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啤酒大麦制麦过程中淀粉酶系及其酶活力的研究

李珊  
【摘要】: 本项试验对包括国产大麦和进口大麦在内的多种来源的啤酒大麦在制麦过程中α-淀粉酶、β-淀粉酶和极限糊精酶的活性进行了研究,探索其酶活分布规律及活性提高方法,并对啤酒酿造过程中发挥关键作用的极限糊精酶进行分离纯化并做性质分析。该研究不仅对筛选及制备高品质麦芽以提高啤酒品质提供了理论依据和工艺方法,更为国内针对性地深入研究啤酒大麦品质及相关淀粉酶性质提供了有效的研究方法、技术与材料。 通过对啤酒大麦在制麦过程中α-淀粉酶、β-淀粉酶和极限糊精酶的活性变化规律的研究可知,大麦芽中α-淀粉酶和极限糊精酶主要在发芽阶段形成,而在未发芽时大麦就己经具备了相当的β-淀粉酶活力。浸麦对淀粉酶尤其是α-淀粉酶和β-淀粉酶活力有抑制作用。发芽促进了三种淀粉酶的快速形成及活力增长,但极限糊精酶活力的增长要迟缓于α-淀粉酶和β-淀粉酶。极限糊精酶自由态、潜伏态和束缚态三种形态在不同发芽期间所占比重不同,但总活力一般至发芽第3天才出现显著增加,直至第4天或第5天时达最大值。由于热稳定性不同,干燥降低了绿麦芽中β-淀粉酶和极限糊精酶的活性,但是对α-淀粉酶影响不大。研究还表明,不同来源的大麦芽其α-淀粉酶、β-淀粉酶和极限糊精酶的活力差异较大,进口大麦总体酶活水平要高于国产大麦,说明了来源的选择是影响这三种酶活力的主要因素之一。 通过实验室条件制麦及制麦中试探索添加不同物质(金属离子和赤霉素)对大麦发芽中三种淀粉酶活力的作用影响,得到添加物的最适用量,为改进制麦工艺,提高大麦尤其是国产大麦品质提供理论依据。结果表明,添加不同浓度的金属离子Mg~(2+)、Ca~(2+)、Zn~(2+)、K~+、Na~+和赤霉素(即GA_3)对α-淀粉酶、β-淀粉酶和极限糊精酶活性都有一定的激活和抑制作用,金属离子与赤霉素复合使用可使三种淀粉酶最大酶活提高10%-30%,同时发芽3天酶活水平即接近、达到或超过空白条件发芽4天的酶活水平,起到显著缩短制麦时问,提高淀粉酶活力的两方面的作用,其最适添加量分别为Mg~(2+)50mg/kg, Ca~(2+)50mg/kg, Zn~(2+)20mg/kg,K~+80mg/kg,Na~+80m/kg,GA_3 0.5mg/kg。 鉴于极限糊精酶作为影响提高麦芽汁发酵度的关键酶,在啤酒酿造中起着举足轻重的作用,目前对极限糊精酶的研究成为啤酒大麦淀粉酶研究的热点。本文以国产大麦为原料,采用较简便的工艺进行分离纯化,最终得到纯度较高的极限糊精酶,其酶活为14.4 mU/mg,相对于粗酶液纯度提高20.8倍,回收率为17.5%,经过SDS-PAGE得到一条单一的蛋白电泳,分子量约为98kDa,验证为较纯的极限糊精酶组分。通过对极限糊精酶相关性质的研究,得知其最适温度为40℃,热稳定性较差;最适pH值为5.5,在pH4.8-9.0之间稳定,当pH小于4.6时酶活迅速降低。该纯化方法及相关性质的研究为国内深入研究大麦(尤其是国产大麦)极限糊精酶的作用提供了基础资料及技术支持。


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