【正文】 項目建議書 項目名稱： 制麥中有害微生物控制及麥芽品質(zhì)改進技術研發(fā) 項目類別： 研發(fā) 申報單位： 成都糧食儲藏科學研究所 項目負責人： 何學超 中糧集團 20xx 年 3 月 一、 立項依據(jù) （一） 目的、意義 微生物是自然界中最多的物種，并且無處不在。 各類微生物在制麥過程中會在麥芽表面繁殖，影響成品麥芽品質(zhì)，并最終影響成品啤酒的品質(zhì)，這一觀點已在學術界形成共識，而且越來越廣泛的受到國內(nèi)外的啤酒生產(chǎn)企業(yè)與研究者們的關注。 作為衡量成 品麥芽中酸 類物質(zhì)組成及含量的 pH值和酸度，其值的波動表示了麥芽中酸類物質(zhì)的組成及含量變化，對生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)麥芽具有重要的意義，也是啤酒廠控制原料的一項重要指標。因此， 采用當今世界最先進的塔式制麥工藝，生產(chǎn)出的麥芽已覆蓋全國 27 個省市自治區(qū)，出口 7 個國家（地區(qū)），占中國麥芽出口量 85%的 中糧麥芽， 在保證了 先進的 制麥工藝基礎上，系統(tǒng)的 開展微生物對成品麥芽 品質(zhì) 的影響和 如何 降低成品麥芽 pH 值的研究具有非常重要的意義 。 是解決中糧麥芽目前出現(xiàn)的技術 難 題 的 需要 20xx 年 7 月 30 日 ～ 9 月 13 日，集團研發(fā)部針對 各 業(yè)務單元需求和 5院所 專家的專業(yè)方向，組織油脂、麥芽、小麥加工、生物能源、大米和生物化工 6 個專家組對中 國糧油 （ 606）下屬的 8 家重點業(yè)務企業(yè)進行了技術調(diào)研。 麥 芽調(diào)研 組 在 中糧麥芽 (大連 )有限公司 (簡稱大連麥芽 )調(diào)研時，生產(chǎn)和技術人員反映，在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)部分麥芽污染霉菌后， 會 出現(xiàn)色澤加深， 濁度升高 ，口感不好 以及過濾速度變慢的情況，在浸麥水及麥芽中分離到許多霉菌，尤其在用國產(chǎn)大麥生產(chǎn)麥芽時更為突出， 還 常出現(xiàn) 有霉斑，不利于滿足穩(wěn)定生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)麥芽產(chǎn)品的需求。 同時大連麥芽還提出了用澳麥為原料（如 Schooner 10025 和 Gairdner 10083）生產(chǎn) 1 的成品麥芽， pH值在 ～ 的范圍 ， 而且常高于 ，不能滿足 部分高端 客戶的生產(chǎn)需求。 20xx 年 3 月 5 日 ～ 3 月 6 日，集團研發(fā)部又組織 成都糧食儲藏科學研究所 (簡稱 成都所 )的技術人員在 中糧麥芽 (江陰 )有限公司 (簡稱江陰麥芽 )深入到生產(chǎn)現(xiàn)場 進行實地 調(diào)研。在這次調(diào)研活動中， 江陰麥芽也提出用國產(chǎn)大麥制成的麥芽濁度高，希望能 通過 設立 研發(fā)項目研究 分析是由哪些微生物導致的，并 找出 降低濁度的有效方法 。 江陰麥芽還 提出 ，在 浸麥階段，浸泡時間較長后，在罐底會產(chǎn)生一些粘稠液，每浸泡 4～ 5批料后，就必須使用燒堿 浸泡處理浸麥罐，并且還難以清理干凈，希望能通過 設立 研發(fā)項目，對這些粘稠物的成分進行分析，找出有效清理的辦法 ，方便生產(chǎn)作業(yè)，降低生產(chǎn)成本 。 對于 大連 麥芽 和 江陰 麥芽 提出的這些 生產(chǎn)中遇到的實際問題， 目前僅依靠企業(yè)自身的技術力量 還 不能解決，必須 在集團研發(fā)部的領導下開展技術研發(fā) ，系統(tǒng)的 研究 形成這些問題的根本 原因 ， 才能找出有效的解決問題的辦法 ， 對癥下藥， 解 決 制 麥企業(yè)的燃眉之急 。 是 提高中糧麥芽 整體市 場競爭力 的需要 麥芽是釀造啤酒的主要原料，是用啤酒大麥加工生產(chǎn)出來的產(chǎn)品。隨著我國加入 WTO 和啤酒工業(yè)的不斷深入發(fā)展， 對啤酒麥芽生產(chǎn)加工技術及質(zhì)量標準提出了越來越嚴格的要求。 優(yōu)質(zhì)啤酒來源于優(yōu)良的麥芽，因此，啤酒釀造 企業(yè) 對麥芽質(zhì)量要求很高，也非常重視和關注麥芽質(zhì)量，常常把麥芽比作是啤酒的靈魂。 中糧麥芽的一些高端客戶，如百威啤酒 、嘉士伯啤酒 等，對麥芽質(zhì)量的挑剔幾乎已到了苛刻的地步。 隨著人們生活水平的不斷提高 ，國內(nèi)啤酒需求量不斷加大，加入WTO 后全球知名啤酒品牌搶灘內(nèi)地，也帶動了 國內(nèi)啤酒釀造業(yè) 的 飛速發(fā)展，啤酒麥芽的需求量每年也以 10%～ 12%的速率上升，目前我國啤酒麥 2 芽年需求量約在 320 萬噸左右。 國內(nèi) 大型麥芽生產(chǎn)企業(yè)大多采用進 口大麥在國內(nèi)加工麥芽的方式生產(chǎn)，以滿足國內(nèi)高端市場的需要 。 實際上中糧麥芽目前也是采取這樣的 方式 ， 向市場提供 的大部分麥芽都是采用澳麥、加麥 和少量 歐麥生產(chǎn)，只有極少量的國產(chǎn)大麥麥芽。但在麥芽進口稅率下降后，直接進口麥芽成為可能，國際上大的麥芽公司加工水平高，質(zhì)量穩(wěn)定，有比較大的競爭力。 麥芽生產(chǎn)過程中具有污染性的有害微生物對成品麥芽品質(zhì)有極其重要的影響，并貫穿啤酒生產(chǎn)的全過程； 麥芽中酸類物質(zhì)的組成與含量，不但影響著麥芽醪和麥芽中各種酶類的活性，影響啤酒的發(fā)酵生產(chǎn)，而且影響著啤酒成品的口感、風味等品質(zhì)，對啤酒生產(chǎn) 極為重要。 如果中糧麥芽生產(chǎn)的麥芽質(zhì)量不穩(wěn)定， 例如 麥芽色度、濁度加深，或者過濾速度太慢的問題解決不了，或者在某特定客戶要求的 pH值達不到要求 等情況 ，中糧麥芽在面對面 國際大的麥芽公司 的競爭時，就會處于不利的境地，我們在高端市場的競爭力就會削弱。 因此，對麥芽污染微生物的情況進行檢查和評估，并研究對策去降低微生物的污染、降低麥芽中 的 pH值 是非常必要的，對保證麥芽產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，提高中糧麥芽在市場上的整體競爭力具有重要的現(xiàn)實意義。面對激烈的市場競爭，要提高中糧麥芽的市場競爭力，就必須積極開展研發(fā)和創(chuàng)新，針對生產(chǎn)中出 現(xiàn)的問題立項進行研究，才能解決質(zhì)量波動的狀況，生產(chǎn)出穩(wěn)定的高質(zhì)量麥芽。 為 中糧麥芽 形成制麥技術研究方面 的核心競爭力奠定基礎 中糧麥芽旗下的大連麥芽采用先進的塔式制麥工藝，年產(chǎn)麥芽 30 萬噸，是目前亞洲最大、世界第二的單體麥芽生產(chǎn)廠；江陰麥芽也同樣采用先進的塔式制麥工藝，一期工程竣工后的年生產(chǎn)能力為 12 萬噸，二期工程竣工投產(chǎn)后，年生產(chǎn)能力將提高到 30 萬噸，三期工程竣工后的年生 3 產(chǎn)能力可高達 50 萬噸 ，將成為全球最大的麥芽加工基地 ；還將 建設 以國產(chǎn)大麥為主要生產(chǎn)原料的海拉爾麥芽廠，年生產(chǎn)能力可達 5 萬噸；三家麥芽廠總 年生產(chǎn)能力即可達 85萬噸，約占目前國內(nèi)麥芽需求量的 1/4強。目前中糧麥芽 生產(chǎn)出的 成品 麥芽已 銷往 全國 27 個省市自治區(qū)，出口 7 個國家（地區(qū)）， 出口麥芽 占中國麥芽出口 量的 85%！ 擁有 如此 巨 大的生產(chǎn)能力和在國內(nèi)外市場上的占有率 的中糧麥芽 ，如果沒有一個專業(yè)的麥芽研發(fā)團隊，沒有一個專業(yè)的麥芽研究基地， 要 在實施低成本戰(zhàn)略的同時向市場提供質(zhì)量 穩(wěn)定的高品質(zhì)的麥芽 ， 在制麥技術研究方面形成推動中糧麥芽持久進步的核心競爭力，從而使中糧麥芽的產(chǎn)品在市場上具有絕對 的競爭 優(yōu)勢， 就 將是 一紙空談。因此， 研發(fā)和創(chuàng)新 是中糧麥芽 必須要做的功課 。 要 做好這門功課， 就必須培養(yǎng)和建立一支專業(yè)的麥芽研發(fā)團隊和 投入 必要的研發(fā)資金支持， 通過 對影響麥芽理化指標的因素進行持續(xù)系統(tǒng)研究 ， 并 不斷跟蹤國際 先進技術 的 發(fā)展，了解國內(nèi)外 制麥技術現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ， 做到知己知彼，才能百戰(zhàn)不殆。 而本項目的實施， 正可以為建立麥芽研發(fā)團隊和研究基地做很好的鋪墊，打下良好而堅實的基礎 ， 改變國內(nèi)“大麥科研滯后大麥生產(chǎn)，大麥生產(chǎn)滯后麥芽加工，麥芽加工滯后啤酒釀造”的局面。 （二） 國內(nèi)外概況和發(fā)展趨勢 國內(nèi)外在微生物對啤酒品質(zhì)的影響方面研究較多，對麥芽理化指標的研究方面相對要少 得多。 但 各類微生物在 制麥過程中會在麥芽表面繁殖，影響成品麥芽品質(zhì)，并最終影響成品啤酒的品質(zhì)，這一觀點已在學術界形成共識，而且越來越廣泛的受到國內(nèi)外的啤酒生產(chǎn)企業(yè)與研究者們的關注。 目前已有的研發(fā)成果表明，藏綠曲霉、特異青霉、嫻色曲霉、禾桿鐮孢霉、阿姆斯持丹曲霉、球黑孢霉、葡柄霉、禾赤色鐮孢霉、黃青霉、 4 根霉、交鏈孢霉、燕麥細鐮孢霉等能夠引起啤酒的噴涌??；黑曲霉、少根根霉、鐮孢霉等能夠增加啤酒中的氮，降低啤酒膠體的穩(wěn)定性，使啤酒產(chǎn)生絮狀渾濁；黑曲霉、頭囊茵、根霉等，特別是被少根根霉和鐮孢霉污染還會增加啤酒的色度，甚至會使啤酒產(chǎn)生強 烈的焦糖味、果香異味，影響啤酒的風味。 與此同時，有關微生物對成品麥芽質(zhì)量的有益影響也被研究者所注意。研究數(shù)據(jù)表明，有益微生物能夠與有害微生物形成競爭，控制有害微生物生長，消除對麥芽質(zhì)量的不利影響，從而生產(chǎn)出高質(zhì)量的成品麥芽。例如，交鏈孢霉、青霉、地霉等能夠提高啤酒的膠體穩(wěn)定性；白地霉、根霉、地霉、乳酸菌等能改善麥芽的粗細粉差、庫值、粘度、過濾速度、 β葡聚糖含量、隆丁區(qū)分、 α氨基氮等品質(zhì)指標，還能抑制 DON、AFTB1等真菌毒素的 發(fā)展 。 從目前國內(nèi)外最新研究 成果 來看，通過篩選合適的制麥用微生物菌種，確定 適當?shù)奈⑸镏汽溂夹g不僅可以抑制不良微生物的生長，消除對成品麥芽指標的不良影響，提高成品麥芽的品質(zhì)質(zhì)量，改善成品啤酒的品質(zhì)指標，還可以避免在制麥過程中使用化學抑菌劑帶來的對成品麥芽品質(zhì)及成品啤酒品質(zhì)改變的負面影響。該項技術在國外已被研究多年，德國和比利時相繼都有已經(jīng)通過中試，取得非常好的效果的報道，在法國有 應用于 生產(chǎn) 化 并 取得與實驗室相同結(jié)果的報道 。但是，該項技術在我國還處于新開發(fā)階段， 目前 基本上只有 江南大學進行過相關研究 ，開展過微型微生物制麥試驗并對其工業(yè)化應用的可行性進行過探討，進行過相關報道。 另外， 國 內(nèi)外對麥汁、啤酒中酸類物質(zhì)的種類、含量及其對啤酒風味的影響等方面開展過大量研究。研究表明，啤酒中酸類物質(zhì)組成、含量及 pH值對啤酒質(zhì)量穩(wěn)定性具有重要影響 ， 啤酒中的酸類物質(zhì)種類與麥 5 汁中的酸存在著密切的相關性 ， 而麥汁中的有機酸 則 主要來自麥芽呼吸產(chǎn)生的酸。 國外 amp。 在研究制麥過程中呼吸作用產(chǎn)生的有機酸時發(fā)現(xiàn)：成品麥芽中乳酸的積聚和酸度的增大是由大麥的無氧呼吸和雜菌的新陳代謝聯(lián)合作用的結(jié)果 。國內(nèi)外的研究表明， 磷酸酯酶的分解產(chǎn)物無機磷對麥芽中酸度的調(diào)節(jié)及各種酶的生成和作用，都有良好的 影響 。 而 該 酶 屬于低溫酶系，即在較低溫度（ 16℃）下產(chǎn)生較快，利于該酶的富集；在較高溫度（如 45℃）下活性較高，利于大量生產(chǎn)有機酸和調(diào)節(jié)麥芽 pH值。同時，該酶 的質(zhì)和量取決于大麥的品種和制麥工藝條件的控制；不同金屬離子及絡合劑對磷酸酯酶活力有重要影響，如 Ca2+對該酶有激活作用， Zn2+對其有抑制作用。 此外，還 有 研究 表明 ：國產(chǎn)麥芽的總有機酸含量一般高于加麥芽和澳麥芽；不同品種麥芽中有機酸存在一定差異，其中乙酸、乳酸和草酸的差異較大。 由于麥芽中酸堿類物質(zhì)較為復雜，影響其 pH值的因素較多，國內(nèi)研究人員對制麥過程中 pH值指標的變化及主要影響因素研究不多。 在成品麥芽 pH值及酸度的研究方面，國內(nèi)外的研究發(fā)現(xiàn)： 浸麥后期調(diào)節(jié)浸麥水的 pH值，可以降低麥汁的 pH值，有利于糖化時的蛋白質(zhì)凝固，降低麥汁色度，改善啤酒口味，提高啤酒的非生物穩(wěn)定性 ； 浸麥時，麥芽的不同最高含水量將影響麥芽品質(zhì)酸度，含水量越高，大麥的溶解就越好，庫爾巴哈值、 α氨基氮、糖化力均有所升高，麥汁總酸也上升；但含水量過高，會造成發(fā)芽不均勻。 發(fā)芽時， 在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越高，大麥生長越快，大麥的酶活性水平、浸出率以及 庫爾巴哈值、 α氨基氮升高，制麥周期縮短 ，且總 酸也越高； 但隨著溫度的升高， 麥汁色度升高，發(fā)芽越來越不均勻，在較高溫度下的制麥損失也增加 。 干燥初始溫度的不同會影響低聚糖、酶活水平、可溶性糖水平以及可溶性含氮物質(zhì)的增減，隨著烘干起始溫度的提高，烘干時間有所縮短，糖化力上升，麥汁 6 總酸上升，但 同時 麥芽的玻璃質(zhì)上升，過濾時間延長 。 還有研究表明，成品麥芽 pH的高低與制麥 過程中呼吸作用 產(chǎn)生的原始總酸有關， 與乳酸、蘋果酸的含量成反比； 磷酸及其鹽組成的緩沖體系對酸度的影響較大。 （三） 集團相關業(yè)務單元技術現(xiàn)狀與需求 從集團研發(fā)部組織的對大連麥芽 和江陰麥芽 的調(diào)研中，我們了 解到：這兩個 麥芽廠生產(chǎn)中 都 采用 先進的 塔式制麥 設備 ，制麥 設備 處于國內(nèi)領先的地位 ；大麥、麥芽清理設備采用 Schmidt 公司產(chǎn)品，制麥設備采用德國 Seeger 公司產(chǎn)品； 品控 分析檢測是按照 EBC 和 ASBC的分析方法 進行，化驗室 都 配備 了 分析大麥和麥芽理化指標檢測設備，這些設備基本上都是 選自世界專業(yè)分析檢測儀器生產(chǎn)商的精良儀器， 并經(jīng)常與高端客戶品質(zhì)檢測結(jié)果進行比對和交流， 有效保證了 理化指標 檢測方法的規(guī)范性和檢測結(jié)果的準確性 。然而， 對微生物的分析鑒定和一些有毒有害化合物，如真菌毒素和 ND