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耐高温β-葡聚糖酶:啤酒业应用前景看好

2000/9/18 0:00:00 来源:中国食品报
浙江大学食品科学与营养系教授 何国庆

  大麦是生产啤酒和饲料的主要原料,其胚乳细胞壁中的主要成分半纤维素和大麦胶由β-D-葡聚糖组成。由于大麦β-葡聚糖链分子发生扭结,分子间结合不紧密,且溶解后黏度高,糖化时使麦汁黏度增高,β-葡聚糖易被高分子蛋白质吸附,造成麦糟“板结”,从而导致麦汁和啤酒过滤困难,降低麦汁得率;大麦β-葡聚糖不能被酵母利用或分解,易引起啤酒混浊和凝胶沉淀,影响啤酒的稳定性,降低啤酒的品质和经济效益。
  大麦在发芽时,首先由β-葡聚糖溶解酶(包括羧肽酶和酯酶)断裂β-葡聚糖与蛋白质间的酯键,进而为大麦β-葡聚糖酶同工酶EII进行专一性降解。β-葡聚糖溶解酶对热稳定,在糖化过程中损失不大,而专一性降解β-葡聚糖的内β-葡聚糖酶的热稳定性差,酶作用的最适温度为40~45℃,55℃下失活,在65℃糖化5分钟,酶活性仅存1%,严重限制了糖化工艺的发展,是糖化和啤酒酿造的瓶颈步骤。
  为防止大麦β-葡聚糖造成过滤困难、啤酒混浊等问题,传统的制麦工艺宁可采用低温发芽也不主张轻易升高温度来缩短制麦周期;同时在糖化过程中控制麦芽粉碎度,采用低温浸渍,以防β-葡聚糖酶失活或β-葡聚糖从细胞壁中析出,尽可能用二次煮浸法来减轻或消除大麦β-葡聚糖造成的过滤困难、浑浊等问题。
  此外,大麦芽的价格远高于未发芽的大麦,使原料成本增加70%~100%,浸出物含量减少10%,造成较大的损失,浪费原料,提高成本。目前倾向于使用外加酶糖化法,即减少麦芽用量,增大辅料投料比,并通过添加微生物酶制剂来进行糖化、制备麦芽汁。此法可大幅度降低原料成本,节约粮食且生产的啤酒质量与传统方法酿造的啤酒相近,具有明显的经济效益,每年可为啤酒行业降低成本20亿元。同时,新啤酒品种的开发,对制麦工艺提出了新的要求,这也急需开发高效的外源酶以弥补由于制备特种麦芽对糖化带来的不良影响。
  目前已有商品化的耐高温α-淀粉酶、糖化酶和蛋白酶制剂用于啤酒酿造工业,而市售的β-葡聚糖酶制剂多为用于饲料加工的粗酶制剂,酶的最适温度较低。用于啤酒工业的复合酶中的葡聚糖酶的耐高温性也较差,限制了啤酒糖化工艺和啤酒工业的发展。因此,为适应新时期啤酒工业和大麦种植业发展的需要,迫切需要开发耐高温的β-葡聚糖酶制剂,以节约粮食,降低成本,提高啤酒产业的国际竞争力。

责任编辑:Techoo-3
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