專利名稱：利用生物技術改造傳統制麥的工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于食品加工技術領域，涉及一種啤酒生產中的制麥工藝，具體涉及一種利用生物技術制麥的工藝。
背景技術：
近年來，我國啤酒年產量已居世界第一，與啤酒工業蓬勃發展形成鮮明對比的是，啤酒生產的原料大麥卻主要依賴于進口。據不完全統計，國內制麥企業大量使用進口啤酒大麥，每年需進口啤酒大麥約250萬噸，占國內啤酒大麥市場的50%以上。造成這種現象的主要原因是國產啤酒大麥的品質存在問題。首先，部分國產啤酒大麥存在大麥蛋白質質量分數高、發芽率較低、溶解性能較差、α -氨基氮含量較低導致的酵母繁殖慢、雙乙酰含量 高、β_葡聚糖含量高、粘度大、過濾慢等質量缺陷；其次，國產啤酒大麥品種的更新速度比較慢；再次，國產啤酒大麥分散種植，缺乏統一管理，部分地區片面追求產量，而忽視了啤酒大麥的品質。導致某些重要的麥芽品質指標不達標或有缺陷，增加了制麥過程的水耗與能耗，延長了制麥周期，降低了麥芽制成率，最終影響到啤酒質量。在啤酒釀造過程中，被微生物污染過的大麥或麥芽也會影響啤酒品質，并引發食品安全問題。微生物污染能形成多種真菌毒素，有些毒素具有強烈的致癌性。為了保證消費者的利益，一方面，許多國家和地區都對這些真菌毒素的含量作出了嚴格規定；另一方面，研究發現在制麥過程中添加啟動子培養物，即添加一些有益的微生物菌株可提高成品麥芽的品質。在制麥過程中人為接種某些有益微生物的培養物(starter culture)，與有害微生物形成競爭，來提高麥芽的質量是一種新興制麥技術，稱為微生物制麥技術。有益微生物會在制麥過程中分泌水解酶系或利用自身的菌絲穿入大麥皮層，協助麥芽溶解，改善麥芽品質。尤其是對蛋白質和葡聚糖質量分數高的大麥的成品麥芽品質的改善較為明顯。因此，篩選到產水解酶酶活高的安全菌種，是使微生物制麥得以順利進行的必要前提。微生物制麥具有經濟和技術上的可行性，制麥過程添加有益微生物來改善麥芽的品質在國外已被研究多年，例如德國的乳酸菌麥芽、比利時的根霉麥芽都已成功進入了中試生產階段，但現有微生物制麥技術制得的麥芽的性能指標較低，且不穩定，不能滿足啤酒行業對麥芽品質更高的要求。

發明內容
本發明的目的是提供一種能滿足啤酒行業麥芽品質更高要求的利用生物技術制麥的工藝，制得性能指標較高且穩定的麥芽，保證麥芽的品質。為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是一種利用生物技術改造傳統制麥的工藝，其特征在于，該工藝具體按以下步驟進行
步驟I :取合格大麥，粗選、精選、分級、清洗，得到原料大麥；
步驟2 :無菌條件下,從步驟I的原料大麥中選取大麥粒,置于I皿麥芽汁瓊脂培養基中，重復做8組平行實驗，28 30°C恒溫培養48 72h ;選擇霉菌菌落生長完全的平板，從平板上挑一接種環菌落，接種于50ml裝有麥芽汁液體培養基的三角瓶中，在28 30°C、150 160r/min條件下搖床培養48 60h，得到搖床增殖培養的菌懸液；將該菌懸液稀釋ΙΟ'ΙΟ'ΙΟ'ΙΟ'ΚΓ5五個梯度，將稀釋后的每個梯度的菌懸液分別取100 μ L，并分別接入五個不同的麥芽汁瓊脂培養基中，28 30°C恒溫培養48 72h，做三個平行實驗；從不同形態的菌落中，分別挑取相應的菌種，將挑取的菌種各自經過第二次涂布麥芽汁瓊脂平板分離，對第二次分離出的菌株進行麥芽汁瓊脂培養基劃線培養，每株劃線三個平行平板，將二次劃線分離出的單株菌落菌株接種于麥芽汁培養基，28 30°C恒溫培養48 72h，通過葡聚糖酶、木聚糖酶、纖維素酶及糖化酶的測定，從中篩選出產酶能力高的菌株至少兩株；將篩選得到的菌株接種于麥芽汁斜面，28 30°C恒溫培養72 96h后置于4°C的環境中；
步驟3 :將步驟2篩選保藏的菌種連續兩次轉接到馬鈴薯瓊脂培養基培養進行活化，把活化好的菌種轉接到麥芽汁濃度為5° P的麥芽汁平板上，30°C培養12 24h，取一環菌種，加入25mL5° P麥芽汁培養基中，于38°C，150r/min下培養48h，得到適宜接種的白地霉菌株； 步驟4 :采用浸水斷水交替法對步驟I的原料大麥進行浸麥，第一次浸麥6小時，同時將適宜接種的白地霉菌株與大麥進行接種，白地霉菌株的接種量為每克大麥接種1E+4個，第一次浸麥過程中每隔2h通風20min ;第一次浸麥后斷水10h，期間每隔I 2h通風20min ;第二次浸麥2h后,通風攪拌20min ;再斷水6h,斷水期間每隔I 2h通風20min ;第三次水浸2h后，通風20min ;接著斷水6h，斷水期間每隔Ih通風20min ;第四次水浸2h后，通風20min ;然后斷水6h，斷水期間每隔Ih通風20min ;空休2h出槽，得到浸后大麥；
步驟5 :在濕度為92 96%的環境中，先在12 14°C的溫度下使浸后大麥發芽42 60小時，接著在20 22°C的溫度下再發芽42 60小時；
步驟6 :干燥發芽完畢的綠麥芽；
步驟7 :對干燥后的綠麥芽除根，然后入庫貯藏，完成制麥。本發明利用微生物制麥的工藝以從大麥原料中分離、篩選、鑒定出的白地霉菌種作為生物制麥的添加啟動子，進行生物制麥；能夠制得性能指標較高且穩定的麥芽，保證麥芽品質，為啤酒釀造提供優質原料。制得的麥芽糖化力為308. 5WK、α-氨基氮為186mg/100g、浸出物相對質量分數為87. 1%。


圖I是本發明工藝篩選出的I號菌株的顯微鏡鏡檢照片。圖2是本發明工藝篩選出的2號菌株的顯微鏡鏡檢照片。圖3是圖I所示I號菌株的菌落形態圖。圖4是圖2所示2號菌株的菌落形態圖。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明進行詳細說明。最傳統的制麥方法，是在選麥、浸麥階段加CaCO3或赤霉素促進大麥發芽,此法簡便易行，但其缺點是發芽后的麥芽的糖化力不夠，浸出率不高，α-氨基氮的轉化不足，同時原料消耗高、產品品質不穩定、污染難于治理；而且傳統方法生成的麥芽易受微生物污染，容易出現食品安全問題。近年來，隨著食品安全問題日益受到重視，利用生物制麥技術改進啤酒麥芽綜合品質和安全性已成為改造傳統制麥工藝的趨勢，生物制麥技術不但對傳統制麥技術進行創新改進，而且推動傳統產業技術進步，可使制麥企業降低生產成本，提高企業經濟效益和產品市場競爭能力。但目前的研究文獻中工藝方法各異，不同的大麥品種需選擇不同的微生物制麥工藝以及不同培養微生物的收集方法不一，導致微生物制麥產業化還有相當多的工作需要完成。同時現有微生物制麥工藝制得的麥芽的性能指標較低且不穩定，麥芽品質不高。為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種利用生物技術制麥的工藝，以白地霉菌種為接種微生物，進行制麥，能夠制得性能指標較高且穩定的麥芽，保證麥芽品質。該工藝具體按以下步驟進行
步驟I :取符合國家標準GB/T7416-2008的合格大麥，經粗選、精選、分級等預處理，去除石子、麥芒、鐵質等雜質，去除破損顆粒、雜谷類以及淘汰粒徑2. 2mm以下的顆粒，然后清 洗，得到原料大麥；
步驟2 :無菌條件下，從步驟I的原料大麥中選取每25粒大麥粒，置于I皿麥芽汁瓊脂培養基中，重復做8組平行實驗，置于28 30°C培養箱恒溫培養48 72h，培養過程進行定期觀察并記錄；選擇霉菌菌落生長完全的平板，從平板上挑一接種環菌落，接種于50ml裝有麥芽汁液體培養基的三角瓶中，在28 30°C、150 160r/min條件下搖床培養48 60h,得到搖床增殖培養的菌懸液；將該菌懸液稀釋10' 10_2、10_3、10_4、10_5五個梯度，將稀釋后的每個梯度的菌懸液分別取100 μ L，并將一個梯度的菌懸液接入一個麥芽汁瓊脂培養基中(麥芽汁瓊脂平板是倒有麥芽汁瓊脂培養基的平板，用麥芽汁培養基是因為這種培養基富含大麥營養成分，利于大麥自身攜帶的有益微生物生長，使白地霉易于形成生長優勢，便于分離)，置于28 30°C恒溫培養箱中，培養48 72h，做三個平行實驗；直到長出肉眼可見的不同菌落，培養過程進行定期觀察并記錄；不同的菌種在培養基上生長形成的菌落形態是不一樣的，根據菌落形態不同，從不同形態的菌落中，分別挑取相應的菌種，將挑取的菌種各自經過第二次涂布麥芽汁瓊脂平板分離(注因為這類菌株適合在麥芽汁培養基中生長，然后通過不同稀釋濃度，分離每種菌株的純菌落。平板分離是微生物菌種分離的常用方法，需要每個平板控制不同的稀釋濃度，直至分離出菌株的純菌落)，對第二次分離出的菌株進行麥芽汁瓊脂培養基劃線培養(注“涂布”和“劃線”都是微生物實驗的基本常規操作，常用到特定的實驗儀器如接種環和接種針。)，每株劃線三個平行平板；將二次劃線分離出的單株菌落(注多次平板劃線分離可在后期劃線中形成由一個菌種繁殖生長形成的菌落)菌株接種于麥芽汁培養基，28 30°C條件下恒溫培養48 72h，通過β -葡聚糖酶、木聚糖酶、纖維素酶及糖化酶的測定，從中篩選出產酶能力高的菌株至少兩株；將篩選得到的菌株分別接種于麥芽汁斜面，置于28 30°C恒溫箱中培養72 96h后于4°C冰箱中備用；
白地霉菌種的鑒定，按照《真菌鑒定手冊》主要包括細胞形態鑒定、菌落形態觀察、同化糖類鑒定、同化醇類鑒定、同化氮源鑒定、水解蛋白鑒定、分解楊梅苷、糖苷、果膠、油脂鑒定。在步驟2篩選的菌株中任取2株進行菌種鑒定，各項鑒定操作方案參照《真菌鑒定手冊》進行，鑒定結果如下①細胞形態
將篩選出的兩株菌株編號為I號和2號，I號菌株的顯微鏡鏡檢照片,如圖I所不顯微鏡視野內細胞分布均勻，菌絲寬4. 5 5. 5 μ m，裂殖，節孢子單個，成雙或成鏈，方形、也有橢圓或圓形，分枝及曲彎少，圓頭。2號菌株的顯微鏡鏡檢照片，如圖2所示菌絲寬4. 5 6. 9 μ m，裂殖，節孢子單個，成雙或成鏈，方形、也有橢圓或圓形，分枝及曲彎少，圓頭。而且圖I和圖2顯示，兩株菌株均有橫膈膜，部分菌絲上端斷裂或長或短的節孢子鏈。因此，該兩株菌株的細胞形態屬于白地霉細胞特征。②菌落形態觀察
圖3是圖I所示的I號菌株的菌落形態圖菌落直徑為62mm，菌落呈白色，絨毛狀，扁平、均勻、放射線中心有突起。圖4是圖2所示的2號株菌株的菌落形態圖菌落直徑為59mm,菌落呈白色，絨毛狀，扁平、均勻、放射線中心有突起。該兩株菌株的菌落形態屬于白地霉菌落特征。
③同化糖類鑒定
對篩選的兩株菌株進行糖類發酵測定，其結果如表I所示。表I同化糖類結果
捧號I糖類μ號菌株 |2號菌株
I_葡萄糖+ (生酸) + (生酸)
2_半乳糖+_+_
3_山梨糖_+_+_
4_木糖_+ (弱) + (弱)
5~ L-阿拉伯『一_ —
6_麥芽糖_—_~_
7^蔗糖 _一一
8_ILl_-_-_
9_蜜二糖一_—_
10_纖維二糖一_—_
H_棉子糖_____
12可溶性淀粉一一
13肝糖_____
注“ + ”表示同化生酸；“一”表示不同化。從表I可以看出，所測試的兩株菌株同化葡糖糖(生酸)、半乳糖(生酸)、山梨糖(生酸)及木糖(弱同化)；不同化麥芽糖、鹿糖、乳糖、纖維二糖、蜜二糖、棉子糖、阿拉伯糖(D及L)。④同化醇類鑒定
對篩選出的兩株菌種進行同化醇類測定，其結果見表2。表2同化醇類結果
序號I醇類|1號菌株 |2號菌株
I_甘油+ (生酸)+ (生酸)
2_乙醇+_+_
3_山梨醇+_+_
4_甘露醇+_+_
5_赤蘚醇一___
6~盞醇一一
I_衛茅醇一_—_
8 I肌醇卜卜—注“+”表示同化生酸；“一”表示不同化。 從表2可以看出，該兩株菌株均同化甘油、乙醇、山梨醇、甘露醇；不同化赤蘚醇、側金盞醇、衛茅醇及肌醇。⑤同化氮源鑒定
通過同化氮源測定所篩選的兩株菌株，其結果見表3。表3同化氮源結果 ___
權利要求
1.一種利用生物技術改造傳統制麥的工藝，其特征在于，該工藝具體按以下步驟進行 步驟I :取合格大麥，粗選、精選、分級、清洗，得到原料大麥； 步驟2 :無菌條件下,從步驟I的原料大麥中選取大麥粒,置于I皿麥芽汁瓊脂培養基中，重復做8組平行實驗，28 30°C恒溫培養48 72h ;選擇霉菌菌落生長完全的平板，從平板上挑一接種環菌落，接種于50ml裝有麥芽汁液體培養基的三角瓶中，在28 30°C、150 160r/min條件下搖床培養48 60h，得到搖床增殖培養的菌懸液；將該菌懸液稀釋ΙΟ'ΙΟ'ΙΟ'ΙΟ'ΚΓ5五個梯度，將稀釋后的每個梯度的菌懸液分別取100 μ L，并分別接入五個不同的麥芽汁瓊脂培養基中，28 30°C恒溫培養48 72h，做三個平行實驗；從不同形態的菌落中，分別挑取相應的菌種，將挑取的菌種各自經過第二次涂布麥芽汁瓊脂平板分離，對第二次分離出的菌株進行麥芽汁瓊脂培養基劃線培養，每株劃線三個平行平板，對二次劃線分離出的單株菌落菌株接種于麥芽汁培養基，28 30°C條件下恒溫培養48 72h，通過β-葡聚糖酶、木聚糖酶、纖維素酶及糖化酶的測定，從中篩選出產酶能力高的菌株至少兩株；將篩選得到的菌株接種于麥芽汁斜面，28 30°C恒溫培養72 96h后置于4°C的環境中； 步驟3 :將步驟2篩選保藏的菌種連續兩次轉接到馬鈴薯瓊脂培養基培養進行活化，把活化好的菌種轉接到麥芽汁濃度為5° P的麥芽汁平板上，30°C培養12 24h，取一環菌種，加入25mL5° P麥芽汁培養基中，于38°C，150r/min下培養48h，得到適宜接種的白地霉菌株； 步驟4 :采用浸水斷水交替法對步驟I的原料大麥進行浸麥，第一次浸麥6小時，同時將適宜接種的白地霉菌株與大麥進行接種，白地霉菌株的接種量為每克大麥接種1E+4個，第一次浸麥過程中每隔2h通風20min ;第一次浸麥后斷水10h，期間每隔I 2h通風20min ;第二次浸麥2h后,通風攪拌20min ;再斷水6h,斷水期間每隔I 2h通風20min ;第三次水浸2h后，通風20min ;接著斷水6h，斷水期間每隔Ih通風20min ;第四次水浸2h后，通風20min ;然后斷水6h，斷水期間每隔Ih通風20min ;空休2h出槽，得到浸后大麥； 步驟5 :在濕度為92 96%的環境中，先在12 14°C的溫度下使浸后大麥發芽42 60小時，接著在20 22°C的溫度下再發芽42 60小時； 步驟6 :干燥發芽完畢的綠麥芽； 步驟7 :對干燥后的綠麥芽除根，然后入庫貯藏，完成制麥。
2.如權利要求I所述的利用生物技術改造傳統制麥的工藝，其特征在于，所述步驟I中的合格大麥符合國家標準GB/T7416-2008。
3.如權利要求I所述的利用生物技術改造傳統制麥的工藝，其特征在于，步驟I中的大麥經過去除石子、麥芒、鐵質等雜質，去除破損顆粒、雜谷類以及淘汰粒徑2. 2mm以下的顆粒后，再進行清洗。
4.如權利要求I所述的利用生物技術改造傳統制麥的工藝，其特征在于，所述步驟2中選取每25粒大麥粒，置于I皿麥芽汁瓊脂培養基中，重復做8組平行實驗，經行菌種采樣。
5.如權利要求I所述的利用生物技術改造傳統制麥的工藝，其特征在于，所述步驟3中浸麥用水的pH值為4 6。
6.如權利要求I所述的利用生物技術改造傳統制麥的工藝，其特征在于，所述步驟4得到的浸后大麥的浸麥度為45 47%。
7.如權利要求I所述的利用生物技術改造傳統制麥的工藝，其特征在于，所述步驟5中，浸后大麥升溫發芽過程中，在早、中、晚各通風一次，每次通風15min。
8.如權利要求I所述的利用生物技術改造傳統制麥的工藝，其特征在于，所述步驟6干燥后綠麥芽的水分含量為3% 5%。
9.如權利要求I所述的利用生物技術改造傳統制麥的工藝，其特征在于，所述步驟7中干燥并除根的綠麥芽貯藏I 6個月。
全文摘要
本發明提供了一種利用生物技術改造傳統制麥的工藝，預處理大麥得原料大麥；無菌條件下選取大麥粒，麥芽汁瓊脂培養基恒溫培養，接種于麥芽汁液體培養基培養，得增殖菌懸液；將菌懸液稀釋五個梯度后分別接入麥芽汁瓊脂培養基中恒溫培養；挑取不同形態菌落中的菌種經第二次涂布麥芽汁瓊脂平板分離，各菌種再通過劃線分離，篩選出單株菌株；接種于麥芽汁培養基培養，測定篩選出產酶能力高的菌株；接種于麥芽汁斜面，恒溫培養后低溫保藏；活化轉接培養得宜接種白地霉菌株；用浸水斷水交替法浸麥，并接種宜接種白地霉菌株；經發芽、干燥、除根、貯藏等過程完成制麥。本工藝能制得性能指標較高且穩定的麥芽，保證麥芽品質，為啤酒釀造提供優質原料。
文檔編號C12R1/645GK102816661SQ201210304629
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者趙煜, 彭濤, 張懷予, 陳興葉, 劉琦, 金明, 牛洪亮, 班省華, 袁輝, 李玉忠, 楊旭星, 張小燕, 馬文錦, 路宏科, 殷欣, 王千存, 金紅 申請人:甘肅省輕工研究院