白酶、丝氨酸类蛋白酶占总酶活的比例逐渐增加,天冬氨酸类蛋白酶占总酶活比例持续降低。大麦芽天冬氨酸类蛋白酶酶活及占总酶活的比例低于小麦芽,随着pH的增加,大麦芽天冬氨酸类蛋白酶比小麦芽消失的更快;小麦芽金属类蛋白酶比大麦芽金属类蛋白酶酶活变化幅度大,因此,提高小麦芽金属类蛋白酶比例比提高大麦芽金属类蛋白酶酶活更有潜力。pH增加,小麦芽、大麦芽丝氨酸类蛋白酶所占比例均增加,且两者都需在高的pH下才能显现。4通过控制小麦芽及大麦芽不同蛋白质休止条件(休止温度、休止时间、料水比及糖化用水),对糖化麦汁理化指标及各类蛋白酶进行分析发现,随着温度增加,小麦芽、大麦芽糖化麦汁色度、α-氨基氮及总氮都有所增加。无论小麦芽或者说大麦芽,天冬氨酸类蛋白酶在55℃都没有检测到,大麦半胱氨酸类蛋白酶在45℃最高,而小麦在35℃含量最高,因此,小麦半胱氨酸类蛋白酶活最适温度可能比大麦要低。但是在45℃下观察发现在该温度下,小麦半胱氨酸类蛋白酶所占比例最高。5料水比降低,麦汁色度降低,总酸、浊度增加。这可能是因为料水比降低后,浓醪对于酚类酶具有一定的保护作用。糖化浓度增加,大麦芽汁总蛋白酶活性增加而小麦芽汁总蛋白酶活性降低,大麦芽汁与小麦芽汁金属类蛋白酶活均增加。小麦芽在1:3时半胱氨酸类蛋白酶获得最大酶活,大麦芽在1:2时半胱氨酸类蛋白酶获得最大酶活,因而高浓糖化小麦芽对酶的保护作用低于大麦芽。6随着蛋白质休止时间的延长,色度、pH增加,α-氨基氮、蛋白质含量均在休止时间45min时最大。时间延长,大麦汁与小麦汁天冬氨酸类蛋白酶酶活都降低。改变休止时间,大麦麦汁半胱氨酸类蛋白酶在60min时酶活最高,小麦麦汁半胱氨酸类蛋白酶在30min最高。时间延长,小麦金属蛋白酶所占比例逐渐增加,大麦丝氨酸类蛋白酶所占的比例降低。7糖化用水pH增加,总酸增加,由于麦汁本身具有的缓冲物导致pH并没有大幅度增加。无论大麦汁还是小麦汁,当pH从5.8到6.1时,麦汁指标改变较大,α-氨基氮、浸出物、蛋白质等都有所降低。随着pH的增加,大麦汁与小麦汁各类蛋白酶都有所降低,但其变化趋势不同,pH增加,两者天冬氨酸类蛋白酶、半胱氨酸类蛋白酶所占比例均降低,但天冬氨酸类蛋白酶所占比例下降更快。大麦在pH6.1时并未发现天冬氨酸类蛋白酶活。糖化用水pH增加,大麦汁与小麦汁金属类蛋白酶、丝氨酸类蛋白酶所含比例均有所增加,但是两者含量相差较大。因此,建议小麦芽麦汁制备过程中蛋白质休止阶段料水比适当增加,糖化用水pH定在低于6.1,休止时间45min温度在45℃较有利于小麦芽的蛋白质的溶解。
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