專利名稱：大麥麥芽的制造方法和由此得到的改進(jìn)的麥芽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目標(biāo)是一種大麥麥芽的制造方法，即包括浸濕、發(fā)芽和烘干步驟的方法，該方法能夠得到低含量的亞硝基二甲胺(NDMA)。
在80年代，啤酒釀造者已注意到在啤酒中NDMA的存在，據(jù)推測這是一種對人致癌和致突變物質(zhì)。NDMA存在在麥曲中，似乎來源于在麥芽制造的過程中大麥合成的仲胺和叔胺與環(huán)境空氣中的氧化氮(NOx)的反應(yīng)。
按照一些作者的意見，不同種類的胺可能是NDMA的主要前體。
1986年，T.Wainwright等人，繼眾多的前人工作之后，在《啤酒釀造裝置雜志》(JOURNAL INST.BREW)1986年，一月-二月號，92卷，61頁的題名為《亞硝基胺的形成化學(xué)與麥芽制造和啤酒釀造的關(guān)系》的綜述文章中提出，大麥芽堿(對羥基苯乙替二甲胺)是NDMA的主要前體，二甲胺(DMA)、肌胺酸和蘆竹堿類的其他胺類則起次要的作用。
1985年，M.M.Mangino & R.S.Scanlan在《農(nóng)業(yè)食品化學(xué)雜志》(JOURNALAGRIC.FOOD CHEM.)1985，33卷，705頁上發(fā)表文章，題目是《生物堿大麥芽破和蘆竹堿的亞硝基化，大麥芽中亞硝基二甲胺的潛在前體》，該文證實(shí)了由于麥芽的蘆竹堿很容易被空氣中的Nox亞硝基化，致使它在NDMA的形成中起重要作用。
最后，許多作者認(rèn)為，麥芽NDMA的主要前體是二甲胺(DMA)，這是一種在麥芽制造過程中在大麥的側(cè)根中合成的仲胺。1981年在《基林啤酒釀造公司實(shí)驗(yàn)室研究報(bào)告》(Reports Res.Lab.Kirin Brewery Co.)1981，24卷，20頁中出版的一篇S.Sakuma的著作，題目為《麥芽焙烤過程中形成N-亞硝基二甲胺》，該文指出，在麥芽中NDMA產(chǎn)物的數(shù)量和生麥芽中的DMA的數(shù)量以及空氣中的NOx的數(shù)量之間有著直接的關(guān)系。最近，L.J.Yoo在1992年的《農(nóng)業(yè)食品化學(xué)雜志》，40卷，2224頁中的題為《發(fā)芽大麥中的亞硝基二甲胺前體，二甲胺的測定》文章中，在對麥芽中測得的胺量和在亞硝化后NDMA的產(chǎn)量基礎(chǔ)上確認(rèn)，DMA是NDMA的主要前體，生麥芽中DMA的濃度使得能推斷出在大麥芽烘干中可能產(chǎn)生的NDMA的數(shù)量。同時，在該文章中和在此期間的B.Poocharoen等人的載于《農(nóng)業(yè)食品化學(xué)雜志》，40卷，2220頁的題為《發(fā)芽大麥中的亞硝基二甲胺前體，大麥芽堿和蘆竹堿的測定》文章中，這些作者中的一些人十分懷疑在麥芽中產(chǎn)生NDMA時大麥芽堿和蘆竹堿的作用，根據(jù)最新的數(shù)據(jù)這提示NDMA的主要前體是在大麥發(fā)芽過程中在側(cè)根中產(chǎn)生的二甲胺(DMA)。
目前，通常以工業(yè)規(guī)模使用的減少NDMA含量的方法仍然基于在烘干過程中加入硫，以及使用低NO2含量的熱空氣或者是間接加熱的烘干爐，W.Flad在載于《國際釀造》1989年11月號的題為《盡量減少在麥芽烘干過程中產(chǎn)生亞硝胺》的文章中說明了不同的方案。
然而，這樣的方法除了不能在任何情況下都給出滿意的結(jié)果，某些用此方法處理的工業(yè)批次的麥芽仍然含有不符合要求量的NDMA以外，還要關(guān)注由于使用了硫，當(dāng)其燃燒時會產(chǎn)生二氧化硫排放的問題。在麥芽廠使用硫會由于環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的變嚴(yán)，在中長的時期后再次出現(xiàn)問題。
另外，在目前的認(rèn)識狀態(tài)下，還沒有一種在工業(yè)上可以使用的方法能夠避免使用硫，能夠造成低的NDMA含量而不在得到的麥芽的質(zhì)量和/或在所謂的清潔工業(yè)的應(yīng)用方面和/或在產(chǎn)率方面表現(xiàn)出其它的重大缺點(diǎn)。
也還提出過某些方法，這些方法在發(fā)芽后以及在即將烘干之前，或者在烘干時加入一般是酸的化合物。
William J.Olson在發(fā)表于《MBAA技術(shù)季刊》(MBAA TechnicalQuarterly)，1982，19卷，2期，63-67頁中的題為《在直接烘干時，不使用二氧化硫而控制N-亞硝基二甲胺》的文章中考慮在烘干之前加入磷酸和糖(葡萄糖或果糖)，這使得NDMA的含量達(dá)到2-3μg/Kg的程度，而加入H2PO3只能得到NDMA含量20-30μg/Kg的麥芽，只加入糖可以得到NDMA含量5-8μg/Kg的麥芽。W.J.W.Lloyd和S.J.Hutchings在刊于EBC 1983年年會報(bào)告(55-62頁)的一篇題為《消除麥芽中形成NDMA》的文章中表明，這種方法會有不同的結(jié)果。最后，在烘干前加入磷酸會在烘干時產(chǎn)生不好的氣味，這使得此方法在工業(yè)上應(yīng)用很成問題。
在W.A.Hardwick等人在《規(guī)章性毒理學(xué)和藥理學(xué)》(RegulatoryToxicology and Pharmacology)第2期，38-66頁(科學(xué)院出版社(AcademicPress Inc.)1982年版)中的題為《大麥飲料中的N-亞硝基二甲胺-啤酒釀造工業(yè)期待的行動》文章中描述了在即將烘干前酸化的另一種方法。該方法包括將麥粒表面酸化至pH值2.5(54頁)以盡量減少NDMA的數(shù)量。這種現(xiàn)象包括“凍結(jié)”NDMA的潛在前體大麥芽堿，在此條件下它呈質(zhì)子化形式，對在NOx存在下引起NDMA形成不敏感或敏感性低。由于P.A.Brookes在《啤酒釀造裝置雜志》，1982年，88卷，256-260頁中的題為《亞硝基二甲胺對麥芽性能的影響》一文中闡述的原因，即在工業(yè)規(guī)模使用時產(chǎn)生的操作和安全上的重大問題，這種技術(shù)似乎還不能在工業(yè)上應(yīng)用。
另一減少大麥芽堿數(shù)量的已知方法是降低發(fā)芽的速度。
按照先有技術(shù)，在浸濕之后和發(fā)芽之前加入過硫酸銨或NO2可以實(shí)現(xiàn)這種減速，或者在浸濕時進(jìn)行酸化可以限制芽的生長，還可以通過選擇條件(濕度、溫度和發(fā)芽時間)來限制芽的生長。
在T.Wainwright和D.D.O Farrell刊于《啤酒釀造裝置雜志》，1986年，5-6月號，92卷，232-238頁的題為《麥芽制造中的過硫酸銨控制NDMA和增加麥芽浸出液的產(chǎn)率》一文中，考慮在制造麥芽時加入過硫酸銨或溴酸鹽。此方法還沒應(yīng)用于工業(yè)規(guī)模，它需要加入赤霉酸。
在浸溫用水進(jìn)行酸化以減緩萌芽的生長已知在T.Wainwright的如下三篇文章中《亞硝基二甲胺形成和減少的措施》刊于《啤酒釀造裝置雜志》，1981，87卷，264-265頁；《麥芽中的N-亞硝基二甲胺前體》刊于上述雜志，71-80頁；《麥芽和啤酒中的亞硝胺》刊于上述雜志，1986，92卷，73-80頁。
由這些文章可以得出結(jié)論，所有的做法，特別是在浸濕時適當(dāng)?shù)乃峄拗屏嗣妊康纳L，減少了主要在這些組織內(nèi)形成的NDMA的潛在前體-大麥芽堿的數(shù)量大約10倍，因而就減少了在最終麥芽中產(chǎn)生的NDMA的量。
但是，這三篇文章中最新的一篇(《麥芽和啤酒中的亞硝胺》)表明(76頁，第1卷1，§3和4)考慮用于減少胚芽生長的所有處理方法，對麥芽質(zhì)量都有負(fù)面的影響，不能直接使用于工業(yè)規(guī)模。
在文獻(xiàn)中我們注意到，一種還沒有在工業(yè)上使用的方法是使萌芽鈍化，這是由如下的兩篇文章提出的
-G.H.Palmer等人的《在加速擦傷大麥發(fā)芽中結(jié)合酸化和赤霉酸處理》刊于《啤酒釀造裝置雜志》，78卷(1972)，81-83頁；-D.Crabb和G.M.Palmer的《不用胚芽生長制造麥芽的產(chǎn)量和釀造價值》刊于《ASBC會議論文集》(ASBC Proceedings)，1972，36-38頁。
這些文章都沒有涉及到NDMA的問題，這只是由于他們出版的時間早于對由NDMA引起的問題的認(rèn)識。這些文章的目的是殺死胚芽，為的是使其不長出側(cè)根和造成提取物損失的胚芽。這個方法意味著要添加赤霉酸。必須使用破損的大麥?zhǔn)且驗(yàn)榘l(fā)芽大麥的種皮是不能被赤霉酸浸透的。
作為例子，第一篇文章給出，在第一次浸泡時向破損的大麥加入0.006N的硫酸；在第二次浸泡時加入0.01N，而在每次浸泡的末尾加入赤霉酸(0.5-0.1ppm)。其效果是鈍化胚芽，減少側(cè)根的長度(可達(dá)70％)，由于消除了胚芽和側(cè)根的生長，可增加可溶蛋白質(zhì)的數(shù)量，刺激糊粉粒層和增加提取物的數(shù)量。
第二篇文章涉及借助于0.02％的酸(未規(guī)定種類)同時加入赤霉酸來破壞破損大麥的胚芽，以代替在正常發(fā)芽時產(chǎn)生的現(xiàn)象。
這些方法都需要有一個破損大麥的工序，加入赤霉酸除了導(dǎo)致增加可溶蛋白質(zhì)的數(shù)量外，不再能產(chǎn)生其它的工業(yè)應(yīng)用。
法國專利FR-1,360,637(Stauffer化學(xué)公司)涉及在發(fā)芽的過程中減少側(cè)根以提供更富活力和更漂亮麥芽的麥芽制造方法。該方法使用酸浸泡，按照1L浸泡水泡100g大麥，浸泡的初始pH值為1.7-2.4。浸泡用水和麥芽量的體積比要使得以后浸泡水的pH值長期等于初始pH值。大麥長時間地處于低pH值(＜2.3)，這導(dǎo)致發(fā)芽緩慢，這就帶來了已經(jīng)敘述過的缺點(diǎn)。
綜上所述可以得出結(jié)論，目前還未知可以以工業(yè)規(guī)模實(shí)用的沒有什么缺點(diǎn)的方法，可以在烘干時不用加硫而得到低NDMA含量的麥芽。
本發(fā)明的目的是解決這個問題，因此它涉及可以在工業(yè)規(guī)模上使用的、特別是可以得到具有低NDMA含量的麥芽的方法。
本發(fā)明的基本思想是，在浸泡時可以這樣來控制酸化，使得完全不改變或很少改變發(fā)芽，但同時卻對一種機(jī)制產(chǎn)生影響，使得在烘干后產(chǎn)生很少量的NDMA，而且在不影響麥芽質(zhì)量的前提下，它既不使工業(yè)的應(yīng)用復(fù)雜化，也不會降低得率。
本發(fā)明的方法其特征在于，浸泡步驟包括至少一個酸浸泡的分步驟，該分步驟是在穩(wěn)定后的pH值3.5-4.6下，在環(huán)境溫度下進(jìn)行的，選擇浸泡水的體積與大麥量之比使得在其它條件不變時，發(fā)芽時麥粒的活性不明顯改變。這使得注意到大麥的緩沖效果。
在這樣的pH值之下，很少或根本不影響大麥發(fā)芽，而當(dāng)比如pH值在穩(wěn)定之后等于3時，會導(dǎo)致大麥的發(fā)芽有明顯的改變，因此麥芽的質(zhì)量也會改變。按照本發(fā)明得到的麥芽，在烘干后其NDMA含量很小，比如說少于2μg/Kg，優(yōu)選少于1μg/Kg。
按照一種優(yōu)選的實(shí)施方案，所述穩(wěn)定化的pH值為3.8-4.6，優(yōu)選的值為4.5。實(shí)際上，按照本發(fā)明，對于比如pH值等于3.5和等于4.5，所得到的結(jié)果實(shí)際上是相同的，因此更愿意在更高的pH值下工作，這相當(dāng)于在同樣體積的浸泡水中加入更少數(shù)量的酸。
這種酸可以是鹽酸和/或磷酸。
所述浸泡水的體積和大麥量的比值以0.8-1.2L/Kg大麥為好，優(yōu)選等于1L浸泡水/Kg大麥。
至少一個浸泡分步驟最好持續(xù)4-6小時。
在所有的情況下都可以觀察到可溶性蛋白質(zhì)的減少(Kolbach指數(shù)減小)，但在使用磷酸的情況下，一個附加的優(yōu)點(diǎn)是麥芽汁的粘度明顯地減小，這主要是由于在麥芽中可溶性β-葡聚糖的含量下降。我們將要注意到，在浸泡時如使用冷的磷酸，則氣味問題和操作的困難就不再存在，而在上面曾經(jīng)提到，在加入磷酸時，這些問題會在烘干時出現(xiàn)。
可以在浸泡階段的每個分步驟中將酸加到浸泡水中。
按照一個優(yōu)選的實(shí)施方案，浸泡階段包括3個分步驟，在這些分步驟的第一步和第二步的過程中，將酸加到浸泡水中。
本發(fā)明還涉及對發(fā)芽進(jìn)行明顯的刺激所得到的麥芽，其特征在于，其提取液的干物質(zhì)含量(MS)為81-82％，可溶蛋白質(zhì)含量為4-5％，粘度為1.4-1.5mPas，變化的均勻度＞72％，NDMA含量＜10-9，而必要時可溶性β-葡聚糖的含量＜200mg。
通過閱讀下面的說明，結(jié)合附圖將更好地理解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖1表明文獻(xiàn)中公布的在麥芽中形成NDMA的兩種主要假說，在這種情況下，由發(fā)芽過程中產(chǎn)生的DMA形成NDMA，以及由在烘干的過程中由于大麥芽堿的相繼亞硝基化和亞硝基大麥芽堿的亞硝基化形成NDMA。
圖2是按照本發(fā)明和按照法國專利FR-1,360,637在浸泡過程中pH值的變化對比圖。
圖3表明按照試驗(yàn)II的試驗(yàn)8和9，試驗(yàn)麥芽和對照麥芽的可過濾性對比圖。
表1和表2表示下面試驗(yàn)I的結(jié)果。
表3和表4表示下面試驗(yàn)II的結(jié)果，表4說明在酸浸泡后對發(fā)芽進(jìn)行明顯的刺激對麥芽質(zhì)量的影響。
表5表示下面試驗(yàn)III的結(jié)果。
本發(fā)明在小型麥芽廠或在工業(yè)規(guī)模進(jìn)行了一系列試驗(yàn)。
試驗(yàn)I比較HCl/H3PO4大麥品種以小型麥芽廠的規(guī)模試驗(yàn)3個Brassicole品種。三種都是春天的品種(Alexis、Vodka和Nomad)。
小型麥芽制造的程序浸泡在13℃下儲藏的大麥相繼進(jìn)行3次浸泡，中間插入兩次麥種的通風(fēng)。
第一次浸泡6小時 13℃第一次通風(fēng)14小時25℃第二次浸泡5小時 14℃第二次通風(fēng)13小時20℃第三次浸泡2小時 16℃為了進(jìn)行酸浸泡試驗(yàn)，在第二次浸泡時加入鹽酸(HCl)和磷酸(H3PO4)HCl(37％)試驗(yàn)PH值4.5在穩(wěn)定化之后HCl(37％)試驗(yàn)PH值3.5在穩(wěn)定化之后H3PO4(85％)試驗(yàn)PH值4.5在穩(wěn)定化之后
H3PO4(85％)試驗(yàn)PH值3.5在穩(wěn)定化之后以每Kg大麥大約1L的比例進(jìn)行浸泡試驗(yàn)。
發(fā)芽此階段持續(xù)96小時，可以分成3個不同的分階段第一分階段14小時20℃第二分階段2小時 18℃第三分階段80小時16℃烘干通過逐漸升高溫度的方法，在小型麥芽廠將發(fā)芽的大麥干燥。
第一階段3小時62℃第二階段2小時65℃第三階段2小時68℃第四階段2小時73℃第五階段1小時78℃第六階段2小時80℃第七階段6小時83℃在烘干以后和儲藏麥芽之前，通過機(jī)械沖擊分離掉側(cè)根。
在工業(yè)規(guī)模烘干在小型麥芽廠獲得部分Alexis種生麥芽，并在工業(yè)規(guī)模干燥，不焚燒硫(SO2)使之有利于由存在于生麥芽中的前體形成NDMA。
借助于低NOx含量的直接加熱在兩塊圓形板上烘干此生麥芽。
第一步是在烘干上板上烘20小時。初始溫度55℃，在此期間升溫至68-70℃，這樣使麥粒濕度由42％降為10％。
第二步是在下板上進(jìn)行的，包括3段。逐漸升溫在12小時內(nèi)升至75℃，然后在4小時內(nèi)升至80℃，再經(jīng)過4小時通風(fēng)將麥粒冷卻。在此第二步，落下的麥粒的濕度由10％降到4％。
麥芽分析經(jīng)典的參數(shù)
用在Ahalytica-EBC中敘述的方法，測量麥芽質(zhì)量的基本參數(shù)(提取物含量、粘度、Kolbach指數(shù)、糖化力、pH值、可溶性β-葡聚糖含量)。以此方式分析了在小型麥芽廠干燥的麥芽。
亞硝基二甲胺(NDMA)含量測量在工業(yè)烘干階段干燥的和分離側(cè)根以后的NDMA含量。
將15g麥芽在50℃的100ml蒸餾水中中度攪拌1小時進(jìn)行抽提得到NDMA。在“Chemelut”型管中用二氯甲烷萃取后，萃取液對二氯甲烷濃縮到0.5ml，取10μl注射到CPG/TEA系統(tǒng)(熱能分析儀)中。
通過與含有NDMA數(shù)量逐步增加的麥芽試樣標(biāo)度進(jìn)行比較測量出NDMA的含量。
在進(jìn)行分析時，亞硝基二丙胺(NDPA)是作為內(nèi)標(biāo)而加入的。
結(jié)果麥芽的NDMA含量(表1)不管使用什么酸(HCl或H3PO4)以及酸性如何，生麥芽(Alexis)烘干時產(chǎn)生的NDMA含量少于未處理的對照的含量最終麥芽中NDMA值要低2倍以上。
可溶性蛋白質(zhì)含量(表2)各實(shí)驗(yàn)的可溶性蛋白質(zhì)含量(Kolbach指數(shù))比對照的值小，且與使用的大麥品種、使用的酸的pH值無關(guān)。
可溶性β-葡聚糖含量(表2)浸泡水的酸化導(dǎo)致麥芽的β-葡聚糖含量減少。當(dāng)使用磷酸時，此現(xiàn)象特別突出，隨品種不同，可使可溶性β-葡聚糖的含量減少15-50％。
粘度(表2)在使用磷酸的所有情況下，粘度的下降都是明顯的。
汁液的pH值(表2)在麥芽制造時進(jìn)行酸化使由麥芽得到的汁液的pH值有小幅度下降(0.1-0.2個pH點(diǎn))。
糖化力(表2)糖化力受到酸的種類和酸度的影響，但并不一定是一般的規(guī)律，因?yàn)檫@個現(xiàn)象視品種不同而很有不同。
分析麥芽質(zhì)量的其它指標(biāo)仍然全部不變。
結(jié)論此項(xiàng)研究表明，通過將浸泡水酸化來減少NDMA的產(chǎn)生并不限于使用鹽酸(HCl)，在浸泡時使用磷酸(H3PO4)使得在最終麥芽中的NDMA含量有相同程度地降低。
另一方面，進(jìn)行更強(qiáng)的酸化(穩(wěn)定的pH值為3.5)與穩(wěn)定地將浸泡水的穩(wěn)定后pH值調(diào)節(jié)到4.5相比，并未帶來什么好處。
考慮到麥芽質(zhì)量的其它因素，我們的研究證實(shí)，在浸泡時使用磷酸或鹽酸對麥芽的全面質(zhì)量有積極的影響。首先，我們將注意到麥芽的可溶性蛋白質(zhì)含量(Kolbach指數(shù))減少。
其次，在這些實(shí)驗(yàn)中，麥芽中的可溶性β-葡聚糖含量和粘度都明顯下降。
浸泡水酸化也會影響到汁液的pH值和糖化力值。
上述的發(fā)現(xiàn)使得本方法與力圖得到與對照相同的可溶性蛋白質(zhì)含量(Kolbach指數(shù))的發(fā)芽方法相差更遠(yuǎn)。后者應(yīng)該導(dǎo)致麥芽的提取物的增加，使啤酒制造車間中得到高的收率。在此情況下，麥芽的其它參數(shù)保持不變。
表1
表2<
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nd未能測定試驗(yàn)II大麥品種以工業(yè)規(guī)模(200噸麥芽)試驗(yàn)四種Brassicole品種(試驗(yàn)1至5)。兩種是春麥品種(Prisma和Alexis)；兩種是冬麥品種(Clarine和Plaisant)。
麥芽制造程序浸泡在13℃下儲藏的大麥相繼進(jìn)行3次浸泡，中間插入兩次麥種的通風(fēng)。
在240噸大麥中加入250m3冷卻至12℃的浸泡水。6小時以后排出第一次浸泡的水，并用20℃的空氣將麥粒通風(fēng)11小時。在此階段，麥粒的濕度為26-28％。
第二次浸泡使用同樣數(shù)量的水，再在16℃下通風(fēng)8小時。在此階段，麥粒的濕度為35-37％。
最后一次浸泡相當(dāng)于在水下2小時，然后在16℃下通氣3-4小時。
在浸泡的最后階段，麥粒的濕度達(dá)到約40-42％。
為了進(jìn)行試驗(yàn)(酸浸泡)，鹽酸從儲槽中用泵打出，與水混合后送入浸泡槽中。
發(fā)芽這一步在堆積在“麥芽制造塔”型的豎直裝置上的圓形格子上進(jìn)行5天，麥粒每8小時翻動一次，以保持發(fā)芽均勻。
在發(fā)芽開始時，在浸泡好的麥粒上澆水，使麥粒的濕度達(dá)到43％，進(jìn)入的空氣溫度控制為15℃。
烘干發(fā)了芽的大麥(生麥芽)被裝在發(fā)芽格子上去烘干，在這里，在兩塊圓形板上用低NOx含量直接加熱的方法將生麥芽干燥。
第一步在上烘干板上進(jìn)行20小時，初始溫度為55℃，在此期間升溫至68-70℃。這樣使麥粒的濕度由42％降為10％。
第二步在下烘干板上進(jìn)行，分為3個階段。開始在12小時內(nèi)溫度逐漸升至75℃，再在4小時內(nèi)加熱到80℃，然后在麥粒的冷卻階段，通風(fēng)4小時。在此第二步，麥粒的濕度由10％降為4％。
在每個實(shí)驗(yàn)平行進(jìn)行的對照組試驗(yàn)中，在烘干時焚燒75Kg的硫。
在烘干麥芽以后和儲藏以前，通過機(jī)械沖擊分離側(cè)根，在分離側(cè)根后進(jìn)行NDMA的定量。
亞硝基二甲胺定量通過在適中的攪拌下，在100ml的50℃蒸餾水中抽提15g麥芽1小時來得到NDMA。在“Chemelut”型管中用二氯甲烷萃取后，將萃取液對二氯甲烷濃縮到0.5ml，將10μl注射到CPG/TEA系統(tǒng)(熱能分析儀)中。
通過與含有NDMA量逐步增加的麥芽試樣標(biāo)度進(jìn)行比較測量出NDMA的含量。
在進(jìn)行分析時，亞硝基二丙胺(NDPA)是作為內(nèi)標(biāo)而加入的。
結(jié)果將在小型麥芽廠規(guī)模進(jìn)行的觀察(試驗(yàn)I)擴(kuò)展到工業(yè)規(guī)模(200噸)在浸泡水中使用酸可以得到低硝基胺含量的麥芽，而麥芽質(zhì)量與用硫處理的對照組相同(見表3)。
對于不同大麥質(zhì)量(冬麥/春麥)的工業(yè)試驗(yàn)，都驗(yàn)證了這一結(jié)果。
在不同次的浸泡使用不同的劑量表明，在前兩次浸泡中用酸就足夠了，就體積而言，在浸泡水中加入大約500L酸就能夠達(dá)到目的。
在這樣酸的體積下，每Kg大麥用大約1L浸泡水，在使pH值均勻化和平衡之后，水的pH值在第一次浸泡時為3.8-4.1；第二次浸泡為3.8-4.6。
用小劑量酸進(jìn)行的試驗(yàn)(表3的試驗(yàn)4)表明，在烘干不用硫時，在浸泡時需要很少量的酸。在這樣劑量的酸的情況下，第一次浸泡和第二次浸泡的平衡pH值分別為5.1和4.8。
與“亞硝胺”參數(shù)同時，還觀察了麥芽質(zhì)量的另一些參數(shù)，即在試驗(yàn)和對照試驗(yàn)之間不同的某些值(見表3)。
首先，在各個試驗(yàn)中與對照試樣相比，亞硫酸酐的含量是很小的，這是由于在這些試驗(yàn)中，在烘干的過程中沒有使用硫。
其次，在本試驗(yàn)的情況下，β-葡聚糖酶的活性水平也總是大于或等于400IRVU，而在某些對照試驗(yàn)中這大約為300IRVU。這個數(shù)字給我們一個印象，那就是在傳統(tǒng)的麥芽制造條件下，麥粒不能充分發(fā)揮其潛力，而酸給水解酶的產(chǎn)生“注入了興奮劑”。
與此同時，在試驗(yàn)的情況下，我們能看到Kolbach指數(shù)減小，這是由于可溶性蛋白質(zhì)的數(shù)量更少所致。
最后，在某些情況下，我們看到試驗(yàn)的麥芽汁粘度下降。
其他有關(guān)麥芽質(zhì)量的指標(biāo)完全保持不變。
由于在工業(yè)試驗(yàn)的情況下確認(rèn)了試驗(yàn)組可溶性蛋白質(zhì)的含量減少，我們希望在試驗(yàn)II的范圍內(nèi)證實(shí)，可能通過顯著地刺激試驗(yàn)組的發(fā)芽來恢復(fù)可溶性蛋白質(zhì)的含量。
為此我們進(jìn)行了兩種方式的試驗(yàn)(在表4中表示的試驗(yàn)6-9)。方式1(試驗(yàn)6和7)是在試驗(yàn)中發(fā)芽初期加入赤霉酸(30mg/T)。方式2(試驗(yàn)8和9)是將在空氣下的浸泡試驗(yàn)的最后一段時間延長5小時。在后一種情況下(方式2)，在發(fā)芽的4和5天我們觀察了麥芽的特性。在這兩種方式下，加入酸的數(shù)量相當(dāng)于試驗(yàn)3中使用的量(400和150L)。結(jié)果列在表4中。
這些補(bǔ)充試驗(yàn)的結(jié)果證實(shí)了前面提到的想法，就是在發(fā)芽期進(jìn)行明顯的刺激而使可溶性蛋白質(zhì)的量恢復(fù)時，麥芽的提取物明顯地增加。根據(jù)試驗(yàn)，這個增加量在提取物的0.4-1.3個點(diǎn)之間。
我們還證實(shí)，粘度比在前面試驗(yàn)所觀察的有更顯著的下降。在粘度上的這個差別是基于，由于表達(dá)的溶細(xì)胞活性升高，使細(xì)胞壁的組分發(fā)生更好的降解。比如，由于在這些麥芽中表達(dá)了比對照麥芽更多的內(nèi)切纖維素酶和葡聚糖酶，從而減少了試驗(yàn)麥芽的可溶性β-葡聚糖含量。
這種特點(diǎn)在Grandclerc J.等人1988年在法語雜志《BIOS》No19，88-92頁上出版的《TEPRAL啤酒槽的簡化過濾方法，說明和方法》一文中所敘述的啤酒槽內(nèi)的汁液過濾質(zhì)量有很大的影響。當(dāng)我們將試驗(yàn)8和9的Iranis試驗(yàn)麥芽的50/50混合物與試驗(yàn)8和9的對照麥芽的50/50混合物進(jìn)行比較時，可以觀察到過濾行為上的明顯差別。在圖3試驗(yàn)的前300秒(第一期)過濾靠重力進(jìn)行，在T＝300s的末尾時，過濾在1Bar的壓力下進(jìn)行。圖3表明，在試驗(yàn)的混合物情況下，特別是在第二階段，比對照組麥芽的混合物，過濾速度有了明顯的改善。
與此同時，我們在所有的情況下都觀察到麥芽的改變具有更好的均勻性。最后，基于這種麥芽制造方法的麥芽質(zhì)量性能，通過觀察(試驗(yàn)8)發(fā)芽4天所得到的麥芽就能得到很好的說明。采用酸浸泡，在發(fā)芽4天之后可以得到與在標(biāo)準(zhǔn)麥芽制造條件下5天所產(chǎn)生的相同質(zhì)量的麥芽。
另外，基于酸浸泡的性理變化能夠限制麥粒的呼吸，這導(dǎo)致麥芽收率大約1％的改善。
結(jié)論本研究的目的達(dá)到了在工業(yè)規(guī)模下，在浸泡時使用酸可以在烘干時不用硫就能限制亞硝胺的產(chǎn)生。
在此條件下得到的麥芽，在所有情況下質(zhì)量上都符合二氧化硫含量更少，β-葡聚糖酶的活性高且穩(wěn)定這些特點(diǎn)。
在某些情況下，這些麥芽也具有Kolbach指數(shù)和粘度都更小的特點(diǎn)。
在通過明顯地刺激發(fā)芽來恢復(fù)可溶性蛋白質(zhì)含量的試驗(yàn)中，我們已經(jīng)看到，相對于對照組，在控制NDMA的同時，采取了一些條件使麥芽的提取物數(shù)量明顯增加，可溶性β-葡聚糖以及相應(yīng)的汁液粘度大為減少。對于可溶性蛋白質(zhì)的含量與在對照組中測量的數(shù)據(jù)相同這一點(diǎn)的觀察證實(shí)，本申請的麥芽制造方法不僅控制了產(chǎn)生的NDMA含量，而且以更好的全面質(zhì)量制造了麥芽。
浸泡水體積和處理的大麥體積之間關(guān)系的影響圖2表明在浸泡的前6小時中pH值曲線的變化。試驗(yàn)“Stauffer A”和“Stauffer B”相當(dāng)于專利FR-1,360,637(第二頁，左欄)的極端條件，也就是說，試驗(yàn)A的浸泡水含酸0.1％，試驗(yàn)B的浸泡水含酸1％；在這兩種情況下，每1體積大麥用10體積水(即100g大麥用1L浸泡水)。按照本發(fā)明的試驗(yàn)相當(dāng)于浸泡水含有0.2％的酸，即對于200噸大麥的試驗(yàn)，用200噸水加400升酸。
在圖2中給出在浸泡過程中的pH值，這相當(dāng)于下表
在試驗(yàn)Stauffer A和Stauffer B中，正是加入了酸的水決定了其pH值。在浸泡的前6小時，pH值仍然低于2.5和1.3。在試驗(yàn)TEPRAL中，開始的pH值等于2.67，但在1小時后它變成大約等于3.5。在第6小時末，它達(dá)到最終值4.05。因此我們看到，在該試驗(yàn)所選擇的水體積/麥粒重量比值的條件下，由大麥產(chǎn)生了重要的緩沖作用，這樣能保證麥粒不在太低的pH值里保持太長的時間。這樣就避免干擾發(fā)芽時的麥粒生理活動。在浸泡分步驟的大部分時間里，pH值的變化都不大。
表3酸性浸泡對麥芽全面質(zhì)量的影響
E試驗(yàn)；T對照組表4酸浸泡后在發(fā)芽時進(jìn)行明顯的刺激對麥芽質(zhì)量的影響
E試驗(yàn)；T對照組試驗(yàn)III酸對NDMA含量的作用機(jī)制大麥品種在表3試驗(yàn)3的工業(yè)試驗(yàn)(Alexis)和在表2的小型麥芽廠Vodka和Nomad的情況下，在發(fā)芽期的末尾和烘干之前(生麥芽)提取發(fā)芽大麥的試樣。在每種的情況下，同時得到不處理的對照組生麥芽和酸處理出來的麥芽。
麥芽制造程序這些試樣的麥芽制造條件匯總于前面敘述的試驗(yàn)I和試驗(yàn)II的敘述當(dāng)中。
生麥芽分析對生麥芽分析了許多NDMA的潛在前體-大麥芽堿和蘆竹堿，按照1981年P(guān).T.Slack和T.Wainwright在《啤酒釀造裝置雜志》，87卷，260頁上題目為《大麥芽堿是麥芽中NDMA的前體》一文中公布的方法。
-在類似于大麥芽堿的條件下抽提肌氨酸，用氟代二硝基苯(FDNB)酯化，并用高效液相色譜分析。
-用甲醇抽提二甲胺(DMA)，用氟代二硝基苯(FDNB)制成衍生物，再用1991年8月在《德國工程師協(xié)會雜志》(Verein Deutscher Ingenieure)上題為《用高效液相色譜測定脂肪族胺》的文章中公布的方法，用高效液相色譜分析。
按照在試驗(yàn)I中敘述的方法測定生麥芽中的NDMA含量。
另外，用肉眼觀察的方法研究生麥芽，估計(jì)酸對側(cè)根和胚芽生長的影響。這些組織大多數(shù)參與了NDMA前體胺的產(chǎn)生。
結(jié)果烘干前的生麥芽中測量的仲胺(DMA、肌氨酸)和叔胺(大麥芽堿、蘆竹堿)的濃度用干重的十億分之一(ppb)表示，列在表5中。
這些數(shù)字表明，蘆竹堿和肌氨酸在生麥芽中的含量很少，只有大麥芽堿和二甲胺以可以測到的量存在。在工業(yè)制造麥芽的情況下，這兩種胺的濃度分別比分析的兩個小型麥芽廠制造的平均值大2-10倍。
至于生麥芽的大麥芽堿濃度，注意到在酸處理試驗(yàn)的試樣中，在小型麥芽廠的情況下，發(fā)芽過程中產(chǎn)生的大麥芽堿的數(shù)量比對照組低50-100％，而在工業(yè)規(guī)模的麥芽(Alexis)中，該對照組試樣和酸處理試樣產(chǎn)生的大麥芽堿處于同樣水平。
對于DMA，在小型麥芽廠和工業(yè)規(guī)模的數(shù)據(jù)與前面相比，兩者之間更為一致。在所有的情況下，酸浸泡的試樣中DMA的濃度只為對照組的大約1/4。在Nomade試驗(yàn)中，測量的數(shù)值表明，酸浸泡試驗(yàn)的生麥芽中DMA的數(shù)量為在對照組測量的1/10。
在浸泡時使用酸對發(fā)芽過程中形成的NDMA的數(shù)量沒有明顯的影響，對在麥粒發(fā)芽過程中產(chǎn)生的側(cè)根和胚芽的長度也沒有明顯的影響。
表5生麥芽中NDMA的前體濃度單位干重量的ppb
結(jié)論此項(xiàng)研究證實(shí)了在浸泡時使用酸對在發(fā)芽末期麥粒中存在的NDMA前體的數(shù)量的重要作用。
在此研究中測量到的胺的數(shù)值表明，在浸泡時加酸可重復(fù)地明顯地減少了生麥芽中存在的DMA的數(shù)量。
因此，被看作是NDMA主要的前體的這種仲胺的含量減少，會很有邏輯地減少在烘干過程中由NOx引發(fā)亞硝基化時產(chǎn)生的NDMA量。這使得在麥芽制造的這一最后步驟中不用硫而保持對NDMA的要求標(biāo)準(zhǔn)。
酸對生麥芽的大麥芽堿含量的影響不太明顯，一次試驗(yàn)和另一次試驗(yàn)也不大重復(fù)，這表明酸化浸泡水降低NDMA含量主要是基于用此麥芽制造方法制造的生麥芽的DMA減少。
酸的這種作用機(jī)制有別于基于降低組織(胚芽、側(cè)根)生長和大麥芽堿數(shù)量減少的機(jī)制，此機(jī)制引自Wainwright等人在《啤酒釀造裝置雜志》，1986年，92卷，76頁上的《麥芽和啤酒中的亞硝胺》一文。按照我們的條件在浸泡時加入酸對在麥芽制造過程中長出的側(cè)根和胚芽長度和產(chǎn)生的大麥芽堿的數(shù)量沒有明顯的影響。
與此同時，旨在恢復(fù)試驗(yàn)中稍為減少的蛋白質(zhì)含量的麥芽制造補(bǔ)充試驗(yàn)使我們得出結(jié)論，浸泡麥粒時的酸化引起的生理變化會導(dǎo)致獲得質(zhì)量好于對照組的麥芽。采用酸浸泡結(jié)合在發(fā)芽時對麥粒進(jìn)行明顯的刺激一方面能在控制產(chǎn)生的可溶性蛋白質(zhì)含量的同時產(chǎn)生高提取物含量、低粘度的麥芽，另一方面采用此條件也能在4天的發(fā)芽時間里生產(chǎn)出其質(zhì)量與在標(biāo)準(zhǔn)條件下發(fā)芽5天所得到的相同的麥芽。
最后，采用此方法和由此方法產(chǎn)生的生理現(xiàn)象導(dǎo)致增大了麥芽廠的收率。
權(quán)利要求
1.包括浸泡階段、發(fā)芽階段和烘干階段的大麥麥芽的制造方法，其特征在于，浸泡階段包括至少一個酸浸泡分步驟，該分步驟是在穩(wěn)定后的pH值等于3.5-4.6，選擇浸泡水體積和大麥量之比使得在發(fā)芽時的大麥活動不明顯改變的條件下進(jìn)行的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述穩(wěn)定后的pH值等于3.8-4.6。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，該方法包括兩個酸浸泡的分步驟，在第一個分步驟中，穩(wěn)定后的pH值為3.8-4.1，在第二個分步驟中，穩(wěn)定后的pH值為3.8-4.6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中之一項(xiàng)的方法，其特征在于，至少一個分步驟是在每Kg大麥0.8-1L浸泡水的比例下實(shí)施的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，所述比例基本為每Kg大麥1L浸泡水。
6.根據(jù)前面任意一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于，至少一個浸泡分步驟的時間為4-6小時。
7.根據(jù)前面任意一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于，在每個所述的浸泡分步驟中向浸泡水中加入酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中之一項(xiàng)的方法，其特征在于，該浸泡階段包括三個分步驟，以及在第一和第二分步驟中，將酸加入到浸泡水中。
9.根據(jù)前面權(quán)利要求中之一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述的酸化用鹽酸進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中之一的方法，其特征在于，所述的酸化用磷酸進(jìn)行。
11.根據(jù)前面權(quán)利要求中的一項(xiàng)的方法，其特征在于，相對于標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)發(fā)芽來說，刺激發(fā)芽階段，以將可溶性蛋白質(zhì)的含量恢復(fù)到基本等于同樣品種的大麥在不經(jīng)酸浸泡，進(jìn)行所述的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽時得到的水平。
12.具有如下特征的麥芽-提取物占81-82％的干物質(zhì)；-可溶性蛋白質(zhì)的含量為4-5％；-粘度為1.4-1.5mPas；-改變的均勻性＞72％；-NDMA含量＜10-9。
13.按照權(quán)利要求12的麥芽，其特征在于，其可溶性β-葡聚糖的含量小于200mg/L。
全文摘要
本發(fā)明的目標(biāo)是一種大麥麥芽的制造方法,該方法包括浸泡階段、發(fā)芽階段和烘干階段。為了得到在烘干后麥芽中亞硝基二甲胺(NDMA)的低含量,以及避免在烘干時加入硫,在至少一個浸泡分步驟中,將浸泡的大麥酸化到穩(wěn)定的pH值為3.5—4.6。使用的機(jī)制是降低生麥芽中的二甲胺(DMA)含量,以限制隨后在麥芽中產(chǎn)生亞硝胺。本發(fā)明也涉及改進(jìn)了的麥芽,它含有81—82%的提取物,可溶性蛋白質(zhì)的含量為4—5%,粘度為1.4—1.5mPas,改變的均勻性> 72%,NDMA含量< 1%,以及β－葡聚糖的含量< 200mg/l。
文檔編號C12C1/047GK1187855SQ9619483
公開日1998年7月15日 申請日期1996年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月16日
發(fā)明者D·齊默爾曼, F·吉德爾, M·卡爾尼羅 申請人:科諾布格啤酒制造股份有限公司