使用快速黏度分析儀(RVA)預(yù)測(cè)大麥預(yù)發(fā)芽損傷及其影響因素*

何敏，董建軍，陸健，林艷，張志軍

1(江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無錫，214122)2(江南大學(xué)生物工程學(xué)院，江蘇 無錫，214122)3(青島啤酒股份有限公司科研中心，山東 青島，266061)

使用快速黏度分析儀(RVA)預(yù)測(cè)大麥預(yù)發(fā)芽損傷及其影響因素*

何敏1，2，董建軍2，3，陸健1，2，林艷3，張志軍3

1(江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無錫，214122)2(江南大學(xué)生物工程學(xué)院，江蘇 無錫，214122)3(青島啤酒股份有限公司科研中心，山東 青島，266061)

使用快速黏度分析儀(rapid visco-analyzer，RVA)測(cè)定大麥的黏度并通過其特征值可以預(yù)測(cè)大麥預(yù)發(fā)芽程度，目前尚無統(tǒng)一的EBC、ASBC標(biāo)準(zhǔn)方法。大麥水分、品種特異性、粉碎粒度等因素在一定程度上影響此方法檢測(cè)結(jié)果。文中建立了一種RVA檢測(cè)方法，并分析了不同因素對(duì)其特征值的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，品種初始質(zhì)量、粉碎粒度對(duì)大麥RVA值影響較大，水分影響較小。RVA對(duì)大麥預(yù)發(fā)芽程度的預(yù)測(cè)相關(guān)性顯著，可作為一種快速、靈敏、簡(jiǎn)便的方法，預(yù)測(cè)大麥預(yù)發(fā)芽損傷。

大麥，使用快速黏度分析儀(RVA)，影響因素，預(yù)發(fā)芽，預(yù)測(cè)

用于制麥的啤酒大麥，必須表現(xiàn)出較高的發(fā)芽能力，并在長期的運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中保持高的活力，其5 d發(fā)芽率(GE)必須保持在95%以上。氣候變化的極端和不確定性，以及大麥?zhǔn)斋@季節(jié)時(shí)遭遇雨季或田地較長時(shí)間處于潮濕環(huán)境，大麥就會(huì)表現(xiàn)出一定程度的預(yù)發(fā)芽，這種預(yù)發(fā)芽肉眼無法識(shí)別，發(fā)芽率亦維持原水平，而經(jīng)過后期處理、儲(chǔ)存，特別是遇到高溫高濕，發(fā)芽率就會(huì)很快的下降，造成不可挽回的損失。因此需要建立一種快速靈敏預(yù)測(cè)大麥預(yù)發(fā)芽程度的方法，合理安排生產(chǎn)，盡快制成麥芽，避免損失。

大麥預(yù)發(fā)芽最顯著的特征就是其內(nèi)α-淀粉酶活性增加，目前有很多測(cè)量方法，如熒光法 (fluorescein dibutyrate，F(xiàn)DB)［1］、去皮法 (pearling method)［1－2］、降落值法(falling number method，F(xiàn)N 值)、染色法［3］等。Hocking等人對(duì)攪拌值法和降落值法進(jìn)行了國際實(shí)驗(yàn)室比對(duì)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)兩種方法的平均結(jié)果之間有高度的相關(guān)性(r=0.99)。攪拌值(stirring number，SN)測(cè)試的工作原理與降落值(FV)測(cè)試相同。將水/面粉懸浮物混勻并迅速加熱使淀粉糊化，淀粉顆粒溶脹使黏度增加，并使內(nèi)源性的α-淀粉酶得以接觸到淀粉分子。α-淀粉酶是一種內(nèi)源性的酶，它能破壞淀粉分子內(nèi)的1，4-葡萄糖苷鍵，縮短鏈的長度，使淀粉液化。淀粉酶的數(shù)量在萌發(fā)過程中迅速增加。因此，發(fā)芽損傷試樣的熟化黏度遠(yuǎn)低于正常試樣。但是通過測(cè)定α-淀粉酶活力測(cè)量發(fā)芽比較費(fèi)力且不適于大規(guī)模的樣品分析［4］。而通過RVA則可測(cè)量此種黏度損失，RVA值越高說明大麥內(nèi)α-淀粉酶活性越低，反之越高［1－5］。謝黎虹、陳能等同樣將 Brabender方法與RVA方法就大米的糊化做過比較，發(fā)現(xiàn)二者原理、檢測(cè)內(nèi)容相似，但RVA所用時(shí)間很少且用量少(12.5 min，3.0g左右)，而 Brabender方法用量就很大(1.5 h，40.0 g左右)，且除糊化溫度，二者的其他特征值相關(guān)性非常好［6］。

快速黏度分析儀(rapid visco-analyzer)是一種連續(xù)記錄式旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，具有加熱、冷卻和可改變剪切力的能力。由于它能以可控制的方式迅速加熱并冷卻試樣，因此特別適用于測(cè)試淀粉質(zhì)產(chǎn)品?？赏ㄟ^測(cè)定大麥的RVA值，從而判斷其預(yù)發(fā)芽損傷程度，RVA法已經(jīng)成功通過國際實(shí)驗(yàn)室比對(duì)試驗(yàn)而被美國谷物化學(xué)家協(xié)會(huì)、國際谷化協(xié)會(huì)和澳大利亞皇家化學(xué)會(huì)分別批準(zhǔn)作為標(biāo)準(zhǔn)方法［7－9］。此方法在國內(nèi)還未大規(guī)模推廣使用，國內(nèi)已有很多文獻(xiàn)報(bào)道關(guān)于不同的因素對(duì)大米、小麥等的RVA影響，關(guān)于其對(duì)大麥預(yù)發(fā)芽的影響還未見報(bào)道。

1 材料和方法

1.1 材料及處理

儲(chǔ)存實(shí)驗(yàn):選取加麥、澳麥、法麥、國麥等品種若干，進(jìn)行除雜分級(jí)，分裝，儲(chǔ)存于人工氣候箱中。

1.2 方法

圖1是典型的RVA糊化曲線，A為3 min程序:50℃快速升溫至95℃并保持，測(cè)量的是SN(stirring number)值;B為13 min程序:50℃保持1 min，以12℃/min上升到95℃(3.75 min)，95℃保持2.5 min，以后下降到 50℃(3.75 min)，50℃ 保持1.4 min)。其中峰值黏度(peak viscosity，PV)顯示了淀粉或混合物結(jié)合水的能力。它與最終產(chǎn)品的質(zhì)量有關(guān)，可作為一個(gè)指標(biāo)來說明混合熟化機(jī)的黏性負(fù)載。最終黏度(final viscosity，F(xiàn)V)是在定義某種試樣的品質(zhì)時(shí)最常用的參數(shù)，因?yàn)樗砻髁宋锪显谑旎⒗鋮s后形成黏糊或凝膠的能力。SN值與最終黏度之間有非常好的相關(guān)性

分別選取加麥、法麥樣品若干，分級(jí)除雜，儲(chǔ)存于人工氣候箱中，每隔1天測(cè)其SN值，結(jié)果如表1所示。

圖1 RVA糊化曲線圖(A:3 min程序，B:13 min程序)

2 結(jié)論與分析

2.1 RVA重復(fù)性與再現(xiàn)性

表1 各樣品每天的RVA變化

選取加麥、法麥、澳麥等樣品，每樣3份，由來自不同實(shí)驗(yàn)室的人員進(jìn)行測(cè)量，每份重復(fù)測(cè)量5次，結(jié)果見表2。

由表2可見，RVA儀器的再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)偏差在10%以內(nèi)，再現(xiàn)性良好，重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)偏差大部分在10%左右，重復(fù)性良好。在實(shí)驗(yàn)中，由于所需要的樣品量很少(4g左右)，為確保結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)盡可能混勻樣品(五分法或四分法均可)，增加取樣點(diǎn)，多次測(cè)量(3～5次)，取其平均值，盡量做到減小誤差。

表2 各樣品RVA的重復(fù)性變化

2.2 特征值的影響因素

2.2.1 水分對(duì)大麥RVA特征值的影響

不然他可以把她留在身邊?！疤貏?wù)不分家”，不是有這句話？況且她不過是個(gè)學(xué)生。他們那伙人里只有一個(gè)重慶特務(wù)，給他逃走了，是此役唯一的缺憾。大概是在平安戲院看了一半戲出來，行刺失風(fēng)后再回戲院，封鎖的時(shí)候查起來有票根，混過了關(guān)。跟他一塊等著下手的一個(gè)小子看見他掏香煙掏出票根來，仍舊收好。預(yù)先講好了，接應(yīng)的車子不要管他，想必總是一個(gè)人溜回電影院了。那些渾小子經(jīng)不起訊問，吃了點(diǎn)苦頭全都說了。

選取大麥若干，分別用旋風(fēng)磨粉碎，選取不同的水分(9%、10%、11%、12%)，測(cè)其 SN值，測(cè)量結(jié)果見表3。

表3 不同樣品不同水分的RVA變化

由表3可以看出，水分對(duì)大麥的影響標(biāo)準(zhǔn)偏差均在10以內(nèi)，隨著大麥水分的增加，RVA稍有增加(水分越高則樣品添加量越大)，但總的來說水分的變化對(duì)大麥RVA的影響不大。若在采購時(shí)可考慮省去測(cè)量水分這一步，因?yàn)椴捎脟鴺?biāo)法測(cè)量水分需要耗時(shí)3.5 h，為快速得到結(jié)果，可將水分設(shè)置在平均值，其結(jié)果與真實(shí)值之間差別亦不大。

2.2.2 大麥粉碎粒度對(duì)RVA特征值的影響

選取5種澳麥，分別用EBC(直徑為1 mm)和旋風(fēng)磨(型號(hào):Tecator CYCLOTEC 1093 Sample Mile，直徑0.1mm)粉碎，取樣，所有水分設(shè)置成11%，測(cè)其RVA值，結(jié)果見表4。

表4 分別用兩種磨粉碎測(cè)得不同樣品的RVA特征值

由表4可以看出，粉碎粒度對(duì)結(jié)果影響很大，旋風(fēng)磨磨出的大麥更細(xì)，黏度更大，文中所有實(shí)驗(yàn)均使用旋風(fēng)磨進(jìn)行粉碎，而且其測(cè)量結(jié)果更加穩(wěn)定，更能代表大麥的RVA水平。

2.2.3 不同初始質(zhì)量大麥RVA特征值的變化

分別選取不同年份不同質(zhì)量的Metcalfe大麥，2010年以及之前的樣品隔月測(cè)1次，2011年新到的樣取自不同的倉，分別測(cè)量，結(jié)果如表5。

表5 同種大麥不同質(zhì)量SN值的變化

由表5可知，同一種大麥，其常規(guī)指標(biāo)差別并不大，但由于在收獲期或儲(chǔ)存期受到不同程度的預(yù)發(fā)芽損傷，其RVA變化很大，其中M-1102為2011年新到品種，但由于2010年加拿大普遍雨水過多，導(dǎo)致大麥在田間發(fā)生了不同程度的預(yù)發(fā)芽?？梢钥闯?，RVA可以對(duì)大麥預(yù)發(fā)芽程度做出靈敏的判斷。

2.2.4 不同品種大麥RVA特征值的變化

選取加麥、法麥、澳麥和國麥各不同品種若干，分別多次測(cè)量其RVA值，結(jié)果見表6。

表6 不同地區(qū)不同大麥品種其SN值變化

由表6可知，大麥品種對(duì)其SN值影響較大，其中法麥的SN值偏高，澳麥的則較低，這與當(dāng)?shù)貧夂驐l件和大麥本身的屬性有關(guān)。大部分地區(qū)正常大麥SN值均在130～150RVU之間。

2.3 RVA值預(yù)測(cè)大麥預(yù)發(fā)芽損傷

通過強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)使大麥預(yù)發(fā)芽，通過控制不同的浸水時(shí)間和通風(fēng)情況從而控制大麥的水分，進(jìn)而設(shè)計(jì)不同預(yù)發(fā)芽程度的大麥，測(cè)其RVA值，結(jié)果如圖3所示。將不同SN值的大麥分類，SN ＞100RVU的樣品為輕微預(yù)發(fā)芽，SN在50～100RVU之間的為中度預(yù)發(fā)芽，低于50RVU的為嚴(yán)重預(yù)發(fā)芽，將樣品儲(chǔ)存于室溫下，按月測(cè)量其發(fā)芽率，結(jié)果見圖4。

圖3 強(qiáng)化預(yù)發(fā)芽實(shí)驗(yàn)得到不同SN 值的大麥樣品( A: Copland，B: Metcalfe)

表7 大麥SN值與發(fā)芽率下降之間的相關(guān)性

2010年由于加拿大普遍雨水較多，大麥在田間預(yù)發(fā)芽嚴(yán)重，新進(jìn)的2011年大麥的SN值都普遍較低，將加麥Metcalfe分裝儲(chǔ)存，定期檢查其發(fā)芽率變化，并與2010年大麥(即2009年收割)的發(fā)芽率變化作比較，已知2009年加拿大雨水較少，大麥田間預(yù)發(fā)芽不常見。結(jié)果如表8所示。

表8 正常大麥與預(yù)發(fā)芽大麥SN值與發(fā)芽率的變化比較(M即表示Metcalfe，后數(shù)字為樣品編號(hào))

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所有樣品剛開始發(fā)芽率并沒有下降且全達(dá)到96%以上，說明剛發(fā)生預(yù)發(fā)芽的樣品發(fā)芽率均正常。預(yù)發(fā)芽程度與RVA有著較高的相關(guān)性。RVA 值越低，說明其 α-淀粉酶活性越大［1－5］，預(yù)發(fā)芽程度越嚴(yán)重，而由后期的儲(chǔ)存跟蹤發(fā)芽率明顯看出RVA值越低的樣品其發(fā)芽率下降越快，RVA大小與發(fā)芽率下降快慢相關(guān)性非常好(r=－0.97)。通過比較正常收割的預(yù)發(fā)芽大麥和正常大麥的發(fā)芽率變化也可看出，SN值低的樣品其發(fā)芽率變化較快，二者之間相關(guān)性為r=－0.91。不過正常收割形成的預(yù)發(fā)芽大麥比實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)化預(yù)發(fā)芽得到的樣品發(fā)芽率下降變慢，收割過后的干燥儲(chǔ)存一定程度上可以減慢發(fā)芽率下降的速度。這可以給采購商或工廠提供直接的依據(jù)，謹(jǐn)慎選擇購買RVA值低的樣品，并且在儲(chǔ)存過程中可提前生產(chǎn)那些RVA值低的大麥或者于較高溫度干燥一下(35～40℃)，或者盡快制成麥芽。對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有非常重要的意義。

3 總結(jié)

采購大麥存在一定的預(yù)發(fā)芽風(fēng)險(xiǎn)，若在投進(jìn)倉庫之前對(duì)大麥預(yù)發(fā)芽程度沒有一定的評(píng)估，在大麥的儲(chǔ)存期間發(fā)芽力的損失通常是S形的(一般是負(fù)積累，如突然降低)，儲(chǔ)存一段時(shí)間后，發(fā)芽力突然降低，儲(chǔ)存過程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)o法確定發(fā)芽力不可接受的損失。這就需要對(duì)大麥的預(yù)發(fā)芽確切掌控，本文研究顯示RVA可側(cè)面反映大麥預(yù)發(fā)芽程度，且通過RVA的高低可估計(jì)大麥發(fā)芽率降低的速度，RVA越小則說明其內(nèi)酶活越強(qiáng)，則發(fā)芽率降低越快。因此，我們用RVA值來預(yù)測(cè)哪些大麥的發(fā)芽率會(huì)降低，然后盡快將其制成麥芽，或者通過降溫或干燥的手段來延長儲(chǔ)存期。RVA高低與樣品的儲(chǔ)存條件和儲(chǔ)存期加拿大谷物協(xié)會(huì)曾給出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)［10］，而且國外的研究也有很多的標(biāo)準(zhǔn)［5－11］。本文根據(jù)大麥的預(yù)發(fā)芽程度，初步將RVA值分成4類標(biāo)準(zhǔn):A:SN值＜50RVU(嚴(yán)重預(yù)發(fā)芽)B:RVA SN值在50～100RVU(稍嚴(yán)重預(yù)發(fā)芽);C:RVA-SN在100～140 RVU(輕微預(yù)發(fā)芽);D:RVA-SN在140RVU以上(正常樣品)。RVA與樣品的差異性變化很大，所以工廠最好應(yīng)建立每種大麥相應(yīng)的RVA標(biāo)準(zhǔn)，便于采購和生產(chǎn)使用。對(duì)于儲(chǔ)存的大麥，RVA低的大麥應(yīng)盡早使用。

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Study on Influencing Factors of RVA to Predict the Sprout Damage of Malting Barley

He Min12，Dong Jian-jun23*，Lu Jian1，2，Lin Yan3，Zhang Zhi-jun3
1(The Key Laboratory of Industrial Biotechnology，Ministry of Education，School of Biotechnology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)2(School of Biotechnology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)3(Research Center of Tsingtao Brewery Co.，Ltd.，Qingdao 266061，China)

RVA(Rapid visco-analyzer)can be used to detect the visco of malting barley to predict the sprout damage of malting barley according to the characteristic.However，there are no uniform EBC or ASBC standards of this method up to now.Moisture，varieties specificity，smash size and so on can affect the results of this method.In the study we created a method of RVA，and analyze the effects of these factors to RVA，The results showed that the initial mass and smash size of barley are two significant factor to the RVA value of barley，while the effects of moisture is less important.The level of sprout damage of malting barley had a remarkable correlation with RVA.We can use this fast，sensitive and convenient method to predict the sprout damages of malting barley.

malting barley，RVA，influencing factors，sprout damage，prediction

碩士(董建軍為通訊作者，e-mail:dongjj@Tsingtao.com.cn
*江南大學(xué)和青島啤酒科研中心聯(lián)合培養(yǎng)項(xiàng)目。

2011－08－05，改回日期:2011－11－03