双酶法降解玉米麸皮制备低聚糖和阿魏酸的研究

双酶法

粮食与饲料工业　2006,No.10粮油深加工及食品

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双酶法降解玉米麸皮制备低聚糖和阿魏酸的研究

薛　枫,欧仕益,汪　勇,黄才欢

(暨南大学食品科学与工程系,广东广州　510632)

摘　要:利用阿魏酸酯酶和阿拉伯木聚糖酶的混合酶制剂可以实现高效降解玉米麸皮,制备功能性食品原料阿魏酸和低聚木糖。探讨了利用双酶法降解去淀粉玉米麸皮的工艺条件。确定了酶的最适反应条件:温度40℃、pH值4.4,料液比8%。在最适条件下酶解24h,可以释放出去淀粉玉米麸皮中23.5%的阿魏酸和18.4%的还原糖。探讨了高温高压预处理底物对酶解的影响,结果表明在160℃(0.52MPa)的高温下预处理去淀粉玉米麸皮30min,酶解24h后释放阿魏酸的量比未经高温高压预处理时提高1倍,还原糖量提高3倍。

关键词:玉米麸皮;阿魏酸酯酶;阿拉伯木聚糖酶;高温高压中图分类号:TS234　　文献标识码:A　　文章编号:1003-6202(2006)10-0017-04ReleaseofFerulicAcidandXylo2OligosaccharidesfromMaizeBran

ABSTRACT:Ahigh2effectivedegradationofmaizebrancanberealizedbyamixtureofferulicacidesteraseandarabinoxylanaseforpreparationofrawmaterialsforfunctionalfoodsferulicacidandxylo2oligosaccharides.Thetechnologicalconditionsfordegradationofdestarchedmaizebranbyadouble2enzymaticmethodwerediscussed.Theoptimalconditionsofenzymaticreactionweredetermined:temperature40℃,pH4.4andratiooffeedtoliquid8%.Undertheseconditions,.5%offerulicacidofreducingsug2arwerereleasedbyenzymatichydrolysisfor24hours.Furthermore,theofpmhightemperatureandhighpressureontheenzymatichydrolysiswerediscussed.Thepmaizebranun2derhightemperature(160℃)andhighpressure(0.52M)reducingsugarsweredoubledandtripledrespectivelyafterenzymatic24hoursinpretreatmentunderhightemperatureandhighpressure.

KEYWORDarabinoxylanase;hightemperatureandhighpressure　　、半纤维素、木质素等细胞壁物质,在构成这些物质的关键多糖(木聚糖、木葡聚糖、阿拉伯木聚糖、聚半乳糖等)的侧链残基上,存在一种重要的生理活性物质———阿魏酸[1]。在所有已知的细胞壁物质中,玉米麸皮中阿魏酸含量最高(大于3%)[2]。如果能够利用廉价的玉米麸皮大量生产功能性食品原料反式阿魏酸和低聚木糖,则会产生良好的经济效益。

在细胞壁物质中,阿魏酸常与多糖相交联形成一种复杂的“网络结构”,因此如果直接使用单一糖酶降解,水解效率较低。目前在生产低聚木糖的过程中,为了提高酶水解效率,一般先采用碱处理细胞壁材料,但这种方法会导致环境污染并丢失反式阿魏酸。如果利用阿魏酸酯酶和阿拉伯木聚糖酶两种酶的协同效应来水解玉米麸皮,则可同时获得低聚木糖和反式阿魏酸两种功能性物质。本研究探讨了利用混合酶制剂即双酶法降解玉米麸皮的工艺。

1　材料与方法1.1　试剂、原料及仪器

黑曲霉(Aspergillusniger,ATCC16404):经选育获得,采用PDA培养基保藏;麦麸;玉米麸皮;蔗渣:使用前浸泡除去残余蔗糖,干燥、粉碎;淀粉酶、木瓜蛋白酶。(NH4)2SO4、MgSO4、Na2HPO4、CaCl2均为分析纯。

53WBUV/VIS分光光度计;PYX-250S-A生化培养箱;SHA-BA恒温水浴振荡器;三足式离心机;NUF中空纤维超滤膜组件,有效膜面积0.6m2;立式压力蒸汽灭菌锅;收稿日期:2006-03-20

基金项目:广州市科技攻关重点项目,课题编号:2003Z3-E0061作者简介:薛　枫(1979-),女,硕士研究生,食品科学专业。

GCF高压反应釜。

1.2　试验方法1.2.1　混合酶制剂的制备

固体发酵法制备酶制剂,培养基的组成为:20g麦麸+10g蔗渣+1.2g(NH4)2SO4+0.07gMgSO4+30ml水,接入黑曲霉菌种32℃培养3d后进行扩大发酵,扩大发酵所用培养基与上述培养基成分比例相同,接种量为5%,36℃培养3d。

发酵结束后,加入麸曲总质量10倍的水,40℃搅拌浸提1h。用三足式离心机离心分离浸提液,去除固体残渣,获得清液为粗酶液。在粗酶液中分别加入酶液总质量0.3%的Na2HPO4和CaCl2,搅拌溶解后静置4h,去除容器底部絮状沉淀,将上清液进行超滤。超滤采用截留分子量为2万的中空纤维膜组件,超滤条件为:超滤温度26℃、进口压力0.1MPa。超滤结束后,用去离子水将浓缩酶液稀释10倍,在相同的条件下再对酶液进行二次超滤,以进一步减少小分子物质,消除使用过程中的产物抑制。经过二次超滤获得的浓缩液为液体酶制剂,放置4℃冰箱保存备用。1.2.2　酶解原料的制备

将新鲜玉米麸皮在105℃下干燥、灭酶4h,粉碎。按欧[3]

仕益等的方法采用淀粉酶、木瓜蛋白酶去除玉米麸皮中的淀粉和蛋白质,烘干,粉碎,制得去淀粉玉米麸皮(DSMB)备用。

DSMB中总阿魏酸含量的测定按欧仕益等的方法进[4]行。

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薛　枫等:双酶法降解玉米麸皮制备低聚糖和阿魏酸的研究/2006年第10期

随温度升高酶活力迅速下降,在温度为70℃时两种酶都仅保

留了相对最高活性35%左右的酶活。两种酶在50℃时都表现出了最高的活性,但有研究表明阿魏酸酯酶和阿拉伯木聚糖酶都是不耐热的酶,当温度超过40℃时,酶活稳定性迅速

[7]

降低。本研究中,在40℃两种酶均保留了最高酶活70%左右的活性,酶的稳定性也较高,因此选择40℃为酶的最适反应温度

。

1.2.3　酶解条件

酶活力的测定:取25ml混合酶制剂置于三角瓶中,调节pH值到一定值,在一定的温度条件下保温30min,加入0.5gDSMB,于恒温水浴摇床中在相同的温度下反应10min后,再在沸水浴中灭酶终止反应,测定生成阿魏酸和还原糖的量。酶液1min水解去淀粉玉米麸皮产生1μg阿魏酸所需要的酶量为1个阿魏酸酯酶活力单位,生成1mg还原糖所需要的酶量为1个阿拉伯木聚糖酶活力单位。1.2.3.1　混合酶制剂最适反应温度的确定

将混合酶制剂pH值调节到4.4,分别于30、35、40、45、50、60、70℃的温度条件下测定酶活力。1.2.3.2　混合酶制剂最适反应pH值的确定

在40℃条件下,测定pH值分别为2.4、3.4、4.4、5.4、6.4、7.4、8.4的混合酶制剂的活力。1.2.4　酶解工艺1.2.4.1　最适料液比的确定

取5份25ml混合酶制剂,调节pH值到4.4,分别加入1、2、3、4、5gDSMB(料液比分别为4%、8%、12%、16%、20%),在40℃的恒温水浴摇床中反应1h,测定阿魏酸和还原糖的产率。1.2.4.2　最适反应时间的确定

取5份25ml混合酶制剂,调节pH值到4.4,加入2gDSMB(料液比8%),在40℃的恒温水浴摇床中分别反应1、4、8、16、24h,测定阿魏酸和还原糖的产率。1.2.4.3　多次酶解与一次酶解效果的比较

取25ml混合酶制剂,加入2gDSMB在值4.440℃的条件下反应1.5h,,洗、烘干至恒重,1.5h,,3,测定产物产率25m,加入2gDSMB在pH值4.4、温度℃的条件下反应4.5h,测定产物产率,与多次酶解结果相比较。1.2.5　底物的预处理方法

将DSMB用不同的方法分别进行底物预处理:①未处理;②取一定量DSMB添加10倍的水,置于密闭容器中,在高温灭菌锅中于121℃、0.15MPa条件下处理45min。③取一定量DSMB添加10倍水,置于高压反应釜中,通氢气,在30℃、0.5MPa条件下处理60min。④取一定量DSMB添加10倍的水,置于高压反应釜中,通氢气并加热,在105℃、0.8MPa条件下处理60min。⑤取三份一定量DSMB添加10倍水,放置于高压反应釜中,分别在120℃(0.09MPa)、160℃(0.52MPa)、200℃(1.45MPa)条件下处理30min。

上述操作完成后,将预处理后样品取渣烘干至恒 …… 此处隐藏：7867字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……