利用乳酸菌制麥降低國產麥芽麥汁濁度

蘇 紅 旭，王 璐，徐 凱，邱 然，趙 長 新，江 國 金

（1.大連工業大學 生物工程學院，遼寧 大連 116034；2.國家糧食儲備局無錫科學研究設計院，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、運輸和儲存的過程中常受到各種微生物的污染［1］，如細菌、絲狀真菌和酵母［2-3］。在整個制麥過程中，霉菌也大量生長。受霉菌污染嚴重的大麥制成的麥芽品質較差，并且用此類麥芽生產得到的麥汁，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，在發酵階段，酵母處于高濁度的麥汁中，極易出現菌種退化；在升壓后酵母數會明顯減少，雙乙酰還原減慢，酒齡延長，對啤酒釀造產生極壞的影響［5-6］。

有些乳酸菌對霉菌孢子萌發或生長有抑制作用［7］，這是由于乳酸菌的代謝過程中產生了大量的乳酸，使霉菌生長環境中的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［9］。本實驗以國產大麥為原料，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行初步研究，同時比較乳酸菌麥芽和普通麥芽在質量上的區別。

1 材料與方法

1.1 材 料

內蒙大麥；MRS 液體培養基；含1%碳酸鈣的MRS固體培養基。

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，德國SEEGER；HACH 2100P便攜式濁度計，美國HACH；DLFU-W23050麥芽標準粉碎機，德國；T6060電熱干燥箱，德國Heraeus；LB8自動糖化器，德國；SD-1色度儀，北京光電設備廠；Delta320PH 計，上海梅特勒-托利多；落球式黏度計，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，北京普析通用。

1.3 菌株的分離、純化

取10g發芽4d的綠麥芽于90mL 麥芽汁液體培養基中，搖勻后進行富集培養，30 ℃厭氧培養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24h。然后從每個平板挑取產生溶鈣圈的單菌落，反復劃線純化。選取革蘭氏陽性、觸酶試驗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，選出產酸量大、菌體濃度高的菌株。用微量發酵管對篩選出的菌株進行生化鑒定，18～72h后觀察并記錄現象。

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℃，使麥粒水分達到42%～45%。取出大麥，進入發芽階段，溫度15 ℃，濕度95%以上，發芽4d 后，進行干燥焙焦。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 麥芽指標測定

β-葡聚糖質量濃度測定：方法見參考文獻［10］。

其他指標測定：庫值、浸出率、黏度等指標測定方法見參考文獻［11］。

2 結果與討論

2.1 菌種的分離、純化及篩選

從麥芽表面分離出菌株28株，經革蘭氏染色鏡檢和接觸酶反應，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液體培養基中產酸量大及菌體濃度高的乳酸菌1株S32-3。

2.2 菌種鑒定結果

表型特征：30 ℃下培養2d，在添加3%碳酸鈣的MRS 固體培養基上生長良好，表面光滑濕潤，有明顯的透明圈。液體培養基中培養一段時間出現渾濁，隨后菌體逐漸沉淀下來，呈現白色。

生理生化特征：菌株S32-3的生理生化特征結果見表1。

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

根據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，當接種量達到105個/g絕干大麥時，麥汁的濁度達到最低值，說明當乳酸菌接種量為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上升趨勢，這是由于乳酸菌數量增加導致乳酸產量大幅增加，從而使麥芽生長環境的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行制麥，分別在第一次浸麥、第二次浸麥、發芽第一天和發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，結果如圖2所示。從圖2中可以看出，接種乳酸菌進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，大麥發芽的均一性受到影響，使部分麥粒溶解不充分，導致麥汁的濁度升高。

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，濁度的測定結果如表3。從表3 中可知，采用不同浸麥方式進行制麥，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，發芽階段采用不同的發芽工藝，測定成品麥芽麥汁濁度，其結果如表4所示。由表4可知，采用不同發芽工藝進行制麥所得成品麥芽麥汁濁度不同，利用降溫發芽方式所制出的成品麥芽麥汁濁度最低，說明采用降溫發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，發芽后期由于溫度下降，霉菌生長較慢，整個發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的改進

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 ℃，發芽采用降溫發芽方式，干燥采用普通制麥方法。考察乳酸菌制麥的綜合指標，結果如表5所示。由表5可知，乳酸菌麥芽中的很多指標均發生明顯的改變。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-氨基氮質量濃度的提高說明乳酸菌麥芽的蛋白質得到更充分的溶解，提高生物穩定性，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有明顯改善是由于乳酸菌產生一定量的乳酸能夠提高酶活力，加快蛋白質和細胞壁葡聚糖的降解，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的影響Tab.5 The effect of different malting processing on malt quality

3 結論

從麥芽表面分離及篩選得到的乳酸菌S32-3，根據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，對大麥進行制麥實驗。實驗證明最適接種量為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，發芽工藝采用降溫發芽，能夠明顯降低成品麥芽麥汁濁度。乳酸菌麥芽的許多指標明顯優于普通麥芽，對于釀造有一定的積極作用。