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大麦芽
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由于支链淀粉结构的复杂性,因而它的分子质量是直链淀粉分子质量的10倍左右。支链淀粉大约含有0.23%的磷酸酯,它们以酯键的形式而相连,它与淀粉的[[糊化]]性能有关,即在加热时,形成黏性溶液。碘遇支链淀粉呈紫红色直至红色。
纤维素主要存在于谷皮中,微量存在于胚、果皮和种皮中,是细胞壁的支撑物,在配入内不存在纤维素。纤维素如同半纤维素一样,也是由葡萄糖单元相互以β-1,4糖苷键相连的高分子物质,纤维素基础物质不是麦芽糖,而是纤维二糖。纤维素无色无味,很难与其他试剂进行反应,不溶于水,对酶的分解有相当大的抵抗力。纤维素在麦粒中不参与新陈代谢,仍保留于谷皮中,在制麦过程中它根本没有任何变化,在麦汁过滤时作为过滤介质。在化验分析时作为原纤维,其含量占大麦干物质的3.5%~7%。
*半纤维素和麦胶物质
:*麦胶物质
::水溶性的麦胶物质占麦粒干物质的2%,主要包括:以葡萄糖单独构成的β-葡聚糖、以阿拉伯糖和木糖构成的戊聚糖、微量半乳糖、甘露糖和糖醛酸。它的分子质量比胚乳半纤维素低,但在化学组成上无区别。麦胶物质的检测可根据在热水(40℃)中的溶解度或先借助于木瓜蛋白酶浸出,在借助于硫酸铵的析出沉淀而进行。由于它的高黏性,因此对啤酒泡沫和口感的圆润有利。半纤维素和麦胶物质可通过一系列酶而得以分解。由于细胞膜的溶解或网孔状,以及由此而导致的框架物变松软,因此麦胶就失去了它的坚硬性而变得能搓磨了。所形成的分解物,一部分供给发芽时的呼吸用,一部分合成根芽和叶芽,剩余的部分则储存于麦芽内(有利于提高麦芽浸出率)。
大麦中含有少量的低分子糖类,存在于胚和糊粉层中,主要是蔗糖,约占大麦干物质的2%,棉籽糖约为蔗糖的1/3。另外还有少量的麦芽糖、葡萄糖和果糖。大麦发芽初始阶段,由于大麦颗粒中所含的酶少、活性低,不能大量水解相应底物生成小分子物质,胚只能利用这些低分子物质进行合成代谢,因此,这些低分子糖类在大麦开始发芽阶段起着重要的作用。
*植酸酶,最适温度:30~52℃,最适ph值:5.0~5.5
:植酸酶能将磷酸残基从植酸上水解下来,因此破坏了植酸对矿物元素强烈的亲和力,所以说植酸酶能增加矿物元素的营养效价,而且由于释放出的钙离子可参加交联或其他反应中去,从而改变了植物性食品的质地。在糖化工艺中,主要是为了降低醪液的酸度,如果麦芽质量不好则可以采用植酸休止(一般情况下很少使用)。
*磷酸酯酶
:大麦中含有此酶,主要在发芽期间将细胞中的有机磷酸盐分解为相应的无机磷酸盐。
在大麦颗粒中,含氮物质大部分是以高分子蛋白颗粒存在。大麦蛋白质含量一般为8%~16%,虽仅有1/3的蛋白质进入啤酒中,但蛋白质对于啤酒酿造的影响是非常大的,特别是对大麦的可制麦性、酵母营养、啤酒泡沫、啤酒口味和啤酒稳定性至关重要。同时,蛋白质含量的增加量与麦芽浸出率的减少量成正比。蛋白质是植物通过吸收铵中的氮和有机酸而合成的。此有机酸是碳水化合物的氧化分解的中间产物。构成蛋白质的最基本单元是氨基酸。
*大麦蛋白质的化学组成
:大麦蛋白质含量的高低取决于品种,特别是环境因素。尤其是在生长、成熟期间的气候条件、大麦生长时间、前轮作物情况、施肥等情况对大麦蛋白质含量有重大的影响。大麦颗粒内部构造也很重要。玻璃质状麦粒的蛋白质含量在大多数时候比粉状粒要高。
:胚乳的玻璃质状性在一定条件下取决于蛋白质含量;在不利的气候条件下,例如在生长期间和成熟期间气候很热很干燥,则蛋白质丰富的大麦大多呈玻璃质状;在较好的气候下,则此蛋白质丰富可以呈粉状。玻璃质状性比例很大的麦粒,其大麦醇溶蛋白含量较多。在同等生长气候条件下,不同的大麦品种,其蛋白质含量是明显不同的。
大麦中含有多种酚类物质,其含量只有大麦干物质的0.1%~0.3%,主要存在于麦皮和糊粉层中。大麦酚类物质的含量与品种有关,也受生长条件的影响,一般蛋白质含量越低的大麦,其分多酚物质的含量就越高。一般麦汁中多酚物质的80%来自于麦芽。大麦酚类物质含量虽少,却对啤酒的色泽、泡沫、风味和非生物稳定性等影响很大。其中简单的酚酸类,如羰基安息香酸、香草酸、咖啡酸和香豆素等大都存在于谷皮中,对发芽有抑制作用,浸麦时被浸出,有利于发芽和啤酒风味,提高啤酒的非生物稳定性。
对于啤酒酿造而言,在结构上具有磺烷基的多酚物质是对啤酒质量危害最大的,如花色苷、儿茶酸、花青素、翠雀素等。这些物质经过缩合和氧化以后,具有单宁性质,易与蛋白质起交联作用而沉淀出来,是造成啤酒胶体浑浊的主要原因。但如果这一反应发生于麦汁制备、麦汁煮沸或发酵过程中,则可将某些凝固性蛋白质沉淀而除去,有利于提高啤酒的非生物稳定性。
大麦中所含的脂类主要是脂肪,此外还含有微量的磷脂。大麦中溶于乙醚的脂类含量约为干物质的2%~35,主要存在于糊粉层中。在制麦过程中,部分脂肪在呼吸代谢中被消耗,大部分随麦糟排走。在过滤工作进行的非常好时,则只有少量脂肪进入麦汁中,脂肪对啤酒口味稳定性和啤酒泡沫稳非常不利。脂肪是非水溶性的,大麦中的脂肪主要由甘油三磷脂和卵磷脂组成。真正脂肪是由脂肪酸和甘油结合而形成的,即:1分子甘油+3分子的脂肪酸→1分子脂肪+3分子水。
大麦中的磷酸盐含量主要取决于大麦品种,自然也与磷肥使用量有关,它的正常值一般为260~350mg磷/100g大麦干物质。大麦所含磷酸盐大约50%为植酸钙镁,约占大麦干物质的0.9%。磷酸基和镁离子都对大麦的发芽起着重要的生理促进作用,有机磷酸盐在发芽过程中水解,形成第一磷酸盐和大量缓冲物质,糖化时,进入麦汁中,对麦汁具有缓冲作用,促进麦汁及啤酒中的酸水平保持恒定。另外,磷酸盐是酵母发酵过程中不可缺少的物质,对酵母的发酵起着重要作用。
在糖化过程中,磷酸盐的水解与蛋白质水解同时进行,在酸性磷酸酯酶的作用下,麦芽中的一部分为溶解的有机磷酸盐被分解,游离出的磷酸继续反应生成第一磷酸盐,使糖化醪的酸度升高,ph下降,有利于糖化的顺利进行。在啤酒发酵的过程中,有机磷化合物也起着很重要的作用,是酵母发酵不可缺少的物质,例如它们参与了蛋白质的合成,同时也参与了能量的转化。可以说,没有磷酸盐就不能进行酒精发酵。
大麦中的矿物质含量为大麦干物质的2.5%~3.5%。依据施肥状况、气候条件、土壤情况的不同,各种矿物质的含量则有所波动。这些矿物质对发芽、发酵都具有重大的意义。尽管这些矿物质可通过麦粒的灰分来测定,但是约有80%存在于化合物中。在正常发芽过程以及糖化工艺中,这些与无机基团相连的有机物被分解成各种组分。
一些微量矿物质对生化反应同样有着重大的影响,比如麦粒中的锌离子、镁离子、铜离子,缺乏矿物质时,酵母的生长繁殖就会收到严重的抑制,导致发酵迟缓。因此在有些生产工艺中,人们会考虑在酵母接种之前,给麦汁中加入适当的锌离子。而相反,含量过高,又会使酵母的形态、数量以及代谢发生变化,有时还会出现啤酒浑浊现象。
维生素对发芽的生命过程、酵母生长、发酵有着重大意义。它们参与了酶的构成(辅酶或辅基)。磷脂的水解产物肌醇,是酵母的生长物质。大麦和麦芽中富含维生素,它们分布于胚和糊粉层的活性组织中。维生素B是酵母极为重要的生长素,此外大麦中还含有维生素C、维生素H、泛酸、叶酸、α-氨基苯酸等。