啤酒生产过程中淀粉酶系变化动态、淀粉酶系及蛋白酶系对糖化产物影响的研究

摘要

本文以青岛啤酒麦芽厂大麦和麦芽为对象，对大麦制麦过程中α-淀粉酶，β-淀粉酶和极限糊精酶的变化动态进行研究，考察了三种淀粉酶的分泌规律。并且对糖化过程中淀粉酶系、蛋白酶系对糖化产物的影响进行了研究。该研究不仅为筛选和制备高品质麦芽以提高啤酒质量提供一定的理论依据，而且为糖化过程中更好的控制发酵度和蛋白水解度提供理论指导。
　　 通过对大麦制麦过程中淀粉酶系的研究发现，麦芽淀粉酶活力受来源影响较大，三种淀粉酶在大麦中所占比例不同且一般为：β-淀粉酶>α-淀粉酶>极限糊精酶。因此，总淀粉酶的变化主要受β-淀粉酶活力的影响。β-淀粉酶在原料、浸麦阶段及发芽初期有较高的酶活，在浸麦后期酶活有一定的降低。而α-淀粉酶和极限糊精酶活性在原料、浸麦阶段及发芽初期很低，主要在大麦发芽阶段形成。大麦α-淀粉酶的耐热性很好，而β-淀粉酶和极限糊精酶的热稳定性较差。
　　 研究麦芽中淀粉酶系对可发酵性糖的影响，首先考察了α-淀粉酶和β-淀粉酶对淀粉分解的影响，发现在淀粉分解过程中α-淀粉酶和β-淀粉酶相互弥补。在此基础上，进一步研究了α-淀粉酶、β-淀粉酶和极限糊精酶对淀粉分解的影响，发现对于一定比例的α-淀粉酶和β-淀粉酶，极限糊精酶的加入可以显著提高淀粉的降解。并且以淀粉转化为可发酵性糖的比例为指标，应用SAS软件分析得出回归方程：
　　 Y2=51.18+0.85X1-1.06X2+6.17X3+1.34X12+0.017X1X2-0.97X1X3+1.91X22-0.53X2X3-0.43X32式中：Y2=转化为可发酵性糖的淀粉比例(％)；
　　 X1=lg(α-淀粉酶酶活力单位)：
　　 X2=lg(β-淀粉酶酶活力单位)；
　　 X3=lg(极限糊精酶酶活力单位)。
　　 在研究麦芽中蛋白酶系对蛋白质水解度的影响时，首先应用添加特异性蛋白酶抑制剂的方法测定了麦芽中金属蛋白酶，丝氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶和半胱氨酸蛋白酶的酶活。研究发现，四种蛋白酶抑制剂的作用浓度分别为：EDTA20mmol/L，PMSF5mmol/L，抑肽素5umol/L，碘乙酰胺2mmol/L。不同品种麦芽中总蛋白酶的酶活力相差不大，但是各类蛋白酶酶活力大小不尽相同。
　　 其次，对发芽过程中各类蛋白酶变化情况的研究得出，随着发芽天数的增加总蛋白酶、丝氨酸蛋白酶、金属蛋白酶和半胱氨酸蛋白酶的酶活力均先增加后下降，但酶活达到最大值的天数不同。天冬氨酸蛋白酶酶活随着发芽天数的增加变化不大，只在第九天略有增加。
　　 最后，在大麦自身蛋白酶的基础上，通过外加木瓜蛋白酶和调节糖化工艺条件的方法进一步研究蛋白酶系对蛋白质水解度的影响。通过单因素实验和Box-Behnken组合实验，应用SAS软件分析得到回归方程及稳定点：酶添加量为139.4U/g，蛋白休止时间56.78min，蛋白休止温度49.28℃。Y=18.36-0.00146X1+0.019X2-0.44X3-0.000051X12+0.000058X1X2+0.000249X1X3-0.000269X22+0.000067X2X3+0.004083X32式中：Y=蛋白质水解度(％)；
　　 X1=木瓜蛋白酶添加量(U/g)；
　　 X2=蛋白休止时间(min)；
　　 X3=蛋白休止温度(℃)。