趙川艷，尹永祺，楊正飛，王友根，沙永山，方維明

（揚州大學食品科學與工程學院，江蘇 揚州 225127）

麥芽是啤酒生產的主要原料。近年來，為滿足啤酒多元化消費要求，通常在啤酒釀造過程中加入特種麥芽以賦予啤酒特殊的性質和獨特的風味[1]。特種麥芽是指采用不同于普通麥芽加工工藝，為達到某種特殊的目的或改變傳統(tǒng)的原料組成而制得的麥芽，其中著色與增香型特種麥芽是業(yè)內關注的重點[2]。

制麥過程中高溫焙烤工藝階段是特種麥芽區(qū)別于普通麥芽的關鍵環(huán)節(jié)。Coghe等[3]研究了不同焙烤條件下焦香麥芽特性變化，明確麥芽色度形成取決于焙烤時間和溫度。同時，焙焦過程中的非酶褐變對于麥芽的色澤和還原性等品質特征具有重要作用[4]。此外，焙焦階段美拉德以應[5]和焦糖化[6]等作用也決定了特種麥芽的風味[4,7-8]。研究發(fā)現(xiàn)呋喃類化合物尤其是其糠醛的含量決定了麥芽焦香風味的強弱[9-10]?？啡┳鳛槊览乱詰闹饕a物和啤酒老化過程中重要的老化物質，其含量是判斷特種麥芽品質的一個重要標準[11]。同時吡嗪化合物由于其不被酵母所利用，發(fā)酵后都轉移至啤酒中從而對啤酒的風味具有較大影響[12]。

本研究以特種麥芽中色度[13-14]、還原力、α-氨基氮和β-葡聚糖含量以及2 種特征風味物質含量[11,15]為指標，分析制麥過程中焙焦溫度和焙焦時間以及麥芽原料對制得的特種麥芽品質的影響，以期為特種麥芽的產業(yè)化生產提供一定理論基礎和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大麥（水分11.7%、千粒質量43.5 g、發(fā)芽率95%、蛋白質11.4%、無水浸出率81%）、普通麥芽 永順泰（寶應）麥芽有限公司；甘氨酸（分析純） 湖北鑫潤德化工有限公司；茚三酮（分析純） 上海展云化工有限公司；剛果紅（分析純） 美國Sigma公司；硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）（分析純） 國藥集團化學試劑有限公司；2,5-二甲基吡嗪、糠醛（均為色譜純） 阿拉丁生化試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

BGT-8A糖化儀 杭州博日科技有限公司；T1-L1O1B烤箱 美的集團有限公司；UV752N紫外-可見分光光度計 上海儀電分析儀器有限公司；MA-110-3H水分含量測定儀 蘇州坤宏科技有限公司；pHS-25 pH計上海雷磁儀器有限公司；7890A-7697A頂空氣相色譜儀美國安捷倫公司。

1.3 方法

1.3.1 特種麥芽的制備

焙焦溫度對特種麥芽品質的影響：取大麥洗凈，采用浸四斷六的浸麥方式，浸麥48 h后，用紗布平鋪包裹大麥，保持濕潤，避免光照，在12 ℃發(fā)芽3 d后進行干燥，制得大麥芽。將大麥芽放入烤箱，于60 ℃使其凋萎，分別在80、100、120、140、160 ℃加熱20 min，每段加熱結束后取樣，將樣品置于4 ℃貯存，用于分析測定[14]。

焙焦時間對特種麥芽品質的影響：取經(jīng)過浸麥、發(fā)芽、干燥后的大麥芽（操作同上），放入烤箱于60 ℃使其凋萎，而后升溫至80 ℃，分別加熱5、10、15、20、25、30 min并取樣；其后繼續(xù)加熱分別升溫至100、12、140、160 ℃，同時分別在加熱5、10、15、20、25、30 min后取樣，樣品于4 ℃貯存待測。

大麥原料對特種麥芽品質的影響：大麥浸麥方式同上，浸麥2 d后進行發(fā)芽，發(fā)芽溫度為12 ℃，每6 h進行補水翻麥，發(fā)芽持續(xù)3 d。分別稱取清洗后的大麥，浸泡1 d和2 d的大麥，發(fā)芽1、2、3 d的綠麥芽。將所得樣品放入烤箱使其凋萎，溫度設為60 ℃，脫水至水分質量低于7%，溫度上升至80、100、120、140、160 ℃時分別加熱20 min，在每段加熱結束后取樣，樣品于4 ℃存儲待測。

1.3.2 麥汁的制備

參照Frederiksen等[16]的方法制得麥汁，用以測定特種麥芽的色度、TBA值、還原力、α-氨基氮含量、β-葡聚糖含量、風味物質含量。

1.3.3 指標測定

水分含量：使用快速水分含量測定儀測定[17]；色度：按照歐洲啤酒協(xié)會[18]的檢測方法，采用分光光度法測定；TBA值：參照Li Hong等[19]方法進行測定；還原力：參照Zhao Haifeng等[20]方法進行測定；α-氨基氮含量：參考QB/T 1686—2008《啤酒麥芽》方法[21]，稍作修改，吸取樣品麥汁1 mL，用水稀釋至100 mL，其余步驟均按照國標方法操作；β-葡聚糖含量：參考QB/T 1686—2008方法[21]進行測定。

風味物質含量：參照董亮[22]、任光輝[23]等的方法并作修改。準確稱量樣品25.000 g分5 次置于索氏提取器中，用100 mL乙醇60 ℃水浴回流共10 h（每次為2 h）。提取液加入過量的無水Na2SO4在冰箱中放置6 h去除多余的水分，通過旋轉蒸發(fā)去除多余的乙醇，最后溶液定容到10 mL，提取液經(jīng)0.22 μm有機微孔濾膜過濾，放入0～4 ℃冰箱保藏，進行氣相色譜分析。

1.3.4 氣相色譜分析

色譜條件：JQW122-7032石英毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣為氮氣，流速1 mL/min；進樣口溫度250 ℃；進樣量1 μm；樣品不分流進樣；檢測器為火焰離子化檢測儀，檢測器溫度300 ℃。

程序升溫：起始溫度50 ℃，以2 ℃/min升溫至90 ℃，再以10 ℃/min升溫至180 ℃，保持5 min，再以2 ℃/min升溫至200 ℃，再以5 ℃/min升溫至230 ℃，保持2 min。取1 μg提取液注入氣相色譜儀中，采用外標法進行定量測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

實驗進行3 次平行，測定結果采用Microsoft Excel和Origin 8.5統(tǒng)計處理和作圖，SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件進行方差分析和差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 焙焦溫度對特種麥芽品質的影響

2.1.1 焙焦溫度對特種麥芽水分含量、色度、還原力、TBA值的影響

圖1 不同焙焦溫度下特種麥芽水分含量（A）、色度（B）、還原力（C）和TBA值（D）變化Fig. 1 Changes in moisture content (A), chromaticity (B), reducing power (C) and TBA value (D) of specialty malt with roasting temperature

由圖1可知，不同焙焦溫度下麥芽的水分含量、色度、還原力和TBA值具有顯著性差異（P＜0.05）。圖1A顯示，隨著溫度的升高，特種麥芽的水分含量在顯著減少，80 ℃時麥芽樣品水分質量分數(shù)為4.98%，在溫度達到160 ℃時，制得的麥芽的水分質量分數(shù)已低于1%。圖1B表明，特種麥芽樣品的色度隨著溫度的升高顯著增加，80 ℃時色度為5.667 EBC，而160 ℃時色度達182.133 EBC。圖1C表明：隨著溫度的升高，特種麥芽樣品的還原力顯著增加（P＜0.05），在80 ℃條件下，樣品的還原力為0.942，在160 ℃，樣品的還原力為1.207。圖1D表明：隨著溫度的升高，特種麥芽樣品的TBA值顯著增高（P＜0.05），在80 ℃和160 ℃條件下，樣品的TBA值分別為0.173和2.167。

2.1.2 焙焦溫度對特種麥芽α-氨基氮、β-葡聚糖含量的影響

圖2 不同焙焦溫度下特種麥芽中α-氨基氮（A）、β-葡聚糖（B）含量的變化Fig. 2 Changes in α-AN (A) and β-glucan contents (B) in specialty malt with roasting temperature

圖2A表明，不同焙焦溫度下特種麥芽樣品的α-氨基氮含量具有顯著性差異（P＜0.05）。隨著溫度的升高，麥芽α-氨基氮含量顯著降低，焙焦溫度80 ℃時，其α-氨基氮質量濃度為228.157 mg/L，而160 ℃時α-氨基質量濃度僅為118.427 mg/L。在80～100 ℃及120～140 ℃范圍，含量變化較大，其他溫度下變化較小。圖2B表明，隨著溫度的升高，特種麥芽樣品的β-葡聚糖含量顯著升高，在80 ℃和160 ℃條下，樣品的β-葡聚糖質量濃度分別為300.523 mg/L和522.745 mg/L。在100～140 ℃范圍，樣品的β-葡聚糖含量變化不顯著（P＞0.05），在140～160 ℃范圍制得的特種麥芽β-葡聚糖含量變化顯著。

2.1.3 焙焦溫度對特種麥芽風味物質含量的影響

圖3 特種麥芽在不同焙焦溫度下2,5-二甲基吡嗪（A）和糠醛（B）含量變化Fig. 3 Changes in 2,5-dimethylpyrazine (A) and furfural (B) content in specialty malt with roasting temperature

圖3 表明，不同焙焦溫度下特種麥芽中2,5-二甲基吡嗪和糠醛的含量存在顯著性差異。圖3A顯示，2,5-二甲基吡嗪含量在6～11 μg/g之間。隨著溫度的升高，2,5-二甲基吡嗪含量先減少后增加。2,5-二甲基吡嗪含量在100～140 ℃之間無顯著性差異（P＞0.05）。在160 ℃條件下2,5-二甲基吡嗪含量顯著高于其他溫度下含量（P＜0.05）。2,5-二甲基吡嗪含量主要在140～160 ℃形成。圖3B顯示，糠醛含量在40～1 200 μg/g之間。隨著溫度的升高，糠醛含量顯著增加。糠醛含量在80～120 ℃之間無顯著性差異（P＞0.05）。160 ℃條件下糠醛含量顯著高于其他溫度糠醛含量（P＜0.05），糠醛主要在120～140 ℃條件下生成。

2.2 焙焦時間對特種麥芽品質的影響

2.2.1 焙焦時間對特種麥芽水分含量、色度、還原力和TBA值的影響

圖4 特種麥芽在不同焙焦時間下水分含量（A）、色度（B）、還原力（C）和TBA值（D）的變化Fig. 4 Changes in moisture content (A), chromaticity (B), reducing power (C) and TBA value (D) in special malt with roasting time

圖4 A表明，樣品的水分含量在不同溫度下隨著焙焦時間延長而減少。不同溫度制得麥芽的水分質量分別如下：80 ℃、6.81%～7.96%，100 ℃、5.36%～6.78%，120 ℃、5.34%～6.31%，140 ℃、5.44%～5.68%，160 ℃、5.21%～5.49%，焙焦時間在5～10 min時樣品的水分流失最快，隨著焙焦溫度的升高，麥芽水分含量也隨之減小。圖4B表明，樣品的色度在不同溫度下隨著焙焦時間延長而升高。80 ℃不同焙焦時間制得麥芽的色度變化較小，在100、120、140、160 ℃條件下，隨著焙焦時間的延長，色度較均勻升高。圖4C表明，樣品的還原力在不同溫度下隨著焙焦時間延長略有增加。在80、100 ℃條件下，不同時間制得麥芽的還原力變化較大，在120、140、160 ℃條件下，隨著焙焦時間的延長，還原力變化較小。圖4D表明，樣品的TBA值在不同溫度下隨著焙焦時間延長而升高。在80、100、120 ℃條件下，時間延長，TBA值變化較小，140 ℃條件下，20～25 min中TBA值增長最快。

2.2.2 焙焦時間對特種麥芽α-氨基氮、β-葡聚糖含量的影響

圖5 特種麥芽在不同焙焦時間下α-氨基氮（A）、β-葡聚糖（B）含量的變化Fig. 5 Changes in α-AN (A) and β-glucan (B) contents in specialty malt with roasting time

圖5 A顯示，樣品的α-氨基氮含量在不同溫度下隨著焙焦時間延長略有變化。在80、140、160 ℃條件下，不同時間制得麥芽的α-氨基氮含量變化不顯著（P＞0.05），在100 ℃和120 ℃條件下，隨著焙焦時間的延長，α-氨基氮含量在均勻降低。圖5B顯示，樣品的β-葡聚糖含量在不同溫度下隨著焙焦時間延長而升高。在第20分鐘時，80、120、140 ℃的麥芽β-葡聚糖含量有所下降。

2.2.3 焙焦時間對特種麥芽風味物質含量的影響

圖6A顯示，在80 ℃隨著焙焦時間的延長，2,5-二甲基吡嗪含量無明顯變化，含量主要分布在3～4 μg/g之間。在100 ℃條件下隨著焙焦時間的延長，2,5-二甲基吡嗪含量顯著增加（P＜0.05），最多達到13.027 μg/g，在15～25 min內2,5-二甲基吡嗪含量增加最快。在120 ℃條件下隨著焙焦時間的延長，2,5-二甲基吡嗪含量先減少后增加，含量最高達到11.231 μg/g，在15～25 min內2,5-二甲基吡嗪含量增加最快。在140 ℃和160 ℃條件下隨著焙焦時間的延長，2,5-二甲基吡嗪含量無明顯變化，含量主要分布在0～2 μg/g之間。圖6B顯示，在80、100 ℃和120 ℃條件下隨著焙焦時間延長，糠醛含量無明顯變化。在140 ℃條件下，糠醛含量隨著焙焦時間的延長顯著增加，在30 min時達到最高，含量為612.321 μg/g，在25～30 min內糠醛含量增加最快。在160 ℃下，糠醛含量隨著焙焦時間的延長而顯著增加（P＜0.05），在第30分鐘時達到最高，含量為1 727.813 μg/g，在20～30 min內糠醛含量增加最快。

圖6 特種麥芽在不同焙焦時間下2,5-二甲基吡嗪（A）和糠醛（B）含量的變化Fig. 6 Changes in 2,5-dimethylpyrazine (A) and furfural (B) content of specialty malt with raosting time

2.3 大麥原料對特種麥芽品質的影響

2.3.1 大麥原料對特種麥芽水分含量、色度、還原力和TBA值的影響

圖7A表明，采用浸麥1 d和浸麥2 d的麥芽制得的特種麥芽在焙焦過程中水分含量下降速度要快于其他原料，采用發(fā)芽1 d的綠麥芽制得的特種麥芽在焙焦過程中水分含量下降速度最慢，80～160 ℃，水分質量分數(shù)從7.25%下降到5.92%。圖7B表明，不同原料在80～100 ℃條件下色度基本相同，采用原麥芽、浸麥1 d、浸麥2 d、發(fā)芽1 d的麥芽制得的特種麥芽隨著溫度升高，色度上升速率基本一致，采用發(fā)芽3 d的麥芽制得的特種麥芽色度增加最快，變化最顯著（P＜0.05）。圖7C表明，采用發(fā)芽3 d的麥芽制得的特種麥芽還原力最高，可達1.303。采用原麥芽、浸麥1 d、浸麥2 d的麥芽制得的特種麥芽還原力上升速率基本一致，發(fā)芽2 d的麥芽上升速率最快。圖7D表明，采用不同原料的麥芽制得的特種麥芽其TBA值基本相同，隨著溫度的升高，TBA值上升速率也基本一致，說明原料對特種麥芽TBA值影響較小。

圖7 特種麥芽在不同原料下水分含量（A）、色度（B）、還原力（C）和TBA值（D）的變化Fig. 7 Changes in moisture content (A), chromaticity (B), reducing power (C) and TBA value (D) of specialty malt with soaking and germination conditions

2.3.2 大麥原料對特種麥芽α-氨基氮、β-葡聚糖含量的影響

圖8A表明，采用發(fā)芽3 d的麥芽制得的特種麥芽α-氨基氮質量濃度下降最快，由228.157 mg/L降到118.427 mg/L；采用原麥芽、浸麥1 d的麥芽制得的特種麥芽α-氨基氮含量無顯著變化（P＞0.05）。圖8B表明，采用原麥芽制得的特種麥芽β-葡聚糖含量最高，隨著浸麥、發(fā)芽時間的延長，β-葡聚糖含量逐漸降低，同一原料麥芽焙焦溫度的不同對其β-葡聚糖含量影響較小。

圖8 特種麥芽在不同原料下α-氨基氮（A）、β-葡聚糖（B）含量的變化Fig. 8 Changes in α-AN (A) and β-glucan (B) contents in specialty malt with soaking and germination conditions

2.3.3 大麥原料對特種麥芽風味物質含量的影響

圖9 特種麥芽在不同原料下2,5-二甲基吡嗪（A）和糠醛（B）含量的變化Fig. 9 Changes in 2,5-dimethylpyrazine (A) and furfural (B) content in specialty malt with soaking and germination conditions

圖9 A表明，采用發(fā)芽1 d的綠麥芽制得的特種麥芽，在焙焦過程中140 ℃和160 ℃條件下2,5-二甲基吡嗪含量最高。采用原料大麥制得的特種麥芽在焙焦過程中2,5-二甲基吡嗪含量在80～120 ℃條件下變化較小，在120～140 ℃條件下增長速度最快。采用發(fā)芽2 d的綠麥芽制得的特種麥芽，在焙焦過程中2,5-二甲基吡嗪含量無顯著變化（P＞0.05）。浸泡2 d的麥芽制得的特種麥芽在焙焦過程中2,5-二甲基吡嗪的含量上升也比較緩慢。圖9B表明，浸泡2 d的大麥在制取特種麥芽過程中，糠醛含量變化最快，在140～160 ℃條件下糠醛含量變化顯著（P＜0.05）。原料大麥和發(fā)芽2 d的大麥在制作特種麥芽過程中，糠醛含量變化較快，在160 ℃條件下糠醛含量較高。

3 討 論

特種麥芽的水分含量隨著焙焦溫度升高和時間的延長顯著減少，在80～100 ℃條件下水分含量流失較快；這說明在焙焦過程中水分在80～100 ℃流失，流失的水分主要是麥芽的自由水部分。隨著麥芽焙焦溫度的升高，水分主要存在形式為結合水而變得不易流失，這與韓鵬等[24]的結果一致。而麥芽風味的形成需要一定的水分含量，高水分含量利于特種麥芽風味的形成。不同原料制取特種麥芽的過程中，采用浸麥1 d、浸麥2 d的大麥制得的特種麥芽水分含量下降速度要快于其他原料，發(fā)芽1 d綠麥芽制得的特種麥芽水分含量下降的速度最慢；隨著溫度的升高，色度呈上升趨勢，在60～80℃條件下，此階段主要是麥芽的排潮脫水階段，麥芽的水分含量較高，導致色度上升較慢，而在低水分含量條件下，隨著溫度的升高麥芽色度上升明顯加快，此外，發(fā)芽3 d的麥芽制得的特種麥芽色度增長最快。

糖化麥汁作為啤酒發(fā)酵的原材料，麥汁TBA值將直接影響到啤酒的TBA值。啤酒的老化味主要來源于烯醛類羰基化合物，而烯醛類化合物可以用TBA值[25]表示，TBA值與啤酒的老化嚴重程度呈正比[26]。隨著溫度的升高，特種麥芽樣品的TBA值顯著升高，說明焙焦溫度越高，啤酒越容易出現(xiàn)老化現(xiàn)象[27]。TBA值在不同溫度下隨著焙焦時間延長而升高，尤其在高溫（140 ℃和160 ℃）下，TBA值較大且增長較快。不同原料的麥芽其TBA值基本相同，隨著溫度的升高，TBA值上升速率也基本一致，說明原料對麥芽TBA值影響較小。隨著溫度的升高，特種麥芽樣品的還原力顯著增加，在不同溫度下隨著焙焦時間延長略有增加，發(fā)芽3 d的麥芽制得的特種麥芽還原力最高。還原力通常與抗氧化活性相關，并且可以作為抗氧化活性的顯著以映[20]。

α-氨基氮和β-葡聚糖含量是麥芽品質的重要指標，影響著麥芽的加工工藝及產品的營養(yǎng)價值，酵母菌進行新陳代謝所需的氮主要從α-氨基氮中汲取，若α-氨基氮含量過低則影響糖化的進程[28]，麥汁中β-葡聚糖含量過高會使啤酒的黏度增強，影響啤酒口感[29]。隨著溫度的升高，α-氨基氮含量總體降低，β-葡聚糖含量整體呈上升趨勢，并且在不同溫度下隨著焙焦時間延長而升高，這與韓秀峰[30]的研究結果一致。隨著溫度的升高，2,5-二甲基吡嗪含量先減少后增加，糠醛含量在80～120 ℃條件下無明顯變化，在120 ℃時開始顯著增加；在高溫（160 ℃）條件下，2,5-二甲基吡嗪、糠醛隨時間的延長含量增加，而在低溫（80 ℃）條件下，2,5-二甲基吡嗪、糠醛隨時間的延長含量無明顯變化，說明2,5-二甲基吡嗪和糠醛均主要在120～160 ℃條件下生成。本研究結論也將為特種麥芽的定義、研究以及生產提供理論性參考。