基于蛋白质组学的江苏啤酒大麦麦芽过滤性能缺陷的研究

江苏啤酒大麦在中国啤酒行业具有重要的战略地位。然而江苏大麦麦芽过滤性能缺陷（过滤困难、易形成浑浊）严重制约了其在啤酒行业的广泛应用。针对目前国内啤酒大麦育种、种植、加工（制造麦芽）、应用（酿造啤酒）诸环节之间在研发方面的脱节，针对江苏啤酒大麦（单二、港啤品种）麦芽的过滤性能缺陷问题，运用蛋白质组学的研究策略，结合麦芽制造、啤酒酿造技术，通过与优质的国内外啤酒大麦麦芽蛋白质组的比较，在蛋白质组水平上、从啤酒酿造的要求来研究与过滤性能相关的主要水解酶（蛋白酶、葡聚糖酶、木聚糖酶、淀粉酶等酶系）、或酶抑制剂的种类与丰度，揭示影响单二、港啤麦芽过滤性能的酶蛋白与差异蛋白质，并进一步阐明大麦品种本身或麦芽制造过程对这些蛋白质的影响程度，为我国啤酒大麦育种专家解决麦芽过滤性能缺陷问题提供新的思路与技术方法，为解决长期困扰江苏啤酒大麦产业发展的瓶颈问题提供重要的理论依据。

江苏是我国啤酒大麦种植面积最多的省，然而江苏啤酒大麦麦芽的品质，特别是过滤性能(包括麦汁的过滤速度、粘度和浊度)存在较大缺陷，严重影响啤酒的生产效率和成品啤酒的质量，已经成为制约江苏啤酒大麦麦芽在啤酒酿造中的应用的最主要原因，而我国啤酒行业长期依赖于进口啤酒大麦麦芽。本项目从蛋白质组水平，掌握了江苏啤酒大麦麦芽(单二和港啤为主流品种)在过滤性能方面与优质进口啤酒大麦麦芽(加拿大品种Metcalfe和澳大利亚品种Baudin)的具体差距，确定了麦芽中受大麦品种或制麦条件影响的与过滤性能相关的主要水解酶类，即引起江苏啤酒大麦麦芽过滤性能缺陷的主要原因是β淀粉酶、阿拉伯呋喃糖苷水解酶AXAH-I等水解酶类的相对缺乏，以及丝氨酸蛋白酶抑制剂BPZ7和过氧化物酶POD等病程相关蛋白的相对过剩。本项目分别考察了四种酶对麦芽过滤性能的影响程度，明确了β淀粉酶、阿拉伯呋喃糖苷水解酶AXAH-I对麦芽过滤性能的协同促进作用，以及丝氨酸蛋白酶抑制剂BPZ7和过氧化物酶POD对麦芽过滤性能的协同阻碍作用；通过对各酶酶学性质和结构特点的分析，有针对性地优化了江苏啤酒大麦麦芽糖化工艺(降低投料温度，延长分段糖化阶段水解酶作用时间)，优化了改善单二啤酒大麦麦芽过滤性能的复合酶制剂配方(添加β淀粉酶、阿拉伯呋喃糖苷水解酶AXAH-I以及还原剂抗坏血酸)。此外，在本项目执行过程中，还延伸出啤酒大麦麦芽中酵母提前絮凝因子、啤酒大麦麦芽中β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖等非淀粉多糖的降解、啤酒大麦麦芽制麦过程中的微生物群落结构与麦芽品质等新内容，为国产啤酒大麦麦芽的综合品质的提升，提供新的思路与理论依据，为进一步推进优质江苏啤酒大麦的育种以及提高江苏啤酒大麦麦芽在啤酒酿造中的使用比重，进而提高国产啤酒大麦麦芽的使用比重，具有深远的学术意义与巨大的潜在经济效益和社会效益。