啤酒，大家都爱喝，好喝的程度主要依赖于大麦的麦芽化过程。在麦芽化过程中，大麦种子中的水解酶会降解贮存的大分子，如淀粉、蛋白质和脂肪，产生可发酵的糖和氨基酸，以及影响啤酒泡沫、风味和香气的多肽和多酚。因此，选择具有适宜水解酶活性的大麦品种对于提高啤酒质量和效率是非常重要的。
我们今天介绍一篇文章《Proteolytic activities and profiles as useful traits to select barley cultivars for beer production》，它详细分析了墨西哥不同大麦品种的蛋白水解活性，并评估它们是否能用于酿制啤酒。
研究方法
①从墨西哥不同地区收集八个大麦品种（HV2005-19、HV2005-20、HV2005-21、HV2005-22、HV2005-23、HV2005-24、Metcalfe和Harrington），并进行人工发芽。
②从每个品种的麦芽中提取蛋白，分析其蛋白谱图，并检测BEPB和胰蛋白酶抑制剂（BTI）的表达。
③从每个品种的麦芽中制备浸出液，并用荧光底物法测定其在不同温度（50°C、60°C、70°C和80°C）下的总蛋白水解活性，以及不同类型（半胱氨酸蛋白酶、丝氨酸蛋白酶、金属蛋白酶和天冬氨酸蛋白酶）的蛋白水解活性。
④从每个品种的浸出液中分离游离氨基酸，并用HPLC法分析其含量和组成。
⑤用方差分析法比较不同品种之间的差异，并用相关分析法探讨不同参数之间的关系。
研究结果
①SDS-PAGE和西方印迹法显示，所有品种的总蛋白含量在30~40 mg/g之间，且具有相似的分子量分布。BEPB在所有品种中均有表达，但在HV2005-19中最高，而在HV2005-23中最低。BTI在所有品种中均无表达，表明这些品种缺乏对胰蛋白酶的抑制能力。
图：BEPB的表达情况
②荧光底物法显示，所有品种的总蛋白水解活性随温度的升高而增加，但在80°C时显著下降。不同类型的蛋白水解活性也呈现出不同的温度依赖性，其中半胱氨酸蛋白酶在50°C时最高，丝氨酸蛋白酶在70°C时最高，金属蛋白酶和天冬氨酸蛋白酶在60°C时最高。在所有品种中，半胱氨酸蛋白酶和丝氨酸蛋白酶的活性占总活性的主要部分，而金属蛋白酶和天冬氨酸蛋白酶的活性较低。HV2005-19和Metcalfe品种的总活性和半胱氨酸蛋白酶活性均高于其他品种，而HV2005-23品种的总活性和丝氨酸蛋白酶活性均低于其他品种。
图：不同温度下蛋白水解活性不同
③HPLC法显示，所有品种的浸出液中均检测到17种游离氨基酸，其中谷氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、缬氨酸和苏氨酸的含量最高。这些游离氨基酸对于啤酒发酵和风味形成是必需的。HV2005-19和Metcalfe品种的游离氨基酸总含量均高于其他品种，而HV2005-23品种的游离氨基酸总含量均低于其他品种。
图：游离氨基酸的含量
研究结论
①墨西哥不同大麦品种的蛋白水解活性和谱图存在显著差异，这些差异可能与BEPB的表达水平和BTI的缺失有关。
②半胱氨酸蛋白酶和丝氨酸蛋白酶是啤酒生产过程中最重要的蛋白水解酶，它们在50°C和70°C时具有最高的活性，并能产生大量的游离氨基酸。
③HV2005-19品种作为一种具有优良蛋白水解特征的大麦品种，可以用于啤酒生产。该品种与Metcalfe品种具有相似的总活性、半胱氨酸蛋白酶活性和游离氨基酸含量，而Metcalfe品种是目前啤酒工业中最广泛使用的大麦品种之一。
④半胱氨酸蛋白酶和丝氨酸蛋白酶可以作为选择啤酒生产用大麦的有用特征。这两种酶的活性和谱图可以作为评价大麦品种蛋白质质量的有效指标。
