糖化程过中麦糟的研究和分析

1糖化程过中麦糟的研究和分析郑翔鹏（福建省燕京惠泉啤酒股份有限公司，362100）摘要：通过对麦糟的定性老化淀粉的分析、外观分析以及定量碘值分析，找出麦糟有关指标的变化情况以及在生产过程中控制的范围，同时研究了麦糟与麦汁碘值之间的关系，表针了两者之间存在的关系，为生产过程的控制起到指导的作用。关键词：麦糟；麦汁；碘值；老化淀粉前言利用麦芽所含的各种水解酶，在适宜的条件（温度、PH值、时间等）下，将麦芽辅助原料中的不溶性高分子物质（淀粉、蛋白质、半纤维素及其中间分解产物等），逐步分解为可溶性的低分子物质，这个分解过程称为糖化。糖化中最主要的任务是淀粉的分解，通过α-淀粉酶、β-淀粉酶、R酶、界限糊精酶、α-葡萄糖苷酶和麦芽糖酶等的作用，把淀粉不断降解为麦芽糖、麦芽三糖、葡萄糖等以及低分子糊精。麦芽淀粉在化学结构上分为两种，直链淀粉占麦芽总淀粉的含量的17%~24%，系由60~2000个葡萄糖残基形成α-1，4健链连接的螺旋形不分支长链，其相对分子量波动在1万~50万之间，易溶于水，直链淀粉遇碘液，碘从螺旋形中通过，与直链淀粉之间构成吸附化合物呈蓝色反应，其中呈色反应与其葡萄糖残基的聚合度有关（见表1）；支链淀粉占麦芽总淀粉的含量的76%~83%，其相对分子量在100万~600万之间，需加热才能溶解，支链淀粉遇到碘液，碘只能与支点外部的20几个葡萄糖基结合，故呈红到紫红色反应。在生产与实验室的分析检测中，通常对麦汁糖份组成的分析以及碘试分析来判断淀粉的分解情况，通常状况下，其反应是属正常现象。表1链长（葡萄糖残基数）螺旋数呈色反应45以上8蓝407蓝紫366紫315红122浅红9以下1.5无色但是，对于麦糟的分析往往给于忽略，很多企业由于生产实行全自动化控制，麦糟在经沉淀洗糟完后直接排放到麦糟回收厂。麦糟的组成直接取解于原料的组成、粉碎方法和粉碎度以及糖化方法，麦糟中含有未分解的小颗粒淀粉、分解不完全的胚乳细胞壁物质和蛋白质，假如这些物质含量过大，将构成了一种细腻的粘性沉淀物质，它们充斥麦糟中，将严重地影响麦层的渗透性，影响麦汁过滤的速度，也影响原料的消耗和成品酒的稳定性。一般来讲，麦糟的产率随麦芽谷皮含量、辅料添加比例和粉碎方式不同而有较大的出入，每吨麦芽可产麦糟1.8~2.0立方米，每吨辅料可产糟0.3~0.4立方米，从麦糟的组成我们可以判断糖化过程的各参数的执行的情况，同时，对麦糟中的老化淀粉的分析可进一步的完善糖化的工艺参数和对在原料选择上的优化。本文对糖化过程中麦糟的一些指标进行定性定量分析，其中选择优化可行的化学分析方法，利用数学统计表明差异性，最终达到指导生产过程控制的目的。一、实验方法介绍在本研究中引入定量碘值检测方法，应用于麦汁、糊化醪、麦糟、啤酒。其检测的原理是在经处理的样品中加入酒精，淀粉或高分子糊精会在酒精的作用下沉淀下来，经离心分离后，重新溶解于磷酸盐缓冲溶液中，加入碘液，根据显红糊精和淀粉的分子量和支链度的不同而形成由红到蓝的颜色，通过分2光光度计测定相应的吸光度，以差值表示碘值的大小。1、仪器离心机、离心管、震荡器、移液管、加样管、分光光度计、比色皿（3、4cm）、玻璃搅拌棒2、试剂95%酒精、0.02M碘液、磷酸缓冲溶液3、步骤取10.0（8.0）ml经处理的样品于离心管中，加入40.0（32）ml的酒精，机械震荡10分钟，后离心5分钟，保留离心的沉淀物，倒去上清夜，加入20.0ml的缓冲溶液，再离心后取2.0ml的上清液加8.0ml的缓冲液于比色皿中，以缓冲液为参比在578nm下测定吸光度，即E2；同时E1为空白样，E3为样品处理后加碘液的测定值，（具体说明略）。4、公式△E=（E3—E2—0.952E1）×5根据公式计算的碘值判断各样品情况。二、麦糟处理分析对于麦糟的处理分析中，我们引入麦糟中老化淀粉的分析和研究，取一定量的麦糟在酸碱的作用下，通过盐析的作用迫害麦糟中淀粉系统，通过碘试法定性的判断颜色情况来分析是否存在着老化淀粉，再通过定量碘值的方法分析处理完的麦糟醪液的碘值进一步判断老化淀粉的情况；其中加入麦糟外观分析以判断粉碎情况。1、麦糟外观分析取同种品种不同批次的麦糟20批，称取定量的麦糟，观察粉碎情况，具体的分析如下表2所示。表2麦糟情况分析批次麦糟情况1#少量未粉碎的整粒麦芽，少量未溶解好的胚乳，谷皮层适中，醪液糟适中2#谷皮层较多，少量未溶解好的胚乳，醪液糟适中3#有些未粉碎的麦芽，胚乳较多，醪液糟适中4#谷皮层较多，少量未溶解好的胚乳，醪液糟适中，少量黑色颗粒物质（经鉴别为杂质）5#粉碎正常，谷皮层适中6#粉碎正常，谷皮层适中，醪液糟适中7#较多小粒未粉碎的麦芽颗粒，醪液糟适中8#粉碎正常，谷皮层适中9#粉碎正常，谷皮层适中，醪液糟适中10#粉碎正常，谷皮层适中，醪液糟适中11#少量未粉碎的整粒麦芽，少量未溶解好的胚乳，谷皮层适中，醪液糟适中12#少量未粉碎的整粒麦芽，少量未溶解好的胚乳，谷皮层适中，醪液糟适中13#有些未粉碎的麦芽，胚乳较多，醪液糟适中14#谷皮层较多，少量未溶解好的胚乳，醪液糟适中15#粉碎正常，谷皮层适中16#粉碎正常，谷皮层适中，醪液糟适中17#粉碎正常，谷皮层适中，醪液糟适中18#谷皮层较多，少量未溶解好的胚乳，醪液糟适中19#粉碎正常，谷皮层适中，醪液糟适中20#粉碎正常，谷皮层适中，醪液糟适中通过对上不同批次的麦糟外观情况分析可见，大部分是粉碎正常，针对麦芽颗粒度大小问题，可以3与麦芽供应商协调以优化，其中，在适当过程中调节粉碎度，使粉碎更为均匀，也可在糖化过程中添加一定量的酶试剂以改善麦芽的分解情况，同时提高得率。2、麦糟中老化淀粉定性分析在酸碱的作用下使细胞壁破裂，通过碘试定性分析残留的老化淀粉情况，以判断糖化的分解程度和生产中的得率问题。依上方法取不同批次的麦糟20批进行分析，具体结果如下说明。表3麦糟老化淀粉分析批次麦糟颜色变化情况备注1#介于紫红之间胚乳较多2#蓝紫颜色偏多，红颜色较少有些颗粒麦芽3#紫红色之间---4#紫红、红、浅红之间----5#以紫红为主，略带些蓝紫有些胚乳6#略带些紫色，以红色为主----7#蓝紫颜色偏多，红颜色较少少许颗粒麦芽8#紫红色之间---9#紫红、红、浅红之间----10#紫红色之间---11#略带些紫色，以红色为主---12#以紫红为主，略带些蓝紫有些胚乳13#略带紫红色----14#蓝紫颜色偏多，红颜色较少少许颗粒麦芽15#紫红、红、浅红之间---16#紫红色之间---17#略带些紫色，以红色为主---18#以紫红为主，略带些蓝紫有些胚乳19#紫红、红、浅红之间----20#略带些紫色，以红色为主---为了进一步说明问题，我们运用数学统计方法分析100批次麦糟的老化淀粉碘试验结果，统计点为：蓝紫~紫、紫~红色、蓝紫~紫~红色、紫红~红~浅红、红~浅红，具体的结果如下面积法图表示。图1麦糟老化淀粉分析统计紫~红色27%蓝紫~紫~红色27%紫红~红~浅红34%红~浅红7%蓝紫~紫5%图2麦糟碘值分析统计2~322%3~448%2＞3%5＜7%4~520%通过上图1的分析可见，由于在糖化过程中麦芽质量的不均匀性以及粉碎的不均匀性，造成了麦糟4的差异性，在麦糟老化淀粉的分析上，颜色介于紫~红色~浅红与紫~红色占了61%，加上红~浅红色段的7%，总共68%，也就是说只有68%左右的麦糟在老化淀粉上残留较少，糖化较完全，而剩下的32%糖化较不完全，或说使用率较低。因此，对于麦糟老化淀粉的定性分析在一定程度上可以对生产过程中的糖化程度、粉碎情况等进行一定程度上的分析与考核。3、麦糟定量碘值分析麦糟的定量分析是建立在定性分析的基础上，对经中和的后麦糟乳液进行处理后依碘值方法测定，其中我们随机分析了100批次麦糟的情况，根据检测的结果以及麦糟外观情况，我们把碘值分为几个分段进行讨论分析，碘值为2＞，2~3，3~4，4~5，5＜，具体统计如图2说明。由上图2分析统计结果可见，麦糟的碘值在3~4之间占了48%，而碘值大于4的占了27%，碘值小于3的占了25%。根据我们的经验以及其他一些参数条件，认为：麦糟的碘值在3~4之间表示糖化较完全（相对于麦糟的浸出情况），碘值小于3的表示糖化程度好，麦糟的碘值在4~5之间的表示糖化较不完全，而麦糟的碘值大于5的表示糖化不好。通过上的分析表明了在实际生产过程中的控制均匀性和稳定性只有80%左右。因此根据麦糟的碘值的具体情况，我们可以判断糖化过程的完全度情况，从而达到指导生产与优化工艺参数、稳定控制的目的，其中具体的参数说明略。三、麦糟碘值与麦汁碘值之间的关系分析麦糟中存在着些粗蛋白、脂肪、纤维素与一些灰分成分，这些物质在一定程度上表针了麦糟与糖化参数的关系，其中与麦汁碘值之间的关系在一定程度上说明了同个问题，麦汁碘值定量的反应了糖化的程度（碘值＜0.3表示糖化完全，麦糟碘值定量的反应了糖化残留的程度。下面我们分析统计了100批次的麦汁和相应的麦糟的碘值情况，找出相应的关系。图3麦汁与麦糟碘值的关系00.050.10.150.20.250.30.350.41234567891011121314151617181920组合麦汁碘值00.511.522.533.544.55麦糟碘值麦汁碘值麦糟碘值备注：图3的各点表示5个批次的组合。从上图3可见，麦汁碘值与麦糟碘值图象相符合，图中麦汁碘值最小为0.06，相对应麦糟的碘值是2.48，也是该分析组中麦糟的最小碘值，在较大的麦汁碘值以及相应麦糟碘值分析中（麦汁麦糟碘值组0.35：4.52；0.34：3.97；）也大体体现相应的关系，而其他分析组在数值上大体也体现麦汁碘值与麦糟碘值的正比关系，其中在图中出现的差异点是实验或生产工艺参数差异性而引起的。麦汁碘值的分析可在一定程度上对生产过程出现的异常进行防范，如在发酵液中补加淀粉分解酶等，有关具体的分析已有很多文献阐述过，这里不在加以说明。5四、其他因素对于麦糟中其他因素的分析，如麦糟碘值与啤酒碘值的关系、麦糟老化淀粉的详细分解等等，这里就不加以一一的详细说明。结束语麦糟作为一种在啤酒生产中最大量的废弃物，对其的研究在一定程度上能对生产过程中中的一些参数控制起到很好的表征作用，同时其有很高的营养价值，可以通过一定的处理后作为高蛋白饲料，这是外话了。总之，对于麦糟的研究不止上阐述中所涉及的问题，还有其他的一些项目，如蛋白成分、糟皮成分等等，通过对研究麦糟有关指标研究，达到均匀有效的控制生产的一些参数，为稳定产品的质量提供定性定量的指标。参考材料1、啤酒工业手册2、酿造酒工艺学3、内参