论文部分内容阅读
小麦啤酒因具有丰富的营养、浓郁的香气、细腻的泡沫和新鲜醇厚的口感受到消费者的青睐。糖类是啤酒中主要非挥发性成分,赋予啤酒滋味、口感和醇厚的酒体,其组成取决于啤酒类型、酿造原料及生产条件。非淀粉多糖（NSP）是酿造谷物胚乳细胞壁的重要组分,主要由阿拉伯木聚糖（AX）和β-葡聚糖构成,还有少量阿拉伯半乳聚糖肽（AGP）、甘露糖聚合物（MP）及其他复杂多糖。NSP对啤酒酿造及其品质和人类健康具有重要影响。本论文比较研究了大麦、小麦和加辅料的三类市售啤酒中糖类物质包括NSP、糊精和寡糖的含量,探讨它们与理化指标的相关性及其对啤酒品质的影响。研究小麦芽比例和糖化工艺对麦汁和小麦啤酒中NSP含量及分子量分布的影响。从纯小麦啤酒中分离纯化NSP,研究各组分的结构特征和理化特性,并回添到啤酒中研究其对粘度、浊度和泡沫稳定性等啤酒品质的影响。主要研究结果如下:（1）市售啤酒寡糖中棉子糖含量最高,其次是麦芽四糖、麦芽三糖和麦芽糖,种类和浓度因啤酒类型不同而异。小麦啤酒中糊精含量（6.12～12.83 g/L）显著高于（p＜0.05）大麦啤酒中含量（4.86～9.89 g/L）。小麦啤酒中NSP含量（1953～2923 mg/L）显著高于（p＜0.05）大麦啤酒（1442～1756 mg/L）和加辅料啤酒（619～1295 mg/L）中含量。糊精和NSP含量与浸出物浓度和啤酒粘度显著正相关（p＜0.05）。NSP含量与真发酵度无显著相关性,表明NSP不被酵母利用。糊精、聚合度2～4的麦芽寡糖和NSP是啤酒中糖类物质的主要成分。（2）AX是啤酒中NSP的主要组分,其次是阿拉伯半乳聚糖（AG）,它们在小麦啤酒中含量均显著高于（p＜0.05）大麦啤酒和加辅料啤酒。小麦啤酒中AX平均含量为1491±184 mg/L,占总NSP比例可达63.2±3.2%。此外,还有少量β-葡聚糖和MP,大麦啤酒中β-葡聚糖含量最高（142±37 mg/L）,而MP（以甘露聚糖计）在小麦啤酒（157±15 mg/L）和大麦啤酒（130±10 mg/L）中含量相当。不同类型啤酒中NSP组成和含量差异与酿造原料有关,小麦芽中可溶性AX和AG的含量高于大麦芽和其他辅料,而大麦芽中β-葡聚糖更为丰富。（3）市售小麦啤酒中AX的侧链取代度（A/X）为0.59±0.02,显著低于（p＜0.05）大麦啤酒的0.70±0.02和加辅料啤酒的0.75±0.06,而平均聚合度（av DP）值（54±12）显著高于（p＜0.05）大麦啤酒（43±4）和加辅料啤酒（24±5）。表明来自大麦芽、小麦芽及辅料的水溶性AX具有不同的结构特征。大麦啤酒中MP的av DP（36±7）与小麦啤酒（36±5）间无显著差异,高于加辅料啤酒（29±4）,表明从大、小麦芽浸出到麦汁和啤酒中的MP分子量大小可能差异不大。（4）小麦芽比例越高,麦汁中NSP含量越高。相同麦芽比例不同糖化工艺制备的麦汁中NSP的组成和含量差异显著,43℃和70℃休止时间对麦芽中NSP的降解和溶解具有重要影响。麦汁中NSP含量1084～2431 mg/L,啤酒中降至1024～2056 mg/L,其中AX、AG和β-葡聚糖均降低,而MP含量由麦汁中130～158 mg/L升高至149～186mg/L。小麦芽比例和糖化工艺对麦汁中NSP的分子量大小和分布比例也有重要影响。分子量24.0～24.5KDa、6.8～7.2KDa和76.5～86.8KDa和的组分是麦汁中NSP的主要组分,分别占40.9～46.7%、18.1～23.1%和16.1～20.8%,啤酒中分子量分布与麦汁中基本一致。（5）从纯小麦啤酒中分离纯化NSP,采用0.5%（w/v）膨润土吸附除蛋白质,0.1%（v/v）淀粉葡萄糖苷酶50℃酶解2h,将小麦啤酒中糊精和麦芽低聚糖分解成葡萄糖,80%醇沉得非淀粉粗多糖。蛋白酶和TCA法联用对粗多糖脱蛋白后得到NSP,经过Q-琼脂糖凝胶FF离子交换柱层析分级纯化得多糖组分NSP-1和NSP-2,得率分别为69.24%和26.90%。两组分的中性多糖含量分别为92.58±1.19%和84.03±0.70%,成分分析和紫外扫描光谱均显示有少量蛋白质,分别为0.54%和0.91%,可能是与多糖结合在一起的糖肽。（6）扫描电镜显示NSP由片状结构通过丝状连接形成网状结构,少量小球状颗粒附着在表面。NSP-1呈规则完整的片层状结构,表面平滑呈细小网纹状。NSP-2则呈不规整、大小不均的碎片状结构,表面呈类似海绵的孔洞状。NSP-1的单糖组成中阿拉伯糖和木糖摩尔百分比为32.97±0.39%和55.41±0.27%,A/X值0.60,是典型的小麦中AX的特征。NSP-2主要由34.07±0.06%的阿拉伯糖、30.22±0.30%的木糖和20.51±0.13%的半乳糖组成,另外还有7.69±0.19%的甘露糖和7.51±0.18%的葡萄糖。NSP-1的重均分子量Mw（83.47±2.48KDa）大于NSP-2（71.78±2.78KDa）,分子量分布范围较宽,分散指数（Mw/Mn）分别为4.35和3.15。刚果红试验表明小麦啤酒中NSP不具有三螺旋结构,碘-碘化钾试验表明可能有较多分支。FTIR光谱分析NSP及其两组分为β-构型多糖,存在吡喃环结构。（7）固有粘度NSP＞NSP-1＞NSP-2。在0.25～2.0%浓度之间,三种多糖均表现出非牛顿流体特性,且随浓度降低表观粘度降低。在25～65℃不同温度下,0.25%的多糖溶液表观粘度均随剪切速率增大而降低,且温度越高粘度越低。热失重NSP（76.81%）＞NSP-2（66.01%）＞NSP-1（65.07%）,表明分离纯化后多糖的热稳定性提高。X-射线衍射显示NSP以晶体和非晶态结构存在,分离纯化有利于稳定晶体结构的形成。（8）将浓度0.5～1.5g/L的NSP、NSP-1和NSP-2回添到啤酒中,啤酒的浊度、粘度和泡沫稳定性均随浓度增大而提高。NSP-1对啤酒粘度影响更大,NSP-2对啤酒浊度和泡沫稳定性影响更显著。