專利名稱：一種提高麥芽淀粉酶活性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及食品生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高麥芽淀粉酶活性的超聲處理方 法。
背景技術(shù)：
淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶類總稱，它們廣泛存在于植物(如大麥、土豆、甘薯 等)、動(dòng)物及一些微生物中，其在釀造、糧食加工、紡織品及醫(yī)藥等行業(yè)具有重要的作用。特 別是淀粉酶作為糖化劑在啤酒生產(chǎn)中的應(yīng)用一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。麥芽是啤酒工業(yè)的主要原料，是啤酒工業(yè)發(fā)展的保障。麥芽的主要貯藏物質(zhì)是淀 粉，其通過一系列淀粉酶作用生成小分子可發(fā)酵性糖方可被酵母利用。因此，啤酒生產(chǎn)過程 中，麥芽淀粉酶活性的高低直接決定麥汁中可發(fā)酵性糖的含量，影響啤酒發(fā)酵度，從而影響 啤酒的產(chǎn)量和品質(zhì)。目前，提高啤酒發(fā)酵度是啤酒釀造工業(yè)的技術(shù)難點(diǎn)。國內(nèi)外一些啤酒 企業(yè)主要通過外加酶法來提高釀造品質(zhì)，該方法見效快且效果顯著，但成本問題限制了其 進(jìn)一步應(yīng)用推廣。另外，通過調(diào)整糖化工藝或者外加糖法提高麥汁中可發(fā)酵性糖的含量也 是有限的。因此，尋找一種廉價(jià)、高效、環(huán)保的高新技術(shù)從根本上提高淀粉酶活性是目前亟 待解決的問題。超聲波是物質(zhì)介質(zhì)中的一種彈性機(jī)械波，其頻率范圍為1.6X104Hz 109HZ。超 聲波在液體中傳播時(shí)，產(chǎn)生一系列的特殊效應(yīng)，如空化作用、熱學(xué)效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和生物效 應(yīng)等。同時(shí)，超聲波具有高效、廉價(jià)、無污染等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使得超聲波在食品加工、醫(yī)藥、 化工及生物技術(shù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。對(duì)于生物大分子蛋白質(zhì)，超聲波施加于溶液時(shí)產(chǎn)生氣穴效應(yīng)(氣泡的生長和突然 崩潰)，溫升效應(yīng)(吸收超聲能量)，自由基效應(yīng)，強(qiáng)力攪拌和剪切，微流效應(yīng)等，可以有效地 改變蛋白質(zhì)的二級(jí)、三級(jí)和更高級(jí)的構(gòu)象。酶的反應(yīng)速度主要取決于兩個(gè)因素傳質(zhì)效率和 酶分子的構(gòu)象。超聲波作用于酶分子時(shí)，釋放的能量可導(dǎo)致酶分子的構(gòu)象和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化， 從而影響到催化活性的變化。因此，超聲技術(shù)在酶工程上的應(yīng)用將為食品工業(yè)帶來廣闊的 發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高麥芽淀粉酶活性的方法。該方法可明顯提高麥芽 淀粉酶活性，提高淀粉的水解速率，降低企業(yè)成本，對(duì)節(jié)約能源和資源有著重要意義。本發(fā)明的目的主要通過超聲波處理方法實(shí)現(xiàn)。主要技術(shù)方法為一種提高大麥芽淀粉酶活性的方法，包括如下步驟(1)將干燥后的大麥芽粉碎，過40 80目的篩，得到麥芽粉；(2)在麥芽粉中添加磷酸緩沖溶液，放置40 60min后，離心，取上清液，得到麥芽 淀粉酶粗提液； (3)對(duì)麥芽淀粉酶粗提液進(jìn)行間歇式超聲波輻照，超聲波輻照3s，停Is 9s，超聲波共輻照10 20min，所述超聲波頻率為20kHz，超聲功率120 160W。所述離心的轉(zhuǎn)速為1500 3000r/min，時(shí)間為10 15min。所述麥芽粉與磷酸緩溶沖液的質(zhì)量體積比為1 15 1 10g/ml。所述磷酸緩沖液的pH = 5. 8。所述粉碎的裝置為粉碎機(jī)。所述的超聲功率120 160W，所述超聲輻照時(shí)反應(yīng)體系溫度低于4°C，以保證超聲 效應(yīng)對(duì)淀粉酶作用的最適發(fā)揮，同時(shí)避免物料的過強(qiáng)熱效應(yīng)和局部高溫。本發(fā)明的原理超聲波是一種物理波，在其傳播過程中，超聲波具有的能量逐漸釋 放并作用于其傳播介質(zhì)中的物理質(zhì)點(diǎn)，從而使這些質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相應(yīng)的物理變化和化學(xué)變化。 酶是生物大分子，具有較為穩(wěn)定的構(gòu)象，酶分子生物活性的表現(xiàn)完全取決于酶分子構(gòu)象的 合理程度。當(dāng)超聲場作用于酶分子時(shí)，超聲波釋放的能量可導(dǎo)致酶分子構(gòu)象的變化。合理 的構(gòu)象變化可使酶分子的超微結(jié)構(gòu)更具柔性，使其空間結(jié)構(gòu)更適宜與底物結(jié)合，從而發(fā)揮 較高的催化功能。強(qiáng)度較低的聲場作用酶分子時(shí)，所釋放的能量可使酶分子構(gòu)象趨于合理， 從而提高自身催化活性。但較強(qiáng)的超聲處理可導(dǎo)致酶分子構(gòu)象破壞，影響酶的活性中心，進(jìn) 而使酶活力下降甚至失活。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明以超聲波作為主要手段來提高麥芽淀粉酶活性，解決了麥芽淀粉酶活 性不足、淀粉水解效率不高、啤酒發(fā)酵度低的主要技術(shù)缺陷；(2)本發(fā)明技術(shù)簡單、廉價(jià)、環(huán)保，可降低企業(yè)原料成本、縮短糖化工藝，節(jié)約能源 和資源，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益；(3)本發(fā)明也可用于淀粉糖漿生產(chǎn)、紡織及醫(yī)藥等其它行業(yè)，具有廣泛的應(yīng)用前
旦
ο
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明要 求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。實(shí)施例1 第一步將大麥芽在40°C烘箱中干燥24h，；第二步將上述經(jīng)過干燥處理后的大麥芽采用DL F U盤式粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，過孔 徑80目的篩以備用；第三步向第二步篩分處理后的麥芽粉中添加pH為5. 8的磷酸緩沖液，麥芽粉濃 度控制為1 13g/ml，振蕩混勻，室溫下放置40min，然后在3000r/min下離心lOmin，取上 清液，得到麥芽淀粉酶粗提液；第四步利用JY92-2D超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)對(duì)麥芽淀粉酶粗提液進(jìn)行超聲處理，超 聲條件為超聲頻率20kHz，超聲功率120W，脈沖方式1 1(超聲時(shí)間3s，停3s)，超聲波輻 射總時(shí)間15min，超聲體系溫度3°C。經(jīng)DNS (3，5-二硝基水楊酸)方法測(cè)試分析其淀粉酶 活力達(dá)到1238. 932U/g，比麥芽原淀粉酶活性提高了 27. 17%。實(shí)施例2 第一步將大麥芽在35°C烘箱中干燥36h，除去過量的水分；
第二步將上述經(jīng)過干燥處理后的大麥芽采用ZN-08實(shí)驗(yàn)室小型粉碎機(jī)進(jìn)行粉 碎，過孔徑40目的篩以備用；第三步向第二步篩分處理后的麥芽粉中添加pH為5. 8的磷酸緩沖液，濃度控制 為1 10g/ml，振蕩混勻，室溫下放置60min，然后1500r/min離心15min，取上清液，得到麥 芽淀粉酶粗提液；第四步利用JY92-2D超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)對(duì)麥芽淀粉酶粗提液進(jìn)行超聲處理，超 聲條件為超聲頻率20kHz，超聲功率160W，脈沖方式3 1(超聲波輻射時(shí)間3s，停ls)，超 聲波輻射總時(shí)間lOmin，超聲體系溫度2°C。經(jīng)DNS (3，5-二硝基水楊酸)方法測(cè)試分析其 淀粉酶活力達(dá)到1202. 596U/g，比麥芽原淀粉酶活性提高了 23. 44%。實(shí)施例3 第一步將大麥芽在38°C烘箱中干燥30h，除去過量的水分。第二步將上述經(jīng)過干燥處理后的大麥芽采用研磨杯進(jìn)行粉碎，過孔徑60目的篩 以備用；第三步向第二步篩分處理后的麥芽粉中添加pH為5. 8的磷酸緩沖液，濃度控制 為1 15g/ml，振蕩混勻，室溫下放置50min，然后1500r/min離心15min，取上清液，得到麥 芽淀粉酶粗提液；第四步利用BIL0N-1200Y超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)對(duì)麥芽淀粉酶粗提液進(jìn)行超聲處 理，超聲條件為固定超聲頻率為20kHz，超聲功率120W，超聲波輻射總時(shí)間20min，脈沖方 式1 3 (超聲輻射時(shí)間3s，停9s)，超聲體系溫度3°C。經(jīng)DNS (3，5- 二硝基水楊酸)方法 測(cè)試分析其淀粉酶活力達(dá)到1209. 982U/g，比麥芽原淀粉酶活性提高了 24. 20%。實(shí)施例4 第一步將大麥芽在35°C烘箱中干燥36h，除去過量的水分。第二步將上述經(jīng)過干燥處理后的大麥芽采用ZN-08實(shí)驗(yàn)室小型粉碎機(jī)進(jìn)行粉 碎，過孔徑80目的篩以備用；第三步向第二步篩分處理后的麥芽粉中添加pH為5. 8的磷酸緩沖液，濃度控制 為1 12g/ml，振蕩混勻，室溫下放置60min，然后3000r/min離心lOmin，取上清液，得到麥 芽淀粉酶粗提液；第三步利用BIL0N-1200Y超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)對(duì)麥芽淀粉酶粗提液進(jìn)行超聲處 理，超聲條件為固定超聲頻率為20kHz，超聲功率140W，超聲波輻射總時(shí)間20min，脈沖方 式3 2 (超聲輻射時(shí)間3s，停2s)，超聲體系溫度2°C。經(jīng)DNS (3，5- 二硝基水楊酸)方法 測(cè)試分析其淀粉酶活力達(dá)到1218. 389U/g，比麥芽原淀粉酶活性提高了 25. 07%。
權(quán)利要求
一種提高大麥芽淀粉酶活性的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將干燥后的大麥芽粉碎，過40～80目的篩，得到麥芽粉；(2)在麥芽粉中添加磷酸緩沖溶液，放置40～60min后，離心，取上清液，得到麥芽淀粉酶粗提液；(3)對(duì)麥芽淀粉酶粗提液進(jìn)行間歇式超聲波輻照，超聲波輻照3s，停1s～9s，超聲波共輻照10～20min，所述超聲波頻率為20kHz，超聲功率120～160W。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述超聲波輻照時(shí)反應(yīng)體系溫度低于4°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述麥芽粉與磷酸緩溶沖液的質(zhì)量體積 比為 1 15 1 10g/ml。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述磷酸緩沖液的pH= 5. 8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述粉碎的裝置為粉碎機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述離心的轉(zhuǎn)速為1500 3000r/ min，時(shí)間為10 15min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高麥芽淀粉酶活性的方法。該方法包括采用粉碎機(jī)對(duì)干燥后的大麥芽進(jìn)行粉碎，添加pH值為5.8的磷酸緩沖溶液到麥芽粉中，室溫下放置40～60min后，離心，得到麥芽淀粉酶粗提液；利用超聲波對(duì)麥芽淀粉酶粗提液進(jìn)行輻照，超聲條件為固定超聲頻率為20kHz，超聲功率120～160W，超聲波輻照總時(shí)間10～20min，超聲波輻照3s，停1s～9s，超聲波共輻照10～20min，超聲體系溫度小于4℃。通過該方法可明顯提高麥芽淀粉酶活力20％～30％，從而提高淀粉的水解速率，有效降低啤酒釀造的生產(chǎn)成本，節(jié)約能源和資源，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。
文檔編號(hào)C12N9/24GK101892220SQ20101022998
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者何艷克, 王程, 胡飛 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)