制取富含β-葡聚糖大麦研磨产品

<正>1 引言 大麦主要用于动物营养和酿酒,而较少用于制造食品。但由于它含有较高β-葡聚糖,其营养生理作用近来已引起人们的强烈兴趣。 据文献报道,在种植的大麦中,β-预聚糖含量达10％,而在野生的大麦中,其含量甚至高达15％。但β-葡聚糖对啤酒生产的过滤过程及动物营养的饲料利用率具有不利的影响,因此,饲用和酿酒用的种植大麦趋向于低含β-葡聚糖的品种,其β-葡聚糖含量约为3％～4％(干基)。 关于富含β-葡聚糖大麦研磨产品的制取以及用于烘焙食品的研究已有许多报道。由于大麦中β-葡聚糖主要存在于胚乳的细胞壁内,并且其分布较为均匀,因此,在制取富含β-葡聚糖的研磨产品时,要对大麦进行特殊的工艺处理。     

大麦的β—葡聚糖和β—葡聚糖酶

大麦籽粒中有半纤维素8～12％,它主要由戊聚糖和β—葡聚糖构成。存在于大麦胚乳淀粉细胞壁物质中,β—葡聚糖占75％,戊聚糖占18～19％,蛋白质占4.5～5.8％。大麦的β—葡聚糖占5～8.5％干物质,它是β—1,4和β—1,3葡聚糖苷直链随机排列(β—1,4糖苷占70％,β—1,3占30％)。它在大麦可以分成水不溶性β—葡聚糖,其平均分子量为MW=10~7道尔顿,主要是胚乳细胞壁组成分,另一类为热水可溶     

浅议大麦和麦芽β-葡聚糖的变化

1大麦的β-葡聚糖 （1-3）（1-4）-β-D-葡聚糖（简称β-葡聚糖）是大麦细胞壁的主要成分，约占胚乳细胞壁的80％-90％。大麦的胚乳是许多由蛋白质联结的胚乳细胞所构成，中间包含大量的淀粉颗粒，这些胚乳细胞壁主要由半纤维素与麦胶物质所组成。半纤维素与麦胶物质占麦粒干物质的10％-11％。半纤维素不溶于水，抗酸力较弱而溶于稀碱溶液，是细胞骨架重要的物质。半纤维素还存在于谷皮中。存在于谷皮和胚乳中的半纤维素成分是有区别的。谷皮半纤维素主要含戊聚糖及少量的β-葡聚糖和糖醛酸；而胚乳半纤维素主要含β-葡聚糖及少量的戊聚糖，但不含糖醛酸。     

β-葡聚糖在啤酒酿造过程中的变化及其影响

β-葡聚糖主要来源于啤酒大麦，它是大麦糊粉层和胚乳细胞壁的重要组成部分。大麦中的β-葡聚糖基本上是由β-1，4萄葡糖苷键和β-1，3键连接的直链状多糖组成的。分子量一般在20，000～40，000，000之间。如果分子量达到106以上，就会对啤酒的黏度产生影响。因此β-葡聚糖含量是啤酒生产中的重要控制指标，尤其是纯生啤酒。另外高浓度啤酒也容易出现β-葡聚糖的沉淀问题。     

β-葡聚糖对啤酒质量的影响

在啤酒生产过程中，β-葡聚糖的释放和分解影响麦汁浸出物的性质、麦汁过滤和啤酒过滤。半纤维素和麦胶物质是构成大麦胚乳细胞壁的重要物质，更进一步地说是戊聚糖和β-葡聚糖构成了大麦胚乳细胞壁。纤维素酶作用底物足葡聚糖、细胞壁、半纤维素。半纤维素酶作用底物是戊聚糖和大麦胶。     

啤酒生产中戊聚糖的测定方法

大麦中的非淀粉质多糖主要由β-葡聚糖和戊聚糖组成，其中大麦胚乳细胞壁的非淀粉质多糖由75％的β-葡聚糖和20％的阿拉伯木聚糖构成。β-葡聚糖对制麦和酿造的影响已得到了啤酒工业的重视，而对戊聚糖的研究却很少。     

β-葡聚糖对啤酒质量的影响

在啤酒生产过程中,β-葡聚糖的释放和分解影响麦汁浸出物的性质、麦汁过滤和啤酒过滤。半纤维素和麦胶物质是构成大麦胚乳细胞壁的重要物质,更进一步可以说是戊聚糖和β-葡聚糖构成了大麦胚乳细胞壁。纤维素酶作用底物萄聚糖、细胞壁、半纤维素。半纤维素酶作用底物戊聚糖和大麦胶。大麦中的β-葡聚糖都是由β-D-葡萄糖通过β-1,4键和β-1,3键连接的直链状多糖,因其分子的不对称性和分子量高,所以表现出高粘度。在发芽过程中,我们曾试图用延长发芽时问的方法来解决大麦中β-葡聚糖含量高的问题,但它导致了啤酒色度高和泡沫稳定性差等问题。现行可用的降低麦芽中β-葡聚糖含量的制麦工艺有:     

不同大麦品种来源β-葡聚糖流变学特性

优化大麦β-葡聚糖提取工艺,在提取料水比1∶10,提取液pH=7,提取温度60℃,提取时间4h条件下,可得纯度为96.89%、分子量为1×106大麦β-葡聚糖;利用凝胶过滤色谱法测定5种不同大麦品种来源β-葡聚糖分子特征参数,并使用静态和动态粘弹性测定法研究其流变学特性。结果表明,所得大麦β-葡聚糖分子量在不同大麦品种间差异较大,在0.6×106～1.8×106之间;在浓度0.8%及以上时,江苏啤麦β-葡聚糖具有明显假塑性流体特征;与其它品种相比,1.0%浓度江苏饲麦β-葡聚糖溶液零剪切粘度最低,说明β-葡聚糖分子量越高,分布范围越窄,零剪切粘度越高;浓度为2.0%江苏啤麦具有显著弹性特征,在5个品种中表现出最高增稠能力。     

大麦中(1→3;1→4)-β-葡聚糖和阿拉伯木聚糖含量与籽粒硬度和吸水性的相差性

制麦过程中大麦的籽粒较硬会限制胚乳中水分和酶的运输,被视为影响胚乳溶解的因素之一.本文研究了大麦的籽粒硬度、吸水性与其胚乳成分的关系.分析了2003～2004年间的一系列大麦,用单一谷物分析仪分析籽粒硬度,浸麦期的吸水性以及胚乳的化学成分:(1→3;1→4)-β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖、总氮.2003年和2004年大麦样品的胚乳中(1→3;1→4)-β葡聚糖和阿拉伯木聚糖含量都与籽粒硬度显著相关(2003年:相关系数r分别为0.873和0.601,p＜0.01.2004.年:相关系数r分别为0.764和0.501,p＜0.01).2003年和2004年样品中籽粒硬度均与吸水性显著相关(相关系数r分别为-0.853和-0.752,p＜0.01).胚乳中β-葡聚糖含量同样与两年大麦样品的吸水性显著相关(2003:相关系数r为-0.752,p＜0.01;2004:相关系数r为-0.551,p＜0.01).仅2003年大麦胚乳中阿拉伯木聚糖含量与麦粒吸水性显著相关(2003:相关系数r为-0.523,p＜0.01;2004:相关系数r为-0.551,p＜0.01).两年样品胚乳中的蛋白质含量均与籽粒硬度无关.这些结论表明胚乳细胞壁成分可能对大麦籽粒硬度和吸水性有重要影响.     

啤酒生产中β-葡聚糖的影响及控制

β-葡聚糖在啤酒生产中起着重要的作用。本文拟就啤酒生产中β-葡聚糖的影响及控制作一探讨,供参考。 一、β-葡聚糖对啤酒酿造和 啤酒质量的影响 β-葡聚糖是大麦胚乳细胞壁的组分、胚乳半纤维素和麦胶物质的主要成分,麦胶物质中的β-葡聚糖所含70％为β-1.4键葡萄糖苷、30％为β-1.3键葡萄糖苷,其水溶液的粘度很高。     

品种和环境效应对燕麦β-葡聚糖含量的影响

本文分析了全国不同地区燕麦品种中β-葡聚糖的含量，并在北京与河北两地设置2个试验点，分析在不同年份、不同种植区多个燕麦品种的β-葡聚糖含量的变化。结果表明：β-葡聚糖含量在品种、地区以及年份间均存在差异，其中品种的差异最为显著。品种间含量变化范围为3．14％～7．43％，最大差异为4．29％；相同品种不同地区间的最大差异为2．46％；而年份间的最大差异为0．84％。     

大麦蛋白质含量和其制麦特性的关系

选用了四种蛋白质含量不同的大麦，研究了大麦蛋白质含量和β-葡聚糖、总多酚的关系。研究表明大麦中蛋白质含量与β-葡聚糖含量成正相关性(R^2=0．8941)，与总多酚含量成负相关性(R^2=0．9340)。进一步研究了这四种大麦的制麦特性。研究表明麦芽中蛋白质含量与浸出物、α-氨基氮、可溶性氮、蛋白酶活力成正相关性(R^2分别为0．9276、0．8783、0．9801和0．9643)，与库值、总多酚成负相关性(R^2分别为0．9950和0．9838)，与β-葡聚糖含量不具有相关性。研究了浸麦过程中不同添加物对高蛋白质含量麦芽溶解性能的改善效果。     

黑曲霉F27复合酶对大麦胚乳降解作用的研究

本文研究了黑曲霉Ｆ２７固体曲浸提的酶液对大麦胚乳的降解作用过程，并进行了显微摄影。５０℃黑曲霉Ｆ２７中的复合酶（以β－葡聚糖酶和蛋白酶为主）能有效地作用大麦胚乳细胞壁，使胚乳细胞内含的淀粉颗粒变得疏松并呈游离状态，从而与淀粉水解酶系更加充分地接触，然后升温到６５℃，达到降解。     

大麦发芽过程中多糖水解酶系的作用

细胞壁降解对发芽大麦中胚乳的代谢起着重要的作用。阿拉伯木聚糖和(1→3，1→4)—β—葡聚糖两者总和超过细胞壁重量的90％。他们的降解需要多糖水解酶和寡糖酶的共同作用。(1→3，1→4)—β—葡聚糖内切酶在降解β—葡聚糖过程中释放出寡糖，寡糖再由β—葡聚糖外切酶和β—葡萄糖苷酶转化为葡萄糖。近来，后两种酶从发芽大麦中得以分离纯化，此足以证明发芽大麦中的(1→3，1→4)—β—葡聚糖外切酶来源于广泛存在于植物细胞中并能水解细胞壁多糖的(1→3)—β—葡聚糖酶。阿拉伯木聚糖的水解液需要一系列的酶，但对此研究较少。(1→4)—β—木聚糖内切酶已被纯化并分离出相应的cDNAs和基因。虽然(1→4)—β—木聚糖内切酶和α—L—阿拉伯呋喃糖苷酶被多次报道，但对它们性质的研究还不深入。     

关于降解麦芽β-葡聚糖工艺的探讨

本文针对如何更好降解麦芽β-葡聚糖、提高过滤速度进行一些有益的尝试，不足之处，请大家指正。 不同大麦品种β-葡聚糖含量差别很大，降解麦芽肛葡聚糖的方法也有所不同。总体上说，降解麦芽β-葡聚糖的原则有：缦麦度越高，越有利于半纤维素和麦胶物质分解；     

黑曲霉(Aspergillus niger)F_27复合酶对大麦胚乳降解作用的研究

本文研究了黑曲霉（Ａｓｐ，ｎｉｇｅｒ）Ｆ２７固体曲浸提的酶液对大麦胚乳的降解作用过程，并进行了显微摄影。５０℃时黑曲霉Ｆ２７中的复合酶（以β－葡聚糖酶和蛋白酶为主）能有效地作用大麦胚乳细胞壁，使胚乳细胞内含的淀粉颗粒变得疏松并呈游离状态，从而与淀粉水解酶系更加充分地接触，然后升温到６５℃，达到降解     

通过测定大麦细胞壁的降解率来预测新大麦品种的浸出率

大麦溶解及降解胚乳细胞壁的速度与其是否适于制麦有很大关系。谷物在发芽第二天的β-葡聚糖含量越低,它的浸出率就会越高。本文叙述了一种使用少量样品而能够简单、可靠、快速预测浸出率的方法,基于这一对应关系的小试方法已经完善,并且样品用量只有5克。     

麦汁、啤酒中β-葡聚糖的测定

β-葡聚糖是大麦胚乳细胞壁的主要成分,在啤酒酿造过程中含量过高会造成麦汁或啤酒黏度高,过滤困难,形成啤酒早期浑浊,含量过低又会造成啤酒口味淡薄。目前,国内纯生啤酒生产逐年增多,β-葡聚糖含量直接影响膜过滤能力和啤酒内在质量,     

大麦中(1→3；1→4)-β-葡聚糖和阿拉伯木聚糖含量与籽粒硬度和吸水性的相关性

制麦过程中大麦的籽粒较硬会限制胚乳中水分和酶的运输,被视为影响胚乳溶解的因素之一。本文研究了大麦的籽粒硬度、吸水性与其胚乳成分的关系。分析了2003～2004年间的一系列大麦,用单一谷物分析仪分析籽粒硬度,浸麦期的吸水性以及胚乳的化学成分:(1→3;1→4)-β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖、总氮。2003年和2004年大麦样品的胚乳中(1→3;1→4)-β-葡聚糖和阿拉伯木聚糖含量都与籽粒硬度显著相关(2003年:相关系数r分别为0.873和0.601,p<0.01。2004年:相关系数r分别为0.764和0.501,p<0.01)。2003年和2004年样品中籽粒硬度均与吸水性显著相关(相关系数r分别为-0.853和-0.752,p<0.01)。胚乳中β-葡聚糖含量同样与两年大麦样品的吸水性显著相关(2003:相关系数r为-0.752,p<0.01;2004:相关系数r为-0.551,p<0.01)。仅2003年大麦胚乳中阿拉伯木聚糖含量与麦粒吸水性显著相关(2003:相关系数r为-0.523,p<0.01;2004:相关系数r为-0.551,p<0.01)。两年样品胚乳中的蛋白质含量均与籽粒硬度无关。这些结论表...     

大麦胚乳淀粉细胞壁的简化模型

原大麦经硫酸脱皮尤其是用沸腾的乙醇变性处理后，大麦中的β－葡聚糖溶解度将大幅度下降。这说明麦粒内存在能溶解葡聚糖的内源酶。然而，如果加入外源酶，游离的葡聚糖将大量增多。木聚糖能溶解葡聚糖，表明葡聚糖的可萃取性受阿拉伯木聚糖的限制。有报道进一步表明：拉伯呋喃糖酶，木聚糖乙酰酶和阿魏酸酰酶均能在一定程度上影响葡聚糖的析出。当木霉属绿色霉菌（Trichoderma virde)以变性大麦作为培养基时，该微生物在形成β－葡聚糖酶之前分泌出木聚糖酶，羧肽酶，醋酶和阿拉伯呋喃糖酶。这进一步说明：戊聚糖在葡聚糖之前与酶作用。将以上情况综合成一个简化模型，该模型显示：部分戊聚糖分布在大麦胚乳淀粉内的细胞壁上，并阻止其它物质与葡聚糖接触。