摘要 
    很多酿酒师认为：在发酵后期，不论是酵母提前絮凝，还是酵母在有可发酵性糖的情况下不降糖，这都与麦芽的质量有关。以前我们已经认识到葡萄糖、阿拉伯糖与木聚糖类的复合糖与酵母结合能导致酵母提前絮凝，现在我们又认识到某种蛋白质也能起到同样的作用。这种蛋白质与大麦麦芽的外层组织联系在一起，对大麦进行简单的浸泡就能得到。但它不存在于大麦的表面，而是在浸麦阶段产生的，所以估计它是为了抑制微生物的生长而在浸麦阶段产生的一种抗菌蛋白。
    利用膜过滤和柱色谱技术能部分提纯这种蛋白。它具有热稳定性，能够忍耐麦汁煮沸的高温。我们不仅研究出这种蛋白是如何导致酵母提前絮凝，而且证实了它为什么会抑制降糖。因此，如果了解这种蛋白在制麦过程中的变化，我们就可以将其含量及其对发酵的影响降到最低。 
关键词  酵母絮凝性 复合糖 抗菌肽 
前言 
    只有发酵性能一致，才能生产出优质的啤酒，而且酵母的絮凝性对啤酒的质量起着决定性的作用。而有些麦芽能引起发酵液中酵母早絮凝，从而使发酵液中酵母浓度低，导致成品啤酒的真浓升高，酒精含量降低。 
    评价麦芽是否导致酵母提前絮凝（PYF）的方法，一般是通过发酵力实验进行。然而发酵力实验与实际生产还存在一定差异，其实用价值值得怀疑。要了解其在实际生产过程中对发酵性能的影响，就必须知道引起酵母早絮凝因素的本质。以前曾提及导致酵母早絮凝的一些物质，一般是糖类或含糖的物质，它们通过水解产生葡萄糖、木糖和阿拉伯糖。这些问题发生的偶然性，暗示微生物可能影响到胚，即使浸麦过程也不能去除它的影响。 
1999年初，有的酿酒师遇到了发酵不完全的问题，但酵母絮凝性问题没有原始报道。用南非的麦芽进行发酵力实验，发现了酵母提前絮凝的现象（图一），这种现象以前不曾报道。

 
    很多人认为，上述问题主要是由于麦汁中的葡萄糖附属物高（40%）。一般地麦汁中的糖能降到1ºP，然而，有时糖度在5ºP时就不降糖了。经分析，这种麦汁中含有较高的麦芽糖和麦芽三糖（图二）。对发酵液进行搅拌不能使糖度进一步降低，但是，加入新鲜酵母能使发酵继续进行。提高酵母接种量或加入的是混浊麦汁都可能减轻这一问题的影响。然而在葡萄糖含量高的麦汁中，这种反常的絮凝现象也没有出现。通常，麦汁越清亮，越易出现发酵问题，而且往发酵液中添加蛋白类的酵母营养物质也不能缓和这一问题。
    1970年，Okado等报道了小麦和大麦中的毒素对有些酵母具有致死作用。随后，他们证实这种物质达到4ppm，几分钟就能让酵母死亡，然而，当它的浓度被稀释十倍后，能抑制酵母消耗糖，却没有致死效果。大麦麦芽中也有这种毒素，而且它对多种絮凝性酵母有影响，但对非絮凝性酵母一般不影响。这种毒素的分子量为9800Da，它存在于PH>10的碱性条件下，二价阳离子特别是钙离子能降低其影响。这种蛋白不耐热，且许多蛋白酶能作用于它，一般认为它是大麦的脂移蛋白。
    植物中的非专一型脂移蛋白（nsLTP’s）是同系的分子量为9Da的多肽，因为它们能够转移脂质体和线粒体之间的多种脂类。然而，体内的细胞质粒也有这种可能，它们通过信号肽合成前驱物，一部分存在于细胞壁上。另外，它们有些也是分泌的，Molina等和Terras等证实这些从发白的大麦麦叶中分泌的脂移蛋白是细菌、真菌等病原菌有力的生长抑制剂。LTP2、LTP3和LTP4有很强的抗菌活力，它们存在于表皮细胞和维管组织中，能萃取得到。从不同物种萃取的LTP具有不同的微生物活性：例如洋葱中的LTP具有较高的抵抗真菌的活力（IC50为1—6mg/ml），而小萝卜的LTP只有适度的活力，玉米和小麦种子的LTP对大部分真菌无活性。
    以上的事实告诉我们：如果在一定的应力条件下或高微生物侵染下，那么相应地大麦会产生抗菌肽。抗菌肽能稳定地存在于酿酒阶段，那么在发酵过程中就会抑制糖的消耗，从而抑制酵母的生长繁殖或导致酵母提前絮凝。
    为了抵御微生物的侵染和伤害，植物产生大量的抗菌肽和蛋白质。植物自身在受到病原菌侵染时有不同的免疫力，一般分为自身免疫力和诱发免疫力两种。植物或种子表面一般覆盖着难于渗透的腊质、角质等生物高聚物，另外，许多外层组织中有多酚、双帖和其它组分能抑制真菌和细菌的生长繁殖。含有45—54个氨基酸的多肽在植物基本免疫力方面扮演了一个重要角色，它在种子发芽时产生，能抑制易感染的真菌。
    另一组具有很强抵抗微生物侵染活性的是含有硫基的氨基酸和多肽。他们存在于胚乳、根、芽等多种微生物组织中。已经证明，他们通过与酵母表面的负电荷发生静电反应，从而使酵母沉降。这可以引起钙离子的富集和钾离子的减少以及磷酸盐、氯化物和多种细胞组成物质的降低。但另外加入5毫摩尔的钙能够减轻上述影响。
    很多抗菌肽也能够诱发植物体的抗性，在细胞体内和体外都存在这种抗菌肽。微生物的侵染能够诱发脂移蛋白和硫茔的产生，而且他们存在于细胞壁上。
    因此，这些化合物在一起协同作用将抑制病原微生物的生长。
    非专一性脂移蛋白（ns-LTP’s）和硫茔是一个具有阳离子特征的两性分子。它的两个极性基团在细胞周围的液体环境中，与细胞膜表面的脂肪族的酰基链相互作用，而粘附在细胞周围。抗菌肽与脂肪膜的这种作用，依赖于疏水与亲水基团的平衡，它们的抗性主要是自发产生的。发挥他们抵抗微生物的能力，必须通过与细胞膜的相互作用来完成。
    酵母提前絮凝是由抗菌肽（AMP,s）引起的吗？
    发酵过程中，在酵母絮凝之前，抑制降糖和导致酵母提前絮凝的原理是非常相似的。在酵母絮凝时，自身带有很强的负电荷。抗菌肽带有正电荷，很快与酵母吸附而沉淀。Okado的研究表明：抗菌肽是导致酵母絮凝的主要因素，而且在絮凝过程中它能阻止麦汁中糖度的降低。多肽中的阳离子也可与麦汁中的酸性物质结合，以及与酵母表面的多糖类物质及阿魏酸、糖醛酸相互作用，使酵母提前絮凝。Kirin的研究也证明了这一点：多聚糖含有一些酸性基团，它将非专一性的粘附在阳性的抗菌肽上，再通过多糖与酵母的交联，从而使酵母从悬浮液中迅速絮凝。
    抗菌肽假说的重要性
    如果抗菌肽是麦芽诱发酵母提前絮凝的主要因素，那么这个问题只能发生在大麦染菌严重的时期或其它不利的条件下。这就说明生长在不同季节的大麦，不是引起这个问题的唯一因素。另外，大麦生长的地区、大麦生长的气候带对此都存在不同程度的影响，而大麦的品种对此影响较小。
    不同制麦厂，浸麦及发芽过程的控制不同，因而对产生抗菌肽的影响也不同。如果浸麦条件控制不当，它将促进真菌、细菌等微生物群体的生长，大麦为了保护自己就会产生抗菌肽。反之，浸麦条件控制得当，将抑制微生物的生长，适当的洗麦也能使微生物保持在相当低的水平。
    实践证明：不同的制麦厂用相同的大麦生产的麦芽有的能引起酵母提前絮凝，而有的不能。这主要是由于不同制麦厂的麦芽生产工艺不同，而浸麦看起来是影响这个问题的主要因素。
    假如在发酵力试验中麦芽是引起酵母提前絮凝的主要因素，那为什么有的啤酒厂遇到发酵问题，而有的没有？
    首先，谷物表面的抗菌肽能够很容易的被洗去，那么粉碎条件就变得相当重要。对麦芽进行湿粉而且排掉浸泡水同干粉碎比较，能够减轻这一问题的发生。其次，在实践当中，混浊麦芽汁也能减轻这一问题。若抗菌肽与磷脂或脂肪酸结合，那么麦芽汁中悬浮的这些物质能“滴定”出肽，从而减少它们与酵母的结合。麦汁清亮时出现这一问题的概率较大，而且这一现象在不同的啤酒厂已得到验证。前面提到，在发酵力试验中酵母早絮凝，但在大生产中可能不出现这一问题，在这里得到了合理的解释。第三，在发酵过程中，提高接种量也能减轻这一问题的发生。第四，有些酵母细胞与肽“结合”后，仍有能力完成发酵。
    抗菌肽引起酵母提前絮凝的证据
    抗菌肽很难通过与脂或带负电荷的物质结合而完全去除。它们也能够形成二聚体、三聚体，甚至四聚体而存在。例如Okado报道，分子量为9800道尔顿的毒素能够形成LTP—型肽或与硫茔形成二聚体抗菌肽。 
    能够引起酵母提前絮凝的麦芽，经蒸馏水洗涤后，将水溶性的萃取物，加入正常发酵的试验中，将引起酵母提前絮凝。通过ELISA方法及抗—LTP’s试验检测出，这些萃取物中含有LTP’s 。这些萃取物对盘里西林也具有抗性。 
    这些萃取物的活性成分具有热稳定性，且适应的PH范围较广。然而到目前为止，还没有成功地将这种肽/蛋白质进行提纯。 
用质谱仪分析得出这些水溶性的提取物中存在分子量为4.1千道尔顿左右的碱性肽，在一定范围内发现是硫茔。
    致谢Adelaide大学的Evan Evans教授为我们分析LTP1，Stellenbosch大学生化系的Marina Rautenbach教授为我们提供质谱分析。 
结论 
    麦芽引起的酵母提前絮凝对酿造者来说关系重大，这些偶然发生的问题很难解释。多年以前，我们已认识到它与微生物体有潜在的联系。常规的麦芽分析很难说明这一问题，目前通过发酵力实验推测潜在的发酵结果是唯一的方法。更复杂的是，同种大麦在不同制麦厂生产的麦芽，其可发酵性能不同，而且，在不同啤酒厂的酿造过程中，这些麦芽表现出的结果也不一样。假设引起酵母提前絮凝的原因是在应激压力下或在田野里、在制麦过程中，大麦产生抗菌肽造成的，那么就有助于解释这些现象。 
    这个假设是正确的，那么建立一个快速测定这种化合物含量的方法也是可能的。两性化合物是表面活性物质，它们具有产生或稳定泡沫的作用。由此，我们可以推论出下面的结论：啤酒的喷涌就是由于大麦在受到微生物的侵染后产生过多的抗菌肽造成的。换言之，喷涌不是真菌代谢产物的直接结果，而是受侵染的大麦产生抗菌肽的结果。