制麦中有害微生物控制及麦芽品质改进技术研发项目建议书.doc

项目建议书项目名称：制麦中有害微生物控制及麦芽品质改进技术研发项目类别：研发申报单位：成都粮食储藏科学研究所项目负责人：何学超中粮集团2008年3月19一、立项依据（一）目的、意义微生物是自然界中最多的物种，并且无处不在。各类微生物在制麦过程中会在麦芽表面繁殖，影响成品麦芽品质，并最终影响成品啤酒的品质，这一观点已在学术界形成共识，而且越来越广泛的受到国内外的啤酒生产企业与研究者们的关注。作为衡量成品麦芽中酸类物质组成及含量的pH值和酸度，其值的波动表示了麦芽中酸类物质的组成及含量变化，对生产优质麦芽具有重要的意义，也是啤酒厂控制原料的一项重要指标。因此，采用当今世界最先进的塔式制麦工艺，生产出的麦芽已覆盖全国27个省市自治区，出口7个国家（地区），占中国麦芽出口量85%的中粮麦芽，在保证了先进的制麦工艺基础上，系统的开展微生物对成品麦芽品质的影响和如何降低成品麦芽pH值的研究具有非常重要的意义。1、是解决中粮麦芽目前出现的技术难题的需要2007年7月30日9月13日，集团研发部针对各业务单元需求和5院所专家的专业方向，组织油脂、麦芽、小麦加工、生物能源、大米和生物化工6个专家组对中国粮油（606）下属的8家重点业务企业进行了技术调研。麦芽调研组在中粮麦芽(大连)有限公司(简称大连麦芽)调研时，生产和技术人员反映，在生产中发现部分麦芽污染霉菌后，会出现色泽加深，浊度升高，口感不好以及过滤速度变慢的情况，在浸麦水及麦芽中分离到许多霉菌，尤其在用国产大麦生产麦芽时更为突出，还常出现有霉斑，不利于满足稳定生产优质麦芽产品的需求。同时大连麦芽还提出了用澳麦为原料（如Schooner 10025 和Gairdner 10083）生产的成品麦芽，pH值在5.96.1的范围，而且常高于6.0，不能满足部分高端客户的生产需求。2008年3月5日3月6日，集团研发部又组织成都粮食储藏科学研究所(简称成都所)的技术人员在中粮麦芽(江阴)有限公司(简称江阴麦芽)深入到生产现场进行实地调研。在这次调研活动中，江阴麦芽也提出用国产大麦制成的麦芽浊度高，希望能通过设立研发项目研究分析是由哪些微生物导致的，并找出降低浊度的有效方法。江阴麦芽还提出，在浸麦阶段，浸泡时间较长后，在罐底会产生一些粘稠液，每浸泡45批料后，就必须使用烧碱浸泡处理浸麦罐，并且还难以清理干净，希望能通过设立研发项目，对这些粘稠物的成分进行分析，找出有效清理的办法，方便生产作业，降低生产成本。对于大连麦芽和江阴麦芽提出的这些生产中遇到的实际问题，目前仅依靠企业自身的技术力量还不能解决，必须在集团研发部的领导下开展技术研发，系统的研究形成这些问题的根本原因，才能找出有效的解决问题的办法，对症下药，解决制麦企业的燃眉之急。2、是提高中粮麦芽整体市场竞争力的需要麦芽是酿造啤酒的主要原料，是用啤酒大麦加工生产出来的产品。随着我国加入WTO和啤酒工业的不断深入发展，对啤酒麦芽生产加工技术及质量标准提出了越来越严格的要求。优质啤酒来源于优良的麦芽，因此，啤酒酿造企业对麦芽质量要求很高，也非常重视和关注麦芽质量，常常把麦芽比作是啤酒的灵魂。中粮麦芽的一些高端客户，如百威啤酒、嘉士伯啤酒等，对麦芽质量的挑剔几乎已到了苛刻的地步。随着人们生活水平的不断提高，国内啤酒需求量不断加大，加入WTO后全球知名啤酒品牌抢滩内地，也带动了国内啤酒酿造业的飞速发展，啤酒麦芽的需求量每年也以10%12%的速率上升，目前我国啤酒麦芽年需求量约在320万吨左右。国内大型麦芽生产企业大多采用进口大麦在国内加工麦芽的方式生产，以满足国内高端市场的需要。实际上中粮麦芽目前也是采取这样的方式，向市场提供的大部分麦芽都是采用澳麦、加麦和少量欧麦生产，只有极少量的国产大麦麦芽。但在麦芽进口税率下降后，直接进口麦芽成为可能，国际上大的麦芽公司加工水平高，质量稳定，有比较大的竞争力。麦芽生产过程中具有污染性的有害微生物对成品麦芽品质有极其重要的影响，并贯穿啤酒生产的全过程；麦芽中酸类物质的组成与含量，不但影响着麦芽醪和麦芽中各种酶类的活性，影响啤酒的发酵生产，而且影响着啤酒成品的口感、风味等品质，对啤酒生产极为重要。如果中粮麦芽生产的麦芽质量不稳定，例如麦芽色度、浊度加深，或者过滤速度太慢的问题解决不了，或者在某特定客户要求的pH值达不到要求等情况，中粮麦芽在面对面国际大的麦芽公司的竞争时，就会处于不利的境地，我们在高端市场的竞争力就会削弱。因此，对麦芽污染微生物的情况进行检查和评估，并研究对策去降低微生物的污染、降低麦芽中的pH值是非常必要的，对保证麦芽产品的质量稳定性，提高中粮麦芽在市场上的整体竞争力具有重要的现实意义。面对激烈的市场竞争，要提高中粮麦芽的市场竞争力，就必须积极开展研发和创新，针对生产中出现的问题立项进行研究，才能解决质量波动的状况，生产出稳定的高质量麦芽。3、为中粮麦芽形成制麦技术研究方面的核心竞争力奠定基础中粮麦芽旗下的大连麦芽采用先进的塔式制麦工艺，年产麦芽30万吨，是目前亚洲最大、世界第二的单体麦芽生产厂；江阴麦芽也同样采用先进的塔式制麦工艺，一期工程竣工后的年生产能力为12万吨，二期工程竣工投产后，年生产能力将提高到30万吨，三期工程竣工后的年生产能力可高达50万吨，将成为全球最大的麦芽加工基地；还将建设以国产大麦为主要生产原料的海拉尔麦芽厂，年生产能力可达5万吨；三家麦芽厂总年生产能力即可达85万吨，约占目前国内麦芽需求量的1/4强。目前中粮麦芽生产出的成品麦芽已销往全国27个省市自治区，出口7个国家（地区），出口麦芽占中国麦芽出口量的85%！拥有如此巨大的生产能力和在国内外市场上的占有率的中粮麦芽，如果没有一个专业的麦芽研发团队，没有一个专业的麦芽研究基地，要在实施低成本战略的同时向市场提供质量稳定的高品质的麦芽，在制麦技术研究方面形成推动中粮麦芽持久进步的核心竞争力，从而使中粮麦芽的产品在市场上具有绝对的竞争优势，就将是一纸空谈。因此，研发和创新是中粮麦芽必须要做的功课。要做好这门功课，就必须培养和建立一支专业的麦芽研发团队和投入必要的研发资金支持，通过对影响麦芽理化指标的因素进行持续系统研究，并不断跟踪国际先进技术的发展，了解国内外制麦技术现状和发展趋势，做到知己知彼，才能百战不殆。而本项目的实施，正可以为建立麦芽研发团队和研究基地做很好的铺垫，打下良好而坚实的基础，改变国内“大麦科研滞后大麦生产，大麦生产滞后麦芽加工，麦芽加工滞后啤酒酿造”的局面。（二）国内外概况和发展趋势国内外在微生物对啤酒品质的影响方面研究较多，对麦芽理化指标的研究方面相对要少得多。但各类微生物在制麦过程中会在麦芽表面繁殖，影响成品麦芽品质，并最终影响成品啤酒的品质，这一观点已在学术界形成共识，而且越来越广泛的受到国内外的啤酒生产企业与研究者们的关注。目前已有的研发成果表明，藏绿曲霉、特异青霉、娴色曲霉、禾杆镰孢霉、阿姆斯持丹曲霉、球黑孢霉、葡柄霉、禾赤色镰孢霉、黄青霉、根霉、交链孢霉、燕麦细镰孢霉等能够引起啤酒的喷涌病；黑曲霉、少根根霉、镰孢霉等能够增加啤酒中的氮，降低啤酒胶体的稳定性，使啤酒产生絮状浑浊；黑曲霉、头囊茵、根霉等，特别是被少根根霉和镰孢霉污染还会增加啤酒的色度，甚至会使啤酒产生强烈的焦糖味、果香异味，影响啤酒的风味。与此同时，有关微生物对成品麦芽质量的有益影响也被研究者所注意。研究数据表明，有益微生物能够与有害微生物形成竞争，控制有害微生物生长，消除对麦芽质量的不利影响，从而生产出高质量的成品麦芽。例如，交链孢霉、青霉、地霉等能够提高啤酒的胶体稳定性；白地霉、根霉、地霉、乳酸菌等能改善麦芽的粗细粉差、库值、粘度、过滤速度、-葡聚糖含量、隆丁区分、-氨基氮等品质指标，还能抑制DON、AFTB1等真菌毒素的发展。从目前国内外最新研究成果来看，通过筛选合适的制麦用微生物菌种，确定适当的微生物制麦技术不仅可以抑制不良微生物的生长，消除对成品麦芽指标的不良影响，提高成品麦芽的品质质量，改善成品啤酒的品质指标，还可以避免在制麦过程中使用化学抑菌剂带来的对成品麦芽品质及成品啤酒品质改变的负面影响。该项技术在国外已被研究多年，德国和比利时相继都有已经通过中试，取得非常好的效果的报道，在法国有应用于生产化并取得与实验室相同结果的报道。但是，该项技术在我国还处于新开发阶段，目前基本上只有江南大学进行过相关研究，开展过微型微生物制麦试验并对其工业化应用的可行性进行过探讨，进行过相关报道。另外，国内外对麦汁、啤酒中酸类物质的种类、含量及其对啤酒风味的影响等方面开展过大量研究。研究表明，啤酒中酸类物质组成、含量及pH值对啤酒质量稳定性具有重要影响，啤酒中的酸类物质种类与麦汁中的酸存在着密切的相关性，而麦汁中的有机酸则主要来自麦芽呼吸产生的酸。国外J.B.South & K.Corkev 在研究制麦过程中呼吸作用产生的有机酸时发现：成品麦芽中乳酸的积聚和酸度的增大是由大麦的无氧呼吸和杂菌的新陈代谢联合作用的结果。国内外的研究表明，磷酸酯酶的分解产物无机磷对麦芽中酸度的调节及各种酶的生成和作用，都有良好的影响。而该酶属于低温酶系，即在较低温度（16）下产生较快，利于该酶的富集；在较高温度（如45）下活性较高，利于大量生产有机酸和调节麦芽pH值。同时，该酶的质和量取决于大麦的品种和制麦工艺条件的控制；不同金属离子及络合剂对磷酸酯酶活力有重要影响，如Ca2+对该酶有激活作用，Zn2+对其有抑制作用。此外，还有研究表明：国产麦芽的总有机酸含量一般高于加麦芽和澳麦芽；不同品种麦芽中有机酸存在一定差异，其中乙酸、乳酸和草酸的差异较大。由于麦芽中酸碱类物质较为复杂，影响其pH值的因素较多，国内研究人员对制麦过程中pH值指标的变化及主要影响因素研究不多。在成品麦芽pH值及酸度的研究方面，国内外的研究发现：浸麦后期调节浸麦水的pH值，可以降低麦汁的pH值，有利于糖化时的蛋白质凝固，降低麦汁色度，改善啤酒口味，提高啤酒的非生物稳定性；浸麦时，麦芽的不同最高含水量将影响麦芽品质酸度，含水量越高，大麦的溶解就越好，库尔巴哈值、-氨基氮、糖化力均有所升高，麦汁总酸也上升；但含水量过高，会造成发芽不均匀。发芽时，在一定温度范围内，温度越高，大麦生长越快，大麦的酶活性水平、浸出率以及库尔巴哈值、-氨基氮升高，制麦周期缩短，且总酸也越高；但随着温度的升高，麦汁色度升高，发芽越来越不均匀，在较高温度下的制麦损失也增加。干燥初始温度的不同会影响低聚糖、酶活水平、可溶性糖水平以及可溶性含氮物质的增减，随着烘干起始温度的提高，烘干时间有所缩短，糖化力上升，麦汁总酸上升，但同时麦芽的玻璃质上升，过滤时间延长。还有研究表明，成品麦芽pH的高低与制麦过程中呼吸作用产生的原始总酸有关，与乳酸、苹果酸的含量成反比；磷酸及其盐组成的缓冲体系对酸度的影响较大。（三）集团相关业务单元技术现状与需求从集团研发部组织的对大连麦芽和江阴麦芽的调研中，我们了解到：这两个麦芽厂生产中都采用先进的塔式制麦设备，制麦设备处于国内领先的地位；大麦、麦芽清理设备采用Schmidt公司产品，制麦设备采用德国Seeger公司产品；品控分析检测是按照EBC和ASBC的分析方法进行，化验室都配备了分析大麦和麦芽理化指标检测设备，这些设备基本上都是选自世界专业分析检测仪器生产商的精良仪器，并经常与高端客户品质检测结果进行比对和交流，有效保证了理化指标检测方法的规范性和检测结果的准确性。然而，对微生物的分析鉴定和一些有毒有害化合物，如真菌毒素和NDMA等的检测，在客户提出相关指标要求时，需要委托第三方检测机构或者按购货方的检测结果执行。生产原料主要采用加麦、澳麦和少量欧麦等进口大麦，国产大麦用量很小；采用浸麦（两浸两断）发芽（45天）排潮焙焦除根成品麦芽的工艺流程，生产的成品麦芽，总体质量较好，受到广大客户的信任和喜爱。大连麦芽在生产中发现部分麦芽污染霉菌后，出现浊度、色度升高以及过滤速度变慢的情况，尤其在国产麦芽中更常见；在浸麦水及麦芽中分离到许多霉菌，不利于满足稳定生产优质麦芽产品的需求；用国产优质大麦和加麦生产的成品麦芽，pH值可低于6.0，但用澳麦（如Schooner 10025和Gairdner 10083）生产的成品麦芽，pH值在5.96.1的范围，而且常高于6.0，不满足特定客户pH值要低于6.0的要求。因此，大连麦芽在了解微生物对麦芽理化指标的影响，找出能够抑制不良微生物的生长的有效方法，降低和控制成品麦芽（澳麦）pH值方面存在着迫切的需求。江阴麦芽也提出用国产大麦制成的麦芽浊度高，希望能通过设立研发项目研究分析是由哪些微生物导致的，并找出降低浊度的有效方法；江阴麦芽还提出，在浸麦阶段，无论是采用进口大麦还是采用国产大麦，浸泡时间较长后会产生粘稠液，放浸泡水时，这些粘稠液会粘附在罐底不易除去，每浸泡45批料后，就必须在通风的条件下使用烧碱浸泡处理浸麦罐34小时，每次处理成本大约3000元左右，并且还难以清理干净。希望能通过设立研发项目，对这些粘稠物的成分进行分析，找出有效清理的办法，方便生产作业，降低生产成本。因此，江阴麦芽在微生物对麦芽品质的影响研究方面也有较强烈的技术需求。二、市场分析目前我国啤酒麦芽年需求量约在320万吨左右，并正以每年10%12%的速率上升。中粮麦芽在江阴麦芽二、三期工程和内蒙海拉尔国产麦芽工程竣工投产后，年总生产能力将达到85万吨以上，约占市场需求量的1/4。目前中粮麦芽生产出的成品麦芽已销往全国27个省市自治区，出口7个国家（地区），出口麦芽占中国麦芽出口量的85%。自2006年澳大利亚遭遇干旱，啤酒大麦大大减产以来，国际市场上啤酒大麦价格一路飙升，涨幅已达50%以上，对于实施的低成本战略的中粮麦芽造成了极大的影响，如何在降低成本的同时保证麦芽的优秀品质和品质稳定性显得尤为重要。本项目将针对大连和江阴麦芽提出的生产技术上急待解决的技术需求和难题，与两家麦芽生产企业的技术人员一起，在服务于麦芽生产和市场实际需求的基础上开展研究工作。主要围绕微生物对麦芽浊度、色度、过滤速度的影响和对用澳麦生产的麦芽pH值偏高的原因分析进行研究，提出防止有害微生物污染的方法，找出降低和有效控制麦芽成品pH值的方法。确保中粮麦芽在啤酒大麦原料供应紧张情况下，特别是在大麦价格不断飙升的情况下，既坚持低成本战略，又能生产出满足客户需求的高品质成品麦芽，从而拓展新客户，提高市场占有率和社会影响力，增强麦芽的出口创汇能力，为集团创造更多的经济效益和社会效益。三、前期工作基础成都所长期从事粮食储藏微生物及粮油食品品质检化验工作，拥有通过国家计量认证和国家实验室认可的国家粮食局成都粮油食品饲料监督检验测试中心，具有较强的科研技术实力及真菌毒素、微生物及常规理化品质指标分析、检化验能力。拥有开展项目必需的大型分析仪器：ZQ4000型液相色谱-质谱联用仪（WATERS）、高效液相色谱仪（WATERS，带梯度控制器紫、外检测器、荧光检测器）、SHIMADZU GC-14B型气相色谱仪、VICAM-4型真菌毒素分析仪、M.D.H型超净工作台（英国）、VANOX型荧光显微镜、体式显微镜、3010型紫外可见分光光度计、氨基酸自动分析仪（HITACHI）、650-60型荧光分光光度计、1030型氮/蛋白质测定仪等项目所需大型仪器设备，还有现代化的生态实验室、通风实验室、微生物实验室。在相关科研项目方面，我所先后完成了多项国家、部省级和地方政府下达的各种粮食微生物生态学、粮食真菌毒素学、粮食防霉去毒的研究课题，开发、引进、研究出多种粮食防霉技术，为我国的粮食安全储藏技术和粮食防霉技术做出了较大的贡献。本项目的主要研究人员近几年曾主持承担了多个国家科技攻关计划、科技支撑计划、国家重大科技专项等相关项目，如：“臭氧熏蒸处理杀虫效果及对储粮品质的影响”、“玉米储存品质控制指标的研究”、“不同生态区域粮食品质变化规律研究”和“不同生态区域、不同粮食合理轮换周期研究”、“我国粮食真菌毒素污染调查及去毒方法研究”、“饲料中真菌毒素快速分析方法国家标准研究和制定”、“稻谷、小麦、玉米保质储藏与虫霉监测新技术的研究与开发”、“我国粮食麦角甾醇标准体系的建立与研究”和“储粮有害物质快速测定技术的研究”等。在真菌毒素测定方法、有机磷农药多残留检测方法和真菌早期检测技术研究方面具有突破性进展。尤其是刚刚完成的国家科技基础重点平台项目“我国储粮害虫微生物污染物调查监测预报防治”中，对7个稻谷产区的27个省、直辖市、自治区，8个小麦产区20个省、直辖市、自治区，4个玉米产区的10个省、自治区进一步做了广泛取样调查，建立了较完善的我国粮食真菌名录及监测预警平台，制作出了目前国内尚未见到的较为系统、完善的粮食中常见真菌标准图谱。为本项目的实施奠定了良好的基础，提供了有力的技术支撑。大连麦芽和江阴麦芽的技术人员在麦芽的生产和理化指标检测技术方面积累了丰富的经验。大连麦芽的技术人员2007年还就微生物制麦技术开展过一些研究，也曾在大连轻工学院老师的指导下，开展过如何降低和控制成品麦芽（澳麦）pH值的研究，有一定的技术积累。他们的加入，更为本项目的研究发内容贴近生产实际，符合生产需要提供了可靠保障。四、主要研究内容及技术路线（一）企业亟需解决的问题将大连麦芽和江阴麦芽提出的问题进行归纳，主要反映在以下几各方面：1、生产中发现部分麦芽污染霉菌后，出现浊度、色度升高以及过滤速度变慢的情况，尤其在国产麦芽中更常见，并曾在麦芽中分离到许多霉菌；2、在浸麦阶段，无论是采用进口大麦还是采用国产大麦，浸泡时间较长后会产生粘稠液；曾在浸麦水中分离到许多霉菌；3、用澳麦生产的成品麦芽，pH值常高于6.0，不能满足特定客户pH值应低于6.0的要求。（二）问题分析1、微生物对麦芽浊度的影响据国内外目前的研究资料，麦芽的浊度与大麦的品种和制麦中浸麦、发芽、干燥工艺以及微生物污染都有关系。微生物对麦芽浊度的影响主要表现在麦芽被黑曲霉、少根根霉、镰孢霉等污染，能够增加啤酒中的氮，降低啤酒胶体的稳定性，使啤酒产生絮状浑浊；但交链孢霉、青霉、地霉却能提高啤酒的胶体稳定性，有利于降低啤酒浊度。根据大连麦芽和江阴麦芽生产中的实际情况，麦芽浊度升高的问题主要产生于用国产大麦制麦的时候，用进口大麦时问题并不突出。这说明国产大麦与进口大麦生长的地理环境、气候条件不同，感染的田间大麦微生物种类不同，储藏条件的差异会导致储藏大麦上的霉菌的优势种群不同，因此制麦时对麦芽品质产生的影响也不同。大连麦芽的技术人员在2007年曾检测到国产麦芽上有黄霉、根霉、木霉、交链孢霉、青霉、曲霉等微生物。2、微生物对麦芽色度的影响据目前研究资料表明，麦芽被黑曲霉、头囊菌、根霉特别是被少根根霉和镰孢霉污染会增加啤酒的色度，还有烟色曲霉、半根霉、燕麦细镰孢霉和禾杆镰孢霉的存在也都能加深啤酒的色度，甚至会使啤酒产生强烈的焦糖味、果香异味，影响啤酒的风味。3、微生物对麦芽过滤速度的影响实际上，影响啤酒过滤效果的主要因素是大分子-葡聚糖，大量事实证明，凡葡聚糖含量较高的，其过滤速度都慢；但被微生物污染的麦芽浊度升高也会使过滤速度变慢。有研究表明，从大麦表皮分离获得的许多微生物都具有降解-葡聚糖的作用。4、浸麦水中产生粘稠液原因分析根据大连麦芽和江阴麦芽制麦工艺，在浸麦时根据大麦品种不同浸麦度达到40%44%，发芽温度为1416，这样的条件非常有利于微生物的繁殖。虽然浸麦时，大连麦芽采用次氯酸钠，江阴麦芽采用双氧水对大麦进行了灭菌处理，大部分微生物会被杀灭，但大麦浸水时也激活了残存在麦粒上休眠的微生物，霉菌孢子发芽，菌丝体生长，酵母和细菌繁殖。有试验表明，在浸麦过程中细菌数量增长了536倍，酵母数量增长了5倍；在商业化制麦中有人发现，当第一次浸水结束进行断水时，麦粒上细菌数量比第一次浸水时增加了425倍，第二次浸水结束时增加了近4倍。并且已经知道在浸麦水中可能含有乳酸菌、酵母、链孢霉、黄色担子菌、白地霉和其他一些丝状真菌。江阴麦芽反映无论原料采用的是进口大麦还是国产大麦，无论是锥底浸麦槽还是平底浸麦槽，每次浸麦放水后在浸麦槽的底部都会有一些粘稠物附着；成都所检测中心在做其他粮食发芽率试验时也经常发现，粮粒表面会产生很多粘稠物，严重时会引起粮粒发霉。由此我们分析这可能主要还是微生物的繁殖及其代谢物的产生引起的，随着浸麦次数的增加和原本附着的微生物的繁殖、代谢，使得槽底的粘稠物越聚越多。成都所技术人员在江阴麦芽调研时，已经提取部分粘稠物、浸麦用水、浸泡前的澳麦样品以及正在发芽的澳麦样品，准备做微生物培养分析，以便本项目相关研究工作能有的放矢。5、影响澳麦芽pH值主要因素的分析根据目前的研究情况，成品麦芽pH值最主要的影响因素有：（1）原料麦粒中和麦皮表面的酸、碱性物质的组成及含量的直接影响； （2）制麦过程中微生物代谢产物的影响，如乳酸菌产生D-乳酸等；（3）制麦过程中麦芽内部有机酸类物质变化的结果。按照大连麦芽管理规范，在采用澳麦制麦时，不采用任何添加剂，并严格执行了生产的卫生管理制度，控制了原料的清洁质量。因此在原料大麦一定的情况下，成品麦芽的pH值主要受到原料大麦中碱性物质的组成、含量的直接影响，及制麦时麦芽内部酸性物质变化的影响。（三）控制对策的研究思路1、微生物对麦芽浊度、色度和过滤速度影响的控制对策（1）采用微生物制麦技术根据目前的研究成果，微生物对麦芽品质的影响实际上是双重性的，即有有害的影响，也有有益的影响。关于麦芽中有害微生物的控制，现在研究较多的就是接种有益微生物，让有益微生物与有害微生物之间形成竞争，达到抑制有害微生物的目的，这就是微生物制麦技术。微生物制麦的作用机理一是因为接种微生物能够分泌多肽类的抗生素物质，这些多肽类物质能够抑制某些种类的微生物生长；二是微生物酶系能够透过麦芽的表皮，将酶传入麦芽的胚乳部分，从而起到帮助麦芽溶解的作用。近年来，关于微生物制麦技术方面国外已有大量研究，研究结果表明利用有益微生物来抑制有害微生物的生长能取得明显的效果，例如，交链孢霉、青霉、地霉能提高啤酒的胶体稳定性，乳酸菌、根霉、地霉等能改善麦芽的溶解性等。还有研究表明，从大麦表皮分离获得的许多微生物都具有降解-葡聚糖的作用；在制麦过程中接种不同乳酸菌、白地霉和根霉的研究结果表明，这些有益微生物都能显著提高麦芽品质，特别是接种白地霉启动子培养物，不仅在控制有害微生物方面效果显著，而且还能有效抑制真菌毒素含量，提高麦芽的安全性。（2）选择针对性更强、灭菌效果更好的杀菌剂资料显示，广泛用于制麦和啤酒酿造的杀菌剂还有双氧水、次氯酸钠、二氧化氯、生石灰水、漂白粉等。2、浸出液中的粘稠物的去除通过本项目的研究，分离出粘稠物的优势微生物菌群及其主要代谢产物，并且根据这类优势菌本身的生物学特性，研究抑制其繁殖的控制措施。3、控制澳麦芽pH值的措施（1）控制大麦原料中碱性物质麦皮表面带入的易溶性碱性物质可通过浸麦时的加大浸麦水量清洗处理干净，达到降低pH的目的；麦粒内部难溶的碱性物质可通过调整制麦工艺，增加麦芽有机酸含量，达到降低pH的目的。（2）控制制麦过程中麦芽内部有机酸类物质变化通过分析了解特定品种大麦（澳麦和加麦）麦芽的有机酸组成、含量及其对麦芽pH值的影响因子，找到对应的酶系，依据该酶系的性质，从而调整制麦工艺，促进麦芽大量产生该酶，并在一些工序中延长其处于较适宜活性范围的时间，以便有利于有机酸的大量生成，达到降低成品麦芽pH的目的。（四）主要研究内容和技术路线通过对以上问题的分析及控制对策的研究思路，我们在查阅大量资料，并总结行业内前期研究成果的基础上，提出以下研究内容：1、微生物对麦芽浊度、色度和过滤速度的影响（1）制麦过程中影响麦芽浊度、色度和过滤速度的微生物变化趋势本项研究旨在找出影响麦芽浊度、色度和过滤速度的优势微生物，将在总结行业内专家研究结果的基础上进行。在中粮麦芽商业化生产中，选用纯品种加麦、澳麦和国产大麦各一个，在由原料大麦浸泡发芽排潮焙焦除根成品麦芽的各环节分别扦样，进行微生物培养、分离、纯化，对每份样品上分离出来的未知菌株，在标准培养基上进行扩增培养，然后用自动微生物鉴定仪或按照对应的检索系统进行分类鉴定，所有菌类都只鉴定到属，重点将放在曲霉、根霉、地霉、镰孢霉、乳杆菌等已有报道对麦芽品质有益和有害微生物及其代谢产物的菌相、数量变化趋势研究上。同时进行霉菌总数和细菌总数的检测分析（2）制麦过程中各阶段产品理化指标分析本项研究内容与第一项内容同时进行，利用第一项所扦样品，进行浸出物(细粉)（主要参数，目的是预测酿造浸出物产量）、浸出物(粗粉)（重要参数，给出麦芽溶解信息）、粗细粉差（重要参数，给出麦芽溶解信息）、总氮和总可溶性氮（主要参数，麦芽的高氮含量不适于啤酒酿造，会导致微生物繁殖，酒体浑浊，给啤酒风味及稳定性带来问题）、库尔巴哈值（主要参数，经常是有害的，与麦芽溶解情况有关，特别是蛋白质溶解）、麦芽汁粘度（麦芽汁过滤的有用预测）、-葡聚糖含量（麦芽汁过滤的有用预测，给出溶解状况的有关信息）、色度（主要参数，预测麦芽汁颜色）、pH值和总酸等麦芽理化品质指标的检测分析。（3）影响麦芽浊度、色度和过滤速度的微生物筛选本项研究内容在前两项的基础上进行。采集（1）、（2）项研究内容的数据，进行由原料大麦到成品麦芽制麦工艺流程中微生物生长及代谢物质等基本信息的研究和对反映麦芽浊度、色度和过滤速度的理化指标的影响的相关性分析，初步筛选出制麦过程中影响麦芽浊度、色度和过滤速度的主要有益、有害微生物及其代谢产物。（4）影响麦芽浊度、色度和过滤速度有益、有害微生物的验证试验及特性分析本项研究内容在第（3）项的基础上进行。将筛选出的影响制麦过程中麦芽浊度、色度和过滤速度的主要有益、有害微生物，选用加麦、澳麦各一个品种和两个品种的国产大麦，在实验室制麦机中进行有益或有害微生物接种试验，对生产的麦芽进行综合品质分析，对这些微生物的有益或有害作用进行验证。对验证后筛选出的主要优势有益、有害微生物菌群的生物学特性进行分析。2、微生物不良影响控制措施研究（1）微生物制麦技术研究接种微生物生长的主要影响因素研究影响接种微生物生长的因素有很多。国外研究表明微生物制麦的效果肯定会受到大麦表皮自然存在的微生物菌群的影响，微生物之间对氧气的竞争也会在很大程度上影响到制麦效果。我们的主要研究目标是要提高麦芽品质，因此，我们将主要从大麦表皮自然存在的微生物菌群对接种微生物生长的影响和微生物制麦发芽最佳供氧条件两方面进行研究，同时测定麦芽主要品质指标，通过正交试验选择微生物生长最佳条件。接种微生物菌种的选择微生物是微生物制麦技术的灵魂，合适的微生物菌株是成功进行微生物制麦的首要保障。我们将根据第（4）项验证试验的结果，筛选出对麦芽浊度、色度和过滤速度有益的微生物在发酵罐内制种，以大连麦芽和江阴麦芽现在使用的啤酒大麦（澳麦、加麦、国产啤酒大麦各一个纯品种），在实验室内使用微型制麦机进行实验室微型制麦试验。通过对获得的麦芽进行综合品质分析，筛选出能提高麦芽品质的有益微生物菌种。微生物接种时间和接种量的研究根据目前研究的情况，有的是在浸麦时进行微生物接种，有的则是在浸麦结束发芽开始之前接种。本项研究将结合筛选出的有益微生物菌种的生物学特性，选择合适的培养基进行培养并检测其浓度，选择适合的载体，结合麦芽品质指标分析结果，进行接种时间和接种量的研究。微生物制麦小试为使试验工艺便于在大生产中放大，在浸麦方法中，通风量的控制、温度控制以及喷淋水的控制等方面将尽量接近于大生产所能达到的条件。其他工艺条件尽量与大连麦芽和江阴麦芽大生产的条件保持一致。微生物制麦中试将实验室最大投料量至少扩大1001000倍逐步进行中试，对技术方案改进、完善。生产化试验及应用为保险起见，先在单批次生产规模较小的海拉尔制麦厂进行生产性试验，对技术方案改进、完善后在应用于大连麦芽和江阴麦芽。（2）有效杀菌剂的筛选及配比研究根据查阅的资料，在实验室内进行可用于麦芽生产灭菌的杀菌剂中选择针对性更强、灭菌效果更好的杀菌剂；通过实验室试验，研究不同浓度配比灭菌效果，提出最佳配比，并通过扩大试验验证，最后用于生产中浸麦阶段。（3）浸泡液粘稠物的去除方法研究本项研究将分别对浸泡用水、浸泡液以及粘稠物分别取样进行微生物学分析，分离出粘稠物的优势微生物菌群及其主要代谢产物，并进根据这类优势菌本身的生物学特性，研究抑制其繁殖的控制措施，找出减少和去除粘稠物的办法。3、降低澳麦芽pH值的方法研究（1）大麦原料碱性物质对pH值影响的研究本项研究将在大连麦芽扦取一定量的澳麦与加麦，加一定比例的软水进行浸泡后，测定其pH值及pH值缓冲容量。对比分析两者的差异大小及其影响因素。如果澳麦的pH值显著偏高，可利用微型制麦设备在实验室内开展不同浸泡加水量或清洁度的制麦实验，以明确澳麦麦芽pH值偏高是否由于其原料表面易溶性碱性物质作用的结果，与此同时进行麦芽品质检测。若确定是大麦原料表面易溶性碱性物质的影响，即可通过增加大麦的润洗次数或改变浸麦加水量等浸麦工艺参数降低pH值。注：麦芽缓冲容量以协定糖化麦汁的缓冲性表示，即每100mL麦汁的pH值改变1个单位时，所消耗0.1 molL NaOH的毫升数。（2）制麦过程中麦芽内部有机酸类物质变化对pH值的影响如果澳麦的pH值及pH值缓冲容量与加麦相比无显著性差异，则需要用相同样品进行澳麦和加麦在制麦过程中内部有机酸类物质变化研究。用前面分析碱性物质影响相同的样品，研究澳麦和加麦及其麦芽中总有机酸的组成及含量（如乳酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、酒石酸、乙酸、草酸等、氨基酸、脂肪酸、磷酸等）；以及金属元素等物质的组成及含量。通过在特定麦汁中添加不同有机酸，研究不同有机酸及其增加量对缓冲体系的贡献或影响因子，找出对麦芽pH值影响较大的几种主要有机酸，并进行降低澳麦麦芽pH值时的增加量研究。通过查阅资料，了解大麦发芽中产生上述有机酸的几种主要的酶系及其在制麦过程的相关变化性质，结合制麦工艺确定降低澳麦芽pH值的适宜有机酸及其酶系。其中，按目前的研究表明，磷酸酶系及其分解的有机酸可能是其调节麦芽pH值的最主要影响因素。在实验室内利用微型制麦设备，按照大连麦芽这两个品种的现有生产工艺参数进行制麦实验，并在由大麦原料筛选浸泡发芽烘干(排潮、焙焦)除根成品麦芽的各环节分别扦样，分析测定制麦过程中pH值变化、主要酸类物质变化及主要酶系（总酶含量及其活性，以磷酸酯酶为主）的变化情况。参照大连麦芽这两个品种的现有生产工艺参数，改变特定工艺条件（温度、浸麦度、发芽时间、供氧量、浸麦水pH值和无机离子、“可接受”生物制剂等因素），研究其对主要酶系（以磷酸酯酶为主）及其产酸的影响，同时检测成品麦芽品质指标，研究改变特定工艺条件后对麦芽品质的影响。根据实验结果分析影响成品麦芽pH值的主要工艺条件。进而提出控制成品麦芽pH值的草案。草案中将结合大连麦芽现有的工艺、设备条件，提出生产过程中可控、易控且经济有效的工艺参数指标。（3）生产试验和工艺改进开展本项内容研究的最终目的，是为了应用于大连麦芽的生产实际，降低澳麦麦芽pH值，稳定和提高麦芽品质质量。因此在完成了实验室工艺研究之后，将到中粮大连麦芽生产现场，进行生产放大试验；并根据放大试验的情况，对工艺进行适当改进，确保在不影响（或影响较小）麦芽其它品质指标条件下，将成品麦芽的pH值控制在5.86.0范围，满足市场需求。制麦过程中麦芽内部有机酸类物质变化对pH值的影响降低澳麦芽pH值适宜有机酸、酶系及其在制麦过程中的变化研究分析影响pH值的主要工艺条件，提出控制草案，微型制麦机小试，改进微生物制麦技术研究其他微生物控制措施研究接种微生物生长的主要影响因素研究接种微生物菌种选择接种时间和接种量研究微生物制麦小试，微调，改进对工艺进行改进撰写项目技术报告、总作总结等验收材料，准备项目验收制麦过程中影响麦芽浊度、色度和过滤速度的微生物变化趋势研究影响麦芽浊度、色度和过滤速度有益、有害微生物的验证试验及特性分析影响麦芽浊度、色度和过滤速度的微生物筛选制定实施方案制麦过程中各阶段产品主要理化指标分析研究降低澳麦芽pH值的研究微生物对麦芽浊度、色度和过滤速度的影响及降低澳麦芽pH值的研究成立项目组搭建实验室平台杀菌剂筛选及最佳配比研究浸泡液粘稠物的去除方法研究是不是研究控制措施并生产化应用大麦原料碱性物质引起pH值升高措施研究提出控制措施并生产化应用工厂放大试验提出可行性工艺微生物制麦中试调整、改进制麦中试和调整、改进技术路线框图：五、技术关键和创新点（一）技术关键1、影响麦芽浊度、色度和过滤速度的有益、有害微生物筛选；2、接种有益微生物生长的主要影响因素研究；3、接种有益微生物菌种选择；4、有益微生物接种时机和接种量的选择；5、微生物制麦技术中试与生产化应用；6、浸麦阶段使用的有效杀菌剂及最佳配比；7、麦芽中酸类物质对成品麦芽pH值的影响因子及影响因子较大的主要酸类物质的酶系变化情况；8、在不影响成品麦芽其它品质指标条件下，将成品麦芽的pH值控制在5.8-6.0范围。（二）技术创新点1、首次系统的对微生物生长及代谢物质对麦芽浊度、色度和过滤速度的影响进行了研究；2、首次选择出适宜于降低麦芽浊度、色度，提高麦芽汁过滤速度的有益微生物，并筛选出适宜于微生物制麦的微生物菌种；3、首次在国内进行微生物制麦中试和生产放大试验；4、首次系统地研究了麦芽中有机酸物质对成品麦芽pH值的影响因子及成品麦芽汁的pH缓冲容量；5、首次研究了制麦过程中麦芽特定酸类物质及其酶系的变化情况。六、预期成果及考核指标（一）成果形式（小试、中试、产业化）1、筛选出浸麦阶段使用的有效杀菌剂，提出最佳浓度配比，供制麦企业使用；2、提出一套仅由中粮集团控制的核心技术，适宜中粮麦芽的控制微生物影响成品麦芽指标的制麦工艺，确保成品麦芽的色度、浊度、过滤速度等品质指标及卫生指标符合要求；3、提出一套有效控制成品麦芽pH值的工艺，确保大连麦芽用澳麦生产的成品麦芽pH值达到5.86.0。（二）知识产权项目完成后的知识产权归属中粮集团有限公司。七、经济效益和市场风险分析通过该项目的实施，可确保中粮麦芽生产出稳定的高品质麦芽产品，不但有利于稳定住现有客户，还能进一步增强整体市场竞争力，扩大企业的影响力，有利于吸引更多的用户，拓展更大的市场，为中粮集团带来较大的经济效益。本项目最大技术难点就是微生物制麦技术研究。而目前微生物制麦技术在国外已进行了多年研究，德国、比利时的中试及法国等国家的生产化试验已经取得满意结果；国内江南大学等的实验室微型制麦试验结果也表明，采用微生物制麦技术，麦芽的品质得到很好的改善；成都所在储粮微生物研究以及微生物的检测、制种、接种方面积累了丰富的经验，有一定的技术沉淀；大连麦芽、江阴麦芽参加项目的技术人员又有着丰富的生产实际经验。因此，本项目存在的风险较小。八、研发经费预算单位：万元序号预算科目名称合计专项经费自筹经费（1）（2）（3）（4）1一、经费支出441.0