一种提高麦芽淀粉酶活性的方法

摘要

本发明公开了一种提高麦芽淀粉酶活性的方法。该方法包括：采用粉碎机对干燥后的大麦芽进行粉碎，添加pH值为5.8的磷酸缓冲溶液到麦芽粉中，室温下放置40～60min后，离心，得到麦芽淀粉酶粗提液；利用超声波对麦芽淀粉酶粗提液进行辐照，超声条件为：固定超声频率为20kHz，超声功率120～160W，超声波辐照总时间10～20min，超声波辐照3s，停1s～9s，超声波共辐照10～20min，超声体系温度小于4℃。通过该方法可明显提高麦芽淀粉酶活力20％～30％，从而提高淀粉的水解速率，有效降低啤酒酿造的生产成本，节约能源和资源，社会经济效益显著。

说明书

技术领域

本发明涉及食品生物技术领域，具体涉及一种提高麦芽淀粉酶活性的超声处理方法。

背景技术

淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶类总称，它们广泛存在于植物(如大麦、土豆、甘薯等)、动物及一些微生物中，其在酿造、粮食加工、纺织品及医药等行业具有重要的作用。特别是淀粉酶作为糖化剂在啤酒生产中的应用一直是国内外研究的热点。

麦芽是啤酒工业的主要原料，是啤酒工业发展的保障。麦芽的主要贮藏物质是淀粉，其通过一系列淀粉酶作用生成小分子可发酵性糖方可被酵母利用。因此，啤酒生产过程中，麦芽淀粉酶活性的高低直接决定麦汁中可发酵性糖的含量，影响啤酒发酵度，从而影响啤酒的产量和品质。目前，提高啤酒发酵度是啤酒酿造工业的技术难点。国内外一些啤酒企业主要通过外加酶法来提高酿造品质，该方法见效快且效果显著，但成本问题限制了其进一步应用推广。另外，通过调整糖化工艺或者外加糖法提高麦汁中可发酵性糖的含量也是有限的。因此，寻找一种廉价、高效、环保的高新技术从根本上提高淀粉酶活性是目前亟待解决的问题。

超声波是物质介质中的一种弹性机械波，其频率范围为1.6×10⁴Hz～10⁹Hz。超声波在液体中传播时，产生一系列的特殊效应，如空化作用、热学效应、化学效应和生物效应等。同时，超声波具有高效、廉价、无污染等特点，这些特点使得超声波在食品加工、医药、化工及生物技术等领域有着广泛的应用。

对于生物大分子蛋白质，超声波施加于溶液时产生气穴效应(气泡的生长和突然崩溃)，温升效应(吸收超声能量)，自由基效应，强力搅拌和剪切，微流效应等，可以有效地改变蛋白质的二级、三级和更高级的构象。酶的反应速度主要取决于两个因素：传质效率和酶分子的构象。超声波作用于酶分子时，释放的能量可导致酶分子的构象和结构发生变化，从而影响到催化活性的变化。因此，超声技术在酶工程上的应用将为食品工业带来广阔的发展前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高麦芽淀粉酶活性的方法。该方法可明显提高麦芽淀粉酶活性，提高淀粉的水解速率，降低企业成本，对节约能源和资源有着重要意义。

本发明的目的主要通过超声波处理方法实现。主要技术方法为：

一种提高大麦芽淀粉酶活性的方法，包括如下步骤：

(1)将干燥后的大麦芽粉碎，过40～80目的筛，得到麦芽粉；

(2)在麦芽粉中添加磷酸缓冲溶液，放置40～60min后，离心，取上清液，得到麦芽淀粉酶粗提液；

(3)对麦芽淀粉酶粗提液进行间歇式超声波辐照，超声波辐照3s，停1s～9s，超声波共辐照10～20min，所述超声波频率为20kHz，超声功率120～160W。

所述离心的转速为1500～3000r/min，时间为10～15min。

所述麦芽粉与磷酸缓溶冲液的质量体积比为1∶15～1∶10g/ml。

所述磷酸缓冲液的pH＝5.8。

所述粉碎的装置为粉碎机。

所述的超声功率120～160W，所述超声辐照时反应体系温度低于4℃，以保证超声效应对淀粉酶作用的最适发挥，同时避免物料的过强热效应和局部高温。

本发明的原理：超声波是一种物理波，在其传播过程中，超声波具有的能量逐渐释放并作用于其传播介质中的物理质点，从而使这些质点发生相应的物理变化和化学变化。酶是生物大分子，具有较为稳定的构象，酶分子生物活性的表现完全取决于酶分子构象的合理程度。当超声场作用于酶分子时，超声波释放的能量可导致酶分子构象的变化。合理的构象变化可使酶分子的超微结构更具柔性，使其空间结构更适宜与底物结合，从而发挥较高的催化功能。强度较低的声场作用酶分子时，所释放的能量可使酶分子构象趋于合理，从而提高自身催化活性。但较强的超声处理可导致酶分子构象破坏，影响酶的活性中心，进而使酶活力下降甚至失活。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

(1)本发明以超声波作为主要手段来提高麦芽淀粉酶活性，解决了麦芽淀粉酶活性不足、淀粉水解效率不高、啤酒发酵度低的主要技术缺陷；

(2)本发明技术简单、廉价、环保，可降低企业原料成本、缩短糖化工艺，节约能源和资源，具有显著的经济效益；

(3)本发明也可用于淀粉糖浆生产、纺织及医药等其它行业，具有广泛的应用前景。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

实施例1：

第一步 将大麦芽在40℃烘箱中干燥24h，；

第二步 将上述经过干燥处理后的大麦芽采用DL F U盘式粉碎机进行粉碎，过孔径80目的筛以备用；

第三步 向第二步筛分处理后的麦芽粉中添加pH为5.8的磷酸缓冲液，麦芽粉浓度控制为1∶13g/ml，振荡混匀，室温下放置40min，然后在3000r/min下离心10min，取上清液，得到麦芽淀粉酶粗提液；

第四步 利用JY92-2D超声波细胞粉碎机对麦芽淀粉酶粗提液进行超声处理，超声条件为：超声频率20kHz，超声功率120W，脉冲方式1∶1(超声时间3s，停3s)，超声波辐射总时间15min，超声体系温度3℃。经DNS(3，5-二硝基水杨酸)方法测试分析其淀粉酶活力达到1238.932U/g，比麦芽原淀粉酶活性提高了27.17％。

实施例2：

第一步 将大麦芽在35℃烘箱中干燥36h，除去过量的水分；

第二步 将上述经过干燥处理后的大麦芽采用ZN-08实验室小型粉碎机进行粉碎，过孔径40目的筛以备用；

第三步 向第二步筛分处理后的麦芽粉中添加pH为5.8的磷酸缓冲液，浓度控制为1∶10g/ml，振荡混匀，室温下放置60min，然后1500r/min离心15min，取上清液，得到麦芽淀粉酶粗提液；

第四步 利用JY92-2D超声波细胞粉碎机对麦芽淀粉酶粗提液进行超声处理，超声条件为：超声频率20kHz，超声功率160W，脉冲方式3∶1(超声波辐射时间3s，停1s)，超声波辐射总时间10min，超声体系温度2℃。经DNS(3，5-二硝基水杨酸)方法测试分析其淀粉酶活力达到1202.596U/g，比麦芽原淀粉酶活性提高了23.44％。

实施例3：

第一步 将大麦芽在38℃烘箱中干燥30h，除去过量的水分。

第二步 将上述经过干燥处理后的大麦芽采用研磨杯进行粉碎，过孔径60目的筛以备用；

第三步 向第二步筛分处理后的麦芽粉中添加pH为5.8的磷酸缓冲液，浓度控制为1∶15g/ml，振荡混匀，室温下放置50min，然后1500r/min离心15min，取上清液，得到麦芽淀粉酶粗提液；

第四步 利用BILON-1200Y超声波细胞粉碎机对麦芽淀粉酶粗提液进行超声处理，超声条件为：固定超声频率为20kHz，超声功率120W，超声波辐射总时间20min，脉冲方式1∶3(超声辐射时间3s，停9s)，超声体系温度3℃。经DNS(3，5-二硝基水杨酸)方法测试分析其淀粉酶活力达到1209.982U/g，比麦芽原淀粉酶活性提高了24.20％。

实施例4：

第一步 将大麦芽在35℃烘箱中干燥36h，除去过量的水分。

第二步 将上述经过干燥处理后的大麦芽采用ZN-08实验室小型粉碎机进行粉碎，过孔径80目的筛以备用；

第三步 向第二步筛分处理后的麦芽粉中添加pH为5.8的磷酸缓冲液，浓度控制为1∶12g/ml，振荡混匀，室温下放置60min，然后3000r/min离心10min，取上清液，得到麦芽淀粉酶粗提液；

第三步 利用BILON-1200Y超声波细胞粉碎机对麦芽淀粉酶粗提液进行超声处理，超声条件为：固定超声频率为20kHz，超声功率140W，超声波辐射总时间20min，脉冲方式3∶2(超声辐射时间3s，停2s)，超声体系温度2℃。经DNS(3，5-二硝基水杨酸)方法测试分析其淀粉酶活力达到1218.389U/g，比麦芽原淀粉酶活性提高了25.07％。