紅曲米糖化酶提取工藝研究范文

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《福建農業學報》2016年第8期

摘要：

研究了固液比、提取溫度和時間對制備的福建紅曲米粗酶液酶活的影響，比較了以碘量法、DNS法和菲林試劑法的紅曲米糖化力測定結果，并進行紅曲黃酒釀造驗證糖化力檢測試驗。結果表明，紅曲米糖化酶最佳提取方式為選擇固液比（m∶V）＝1g∶25mL，紅曲米粉末于緩沖液溶解搖勻后立即過濾，取濾液檢測。碘量法與DNS法均為紅曲米糖化酶適宜的檢測方法，兩種方法檢測數據具有可比性。從時效性考慮，碘量法適宜少量樣品測定，DNS法適宜用于快速測定多個樣品。經釀造驗證，紅曲米糖化力的測定值與以其為糖化劑的黃酒出酒率檢測結果是一致。

關鍵詞：

紅曲米；糖化酶；糖化力

紅曲米是我國傳統發酵食品，以秈稻、粳稻、糯米等稻米為原料，用紅曲霉菌發酵而成，在釀造福建黃酒過程中，發揮了提供色澤、風味和糖化等作用［1－2］。糖化力是衡量紅曲米糖化力作用強弱的一個重要指標。然而，如何判斷紅曲米糖化力強弱至今沒有統一標準。糖化酶提取方法直接影響到紅曲米糖化力測定的高低，提取方式就有很多種，如溫小英［3］等采用35℃浸提1h的方法提取，汪志君［4］等采用30℃浸提1h，馬歌麗［8］等采用緩沖液直接提取。不同的提取方法對糖化酶活力影響不同，高溫長時的提取方法有可能造成酶活損失。同時，測定糖化力的方法有很多，國標針對糖化酶制劑采用碘量法［5］，該方法準確可靠，操作復雜，尤其在處理大量樣品時，分析速度慢，對糖化力較低的樣品則顏色變化不明顯，判斷誤差較大；胡衛明［6］、馬耀宏［7］等采用菲林試劑法，此法應用較為廣泛，但張鳳英［8］等認為其影響因素較多，且操作繁瑣、時間長，測定技術要求高，結果差異大；白利濤［9］、馬歌麗［10］等研究了DNS法測定糖化酶活力，認為DNS法和碘量法在精密度和正確度上都無顯著差異，操作簡便，對于多個樣品可實現快速測定；許明明［11］等采用試飯法直接測定。本研究考察了固液比、提取溫度和提取時間對粗酶提取液酶活的影響，同時對比了碘量法、DNS法和菲林試劑法，并對釀造紅曲米糖化力檢測進行了驗證試驗，以期為釀造紅曲米檢測技術規程的制訂以及紅曲米糖化力評價提供科學依據。

1材料與方法

1．1原料

紅曲米，由福建永春、平湖、三明、寧德等地收集。

1．2儀器與藥品

GX－04多功能粉碎機，上海高翔食品機械廠；電熱恒溫水浴鍋；BS224S電子天平，賽多利斯科學儀器。

1．3試驗方法

1．3．1試劑

0．05mol•L－1乙酸－乙酸鈉緩沖溶液（pH4．6），DNS試劑，200g•－1氫氧化鈉，20g•－1可溶性淀粉溶液，0．1％葡萄糖標準溶液。

1．3．2粗酶液提取

紅曲米用多功能粉碎機打成粉末（80目），精確稱取適量粉末，按試驗設計以0．05mol•L－1乙酸－乙酸鈉緩沖溶液為溶劑，經一定溫度、時間下浸提后抽濾，洗滌3次，收集濾液定容至250mL，待用。

1．3．3單因素試驗

為了考察固液比、提取溫度和時間對粗酶提液酶活的影響，按1．3．2方法進行以下3個單因素試驗。固液比（m／g∶V／mL）分別為1∶100、1∶50、1∶25、2∶25、3∶25、4∶25、5∶25，在40℃水浴中進行浸提40min；以較優固液比，在4、20、30、40、50℃水浴中浸提40min；以較優固液比，在最適溫度水浴中分別進行浸提0、10、20、30、40min。每處理重復2次。

1．43種檢測方法比較

1．4．1碘量法

參考GB8276－2006，略作修改。糖化酶酶解：取兩支50mL比色管（A、B管），分別加入可溶性淀粉溶液10mL和乙酸－乙酸鈉緩沖液8mL，搖勻。于40℃恒溫水浴中預熱5～10min。在B管中加入待測酶液10．0mL，立即記時，搖勻。在此溫度下準確反應60min后，立即向A、B管中各加氫氧化鈉溶液0．2mL，搖勻，同時將兩管取出，迅速用水冷卻，并于A管中補加待測酶液10．0mL作為空白對照。測定：吸取上述A、B兩管中的反應液各5．0mL，分別于兩個碘量瓶中，準確加入碘標準溶液10．0mL，再加氫氧化鈉溶液15mL，邊加邊搖勻，并于暗處放置15min，取出。用水淋洗瓶蓋，加入硫酸溶液2mL，用硫代硫酸鈉標準滴定溶液滴定藍紫色溶液，直至剛好無色為其終點，分別記錄空白和樣品消耗硫代硫酸鈉標準滴定溶液體積（VA、VB）。紅曲米酶活力單位按下式計算：X＝（VA－VB）×cST×cG×（Vt／Vx）×（1／10）×n式中：X為樣品的酶活力單位即1g紅曲米在40℃、pH4．6的條件下，1h水解可溶性淀粉的產生1mg葡萄糖為1個酶活力單位（U•g－1）；VA為滴定空白時，消耗硫代硫酸鈉標準滴定溶液的體積（mL）；VB為滴定樣品時，消耗硫代硫酸鈉標準滴定溶液的體積（mL）；cST為硫代硫酸鈉標準滴定溶液的準確濃度（mol•L－1）；cG為葡萄糖的摩爾質量，90．05g•mol－1；Vt為反應液的總體積，24．2L；Vx為吸取反應液的體積，5L；n為稀釋倍數。

1．4．2DNS法

（1）標準曲線制作：準確稱取105～110℃干燥后的葡萄糖50mg，用蒸餾水溶解，定容至50mL容量瓶中，配置成1mg•mL－1標準溶液，分別稀釋為0．1、0．2、0．3、0．4、0．5mg•mL－1的標準工作溶液，分別吸取0．5mL，分別于在25mL比色管中，加入1．5mLDNS試劑混勻，在沸水浴中加熱5min后取出迅速冷卻至室溫，加水10mL。以試劑空白作參比，用1cm比色皿在520nm測定吸光度。以葡萄糖含量為橫坐標，以吸光度為縱坐標，繪制標準曲線，獲得線性回歸方程。

（2）糖化力測定：糖化酶酶解方法與碘量法的相同測定方法參考馬歌麗［10］、孫淑琴［12］，上述A、B兩管中的反應液稀釋至0．5mL，分別于在25mL比色管中，加入1．5mLDNS試劑在沸水浴中加熱5min后取出迅速冷卻至室溫，加水10mL。以試劑空白作參比，用1cm比色皿在520nm測定吸光值，分別通過線性回歸方程求出葡萄糖濃度。紅曲米酶活力單位按下式計算：X＝（cB－cA）×（Vt／VEX）×（VET／m）×n式中：X為樣品的酶活力，即1g紅曲米在40℃、pH4．6的條件下，1h水解可溶性淀粉的產生1mg葡萄糖為1個酶活力單位（U•g－1）；cB為樣品管的葡萄糖質量濃度（mg•mL－1）；cA為樣品空白管的葡萄糖質量濃度（mg•mL－1）；Vt為反應液的總體積，單位為毫升（28．2mL）；VEX為吸取待測酶液的體積，為10mL；VET為提取待測酶液的總體積，為25mL；m為稱取紅曲米粉末重量（g）；n為稀釋倍數。

1．4．3菲林試劑法

方法參考馬耀宏［7］等，略作修改。吸取25mL12％可溶性淀粉溶液，置于50mL容量瓶，于35℃水浴預熱10min，加入5mL酶提取液，搖勻，于35℃糖化1h，迅速加入15mL0．1mol•L－1NaOH，終止酶解反應，冷卻至室溫，定容。吸取斐林試劑甲、乙液各5mL，加入適量的0．1％標準葡萄糖液（使滴定時消耗0．1％標準葡萄糖液在1mL以內），準確加入5mL上述酶解液，搖勻，于電爐上加熱至沸騰，立即用0．1％標準葡萄糖溶液滴定至藍色消失，操作在1min內完成，并同時做空白液滴定。計算公式：X＝（V0－V）×C×（1／m）×105×n式中：X為樣品的酶活力單位即1g紅曲米在40℃、pH4．6的條件下，1h水解可溶性淀粉的產生1mg葡萄糖為1個酶活力單位（U•g－1）；V0為滴定空白時，消耗0．1％標準葡萄糖液體積（mL）；V為滴定樣品時，消耗0．1％標準葡萄糖液體積（mL）；c為標準葡萄糖溶液質量濃度（g•mL－1）；m為紅曲重量，單位為（g）；n為稀釋倍數。

1．5紅曲黃酒釀造驗證試驗

采用傳統發酵法，以糯米為原料，以5種紅曲米為糖化劑，糯米經浸泡、蒸煮攤涼，以米飯∶水為1∶1落缸，按大米用量的10．0％接種紅曲米，控溫30℃發酵，發酵72h后離心，檢測酒精度和出酒率。酒精度：采用高效液相色譜法測定酒精度［13］。殘糖、總酸測定：參考GB／T13662－2008黃酒［14］中總糖、總酸的檢測。出酒率（以成品酒15度計）的測定：出酒率％＝酒精度（％）×［出酒量（kg）／大米用量（kg）×100％1．6數據分析采用DPS數據軟件進行數據分析。

2結果與分析

2．1液固比對粗酶提取的影響

采用DPS數據軟件進行數據分析，不同液固比處理所得到的粗酶提取液酶活見圖1。結果表明，固液比（m／g∶V／mL）分別為1∶100、1∶50、1∶25時，粗酶提取液酶活最高，三者無顯著差異（P＞0．05），原因是緩沖液提取酶的量達到最大量，為操作簡便，選擇固液比為1∶25。

2．2浸提溫度對粗酶提取的影響

采用DPS數據軟件進行數據分析，當固液比m／g∶V／mL＝1∶25時，不同浸提溫度處理所得到的粗酶提取液酶活見圖2。結果表明，提取溫度越低，酶活越低，原因可能是當提取溫度升高，酶失活的比率逐漸上升，酶活降低；當提取溫度為4℃時，酶活最高，與其他溫度提取的酶活相比，差異均達極顯著水平（P＜0．01）。

2．3浸提時間對粗酶提取的影響

采用DPS數據軟件進行數據分析，在固液比m／g∶V／mL＝1∶25、浸提溫度4℃時，不同浸提時間處理所得到的粗酶提取液酶活見圖3。結果表明，不同的浸提時間對粗酶提取液酶活沒有顯著差異，為了操作簡便，選擇混勻后立即過濾。

2．43種檢測方法比較

對11種不同產地、不同來源的紅曲米進行初篩，選擇5種糖化力差異較大的紅曲米（B1、R12、R21、R32、R8），分別采用了碘量法、DNS法、菲林試劑法3種檢測方法進行了糖化力測定，從圖4可以看出，碘量法與DNS法檢測結果基本一致，5種紅曲米糖化力大小順序依次為B1、R12、R21、R32、R8，排序一致，兩種方法的測定結果無顯著差異；菲林試劑法檢測5種紅曲米糖化力大小順序依次為B1、R21、R32、R8、R12，只有B1排序有相關性，其余4個樣品檢測結果均有一定的偏差，與張鳳英［6］等研究結果一致，同時菲林試劑法檢測值偏低。3種檢測方法對時間、試劑、設備等要求見表1，菲林試劑法操作難度較難，誤差較大。檢測方法可根據實際生產需求進行選擇。在樣品數量較少、設備條件有限的情況下，適宜選擇碘量法檢測紅曲米糖化力；在樣品數量較多，有分光光度計的條件下，可以選擇DNS法快速測定多個樣品，兩種方法的測定值具有可比性。

2．5紅曲米糖化力驗證試驗

紅曲米糖化力的高低，直接反映其液化糖化大米淀粉產生可發酵糖的水平，最終關系到出酒率。從圖5可以看出，紅曲米糖化力的差異與以其為糖化劑的黃酒出酒率的差異是一致的，進一步說明了檢測數據是可信的。

3討論與結論

紅曲的糖化力是反映紅曲質量的重要標準之一。受制曲原料、加工工藝和生產條件的影響，不同產地、不同廠家甚至不同批次生產的酒曲，都存在較大差異。因此，針對紅曲建立一個有效的糖化力評價方法，對于穩定酒曲質量、制曲企業制訂行業標準、釀酒企業選擇使用紅曲，具有重要的指導意義。DNS法的原理是糖化酶水解淀粉產生的葡萄糖與3，5－二硝基水楊酸（DNS）反應生成的棕紅色3－氨基－5硝基－水楊酸，在520nm波長處的光吸收強度與還原糖含量呈正比，利用分光光度計快速簡便的測定酒曲糖化力［9］。試驗結果表明，DNS法與碘量法檢測結果基本一致，與以其為糖化劑的黃酒出酒率一致，可快速測定，且操作簡便。碘量法與DNS法均為紅曲米糖化酶適宜的檢測方法，兩方法檢測數據具有可比性、數據可信。從時效性考慮，碘量法適宜少量樣品測定，DNS法適宜用于快速測定多個樣品。斐林試劑法的原理是，利用糖化酶水解可溶性淀粉為葡萄糖，葡萄糖與斐林試劑反應，將二價銅在堿性條件下還原成一價的銅，后者與黃血鹽生成不沉淀的絡合物．用次甲基藍為指示劑確定反應終點［8］。斐林試劑法的影響因素很多，操作繁瑣、時間長，試驗結果表明，測定結果與碘量法、DNS法存在較大的差異。

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作者:林曉婕 梁璋成 黃飛 任香蕓 林曉姿 何志剛 單位:福建省農業科學院農業工程技術研究所 福建省農產品 （食品）加工重點實驗室