挤压玉米淀粉作辅料时啤酒麦汁中的可发酵糖组分分析

郑慧　武世敏　李宏军

摘要：可发酵糖在啤酒的发酵生产过程中有重要作用，运用高效液相色谱法对挤压膨化玉米淀粉作辅料时啤酒麦汁中可发酵糖组分进行定性、定量分析。结果表明，挤压膨化玉米淀粉作辅料时啤酒麦汁中可发酵糖组分为果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖以及麦芽三糖，其含量分别为0.147、1.257、0.123、6.845、1.488 g/100 mL。 关键词：挤压膨化玉米淀粉；可发酵糖组分；啤酒；高效液相色谱法（HPLC）

中图分类号：TS261.4 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）01-0178-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.01.046

近几年，随着啤酒需求量的大幅提升，全国各地的啤酒产量迅猛增加[1]，大麦芽的价格也不断增加，为了节约成本，越来越多的啤酒企业添加辅料。过去因大米产量高、价格便宜，大多数企业采用大米为辅料，但随着啤酒工业的飞速发展，大米产需矛盾增大，开发新的辅料迫在眉睫[2]。我国玉米产量高且不作为主食，目前价格虽有上升趋势，但上升幅度不大[3]。玉米淀粉具有成为啤酒酿造辅料的基本因素[4]，因其浸出率高、糊化温度低、易糖化等特性[5]优于其他辅料，在国外玉米淀粉早已用于酿造啤酒。玉米淀粉作为酿造啤酒的辅料正逐步受到国内啤酒企业的重视。

传统工艺的淀粉糊化度为80%～85%，而挤压膨化处理后的淀粉糊化度达90%以上，糊化度明显提高[6]。挤压膨化技术还能使谷物的淀粉降解，低聚糖、糊精、还原糖含量增多[7]。挤压膨化技术的使用不仅省去了辅料煮沸工序，减少了醪液损耗，还提高了麦汁浸出物的收率[8]，降低了生产成本。

啤酒酿造过程中，90%的麦汁浸出物是糖分，75%的糖分是可发酵性糖[9]。可发酵糖提供了酵母繁殖、代谢所需要的能量，96%的可发酵糖转化成乙醇和二氧化碳，剩下的2.0%～2.5%转化为构成啤酒主要风味物质的发酵副产物[10]。因此，麦汁中可发酵性糖的组成和含量直接影响啤酒的发酵度和风味。

常用的糖类分析方法有化学分析法、比色分析法、纸层析法、气相色谱法等[11]，化学分析法只能测定总糖和还原糖含量且结果不精确；纸层析法虽然可以分离鉴定各种糖组分，但其操作复杂费时且不能定量[12]；气相色谱法虽然可以定量分析，但因大多数糖会产生复合峰而使定量测定复杂化[13]。而高效液相色谱法不仅可以定性、定量分析麦汁中的可发酵糖组分，而且具有灵敏、快速、前处理简便等优点[10]。本试验采用高效液相色谱法对挤压膨化玉米淀粉作辅料时啤酒麦汁中可发酵糖组分进行了定性和定量分析。

1 材料与方法

1.1 材料

大麦芽（澳麦，莱芜市麦芽厂）；玉米淀粉（西王集团）；蔗糖标准品（99.5%，德国Dr.Ehrenstorfer公司）；D-果糖标准品（99.5%，德国Dr.Ehrenstorfer公司）；D-无水葡萄糖标准品（99.8%，美国Sigma公司）；麦芽三糖标准品（美国Sigma公司）；麦芽糖标准品（美国Sigma公司）；乙腈（HPLC，美国迪马科技有限公司）。

1.2 仪器

600E 型高效液相色谱仪（美国Waters公司），配置Waters 600控制器，717 plus自动进样器，2414型示差折光检测器；5242型纯水仪（美国PALL有限公司）；TGLl-16C型台式离心机（上海安亭科学仪器厂）；移液枪（0.5～5 000 μL，上海大龙医疗设备有限公司）。

1.3 挤压玉米淀粉作辅料时啤酒麦汁的制备

用100 L啤酒酿造设备进行啤酒麦汁的制备，总投料量20 kg（挤压玉米淀粉粉碎物6.4 kg，大麦芽粉碎物13.6 kg），自来水88 L。

糖化工艺流程：在啤酒糖化锅中加入自来水88 L，用乳酸将pH调至5.4，再将20 kg物料投入锅中搅拌；逐渐升温至50 ℃保温60 min，再升温至63 ℃保温60 min，再升温至70 ℃保温30 min，最后升温至78 ℃并过滤；洗糟两次，然后加热至煮沸，煮沸10 min时加入7 g酒花，煮沸40 min时加入35 g酒花，煮沸80 min时加入8 g酒花；然后回旋沉降30 min，最后得到啤酒麦汁。

1.4 方法

1.4.1 色谱条件 Carbohydrate高效色谱柱（4 μm，4.6 mm×250 mm，美国Waters公司）；流动相为去离子水和乙腈（26∶74，V/V）；流速为1.5 mL/min；检测器温度为35 ℃；柱温为45 ℃。

1.4.2 样品前处理 将麦汁在10 000 r/min下离心20 min，在超声波条件下真空（0.5 MPa）脱气30 min，然后在室温下平衡，取4 mL样品通过0.45 μm微孔滤膜后注入容量为5 mL进样瓶。每个样品做5次平行，进样量为15 μL[14]。

2 结果与分析

2.1 混合标准液的配制

用1/10 000天平准确称取标准样品（蔗糖50 mg、麦芽糖1 000 mg、葡萄糖150 mg、果糖50 mg和麦芽三糖150 mg），放入2 mL容量瓶中，用去离子水定容，制得混合标准液母液。然后取0.416 mL母液，定容到2 mL作100%的混合标准液；然后用去离子水分别配制浓度梯度为80%、60%、40%、20%、10%的混合标准液。图1是80%混合标准液的HPLC色谱图。如图可知，5种可发酵糖组分分离效果良好，无重叠现象也无干扰组分[8]。说明高效液相色谱法对麦汁的可发酵糖组分分析具有可行性。

2.2 麦汁分析

按“1.3”所述方法制备啤酒麦汁，其HPLC色谱图见图2。比照图1，可判断麦汁色谱图中各色谱峰分别代表的成分。endprint

2.3 定性分析

采用保留时间结合峰高增加法对可发酵糖组分进行定性分析[14]。在啤酒麦汁中分别加入5种可发酵糖的标准溶液，根据每种物质保留时间基本不变和加入标准溶液的色谱峰明显增高来确定各色谱峰对应的成分。结果表明，色谱图中各色谱峰从左向右分别是果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖和麦芽三糖。

2.4 定量分析

采用外标法对各试样中的可发酵糖组分进行定量分析[8]。

2.4.1 线性范围 按照“2.1”所述方法配制各浓度的混合标准液，按照“1.4.1”所示的色谱条件进行分离，各浓度的混合标样进行5次平行检测。测定的5个平行峰面积偏差均小于±5%，即重现性大于95%，说明方法重现性好，灵敏度高。然后取各峰面积的均值，用标准品峰面积进行浓度的线性回归，得到5种糖标准溶液的回归方程、线性相关系数和线性浓度范围[14]，见表1。

如表1所示，5个回归方程的线性相关系数为0.999 0～0.999 6，说明回归方程具有良好的线性关系，因此得到的回归方程可以用于啤酒麦汁的可发酵糖组分的定量分析。

2.4.2 回收率试验 准确称取果糖11 mg、葡萄糖21 mg、蔗糖15 mg、麦芽糖132 mg、麦芽三糖26 mg，然后用挤压玉米淀粉麦汁分别定容到2 mL，测定5种糖组分的回收率，试验结果见表2。

如表2所示，果糖回收率是99.1%，葡萄糖回收率是100.8%，蔗糖回收率是97.3%，麦芽糖回收率是98.6%，麦芽三糖回收率是98.5%，均大于97.3%，并且RSD均小于5%，说明上述方法有良好准确性。

2.5 可发酵糖含量测量结果

为了测定结果的精确性，对样品麦汁做了4次平行检测，挤压玉米淀粉辅料麦汁中各可发酵糖组分含量的测定结果见表3。

管敦仪[15]的研究表明，全麦芽麦汁中果糖含量一般为0.1～0.5 g/100 mL，葡萄糖含量为0.5～1.0 g/100 mL，蔗糖含量为0.1～0.5 g/100 mL，麦芽糖含量为4.0～6.0 g/100 mL，麦芽三糖含量为1.1～1.8 g/100 mL。如表3所示，挤压膨化玉米淀粉作辅料时啤酒麦汁中葡萄糖、麦芽糖含量略高。酵母利用麦汁中可发酵糖的顺序是：麦芽糖>麦芽三糖>葡萄糖>果糖>蔗糖。葡萄糖含量增高，使酵母更容易直接吸收、分解、发酵，有利于提高发酵度[16]。

3 小结与讨论

通过高效液相色谱法测定挤压玉米淀粉作辅料时啤酒麦汁中可发酵糖组分及含量，测定结果如下：挤压膨化玉米淀粉作辅料时啤酒麦汁中可发酵糖组分为果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖以及麦芽三糖，其含量分别是0.147、1.257、0.123、6.845、1.488 g/100 mL。添加挤压膨化玉米淀粉作辅料的麦汁中葡萄糖、麦芽糖含量略高于全麦芽麦汁。

参考文献：

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[15] 管敦仪.啤酒工业手册（上册）[M].北京：轻工业出版社，1982.

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