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        酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)糙米酵素條件優(yōu)化的研究

        2016-08-27 08:05:29侯利娟邱志超王俊玲唐富麗王春雨宋金潞張慧娟
        黑龍江科學(xué) 2016年15期
        關(guān)鍵詞:酵母菌

        侯利娟,邱志超,王俊玲,唐富麗,劉 丹,王春雨,宋金潞,張慧娟

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        酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)糙米酵素條件優(yōu)化的研究

        侯利娟,邱志超,王俊玲,唐富麗,劉丹,王春雨,宋金潞,張慧娟

        (吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院生物工程學(xué)院,吉林 吉林 132101)

        對(duì)酵母菌發(fā)酵糙米酵素的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了研究,通過(guò)浸泡和厭氧處理糙米,富集其中的γ-氨基丁酸(GABA)。以蛋白酶活和γ-氨基丁酸(GABA)含量為指標(biāo),利用酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)糙米酵素,為糙米酵素生產(chǎn)工藝提供理論依據(jù)。

        發(fā)芽糙米;酵母菌;蛋白酶活;γ-氨基丁酸(GABA)

        糙米中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分及生物活性成分,但其含有較多的粗纖維,質(zhì)地硬,食用過(guò)程中口感較差,使糙米在食品工業(yè)中的應(yīng)用有一定局限性。研究發(fā)現(xiàn),發(fā)芽糙米中營(yíng)養(yǎng)及生物活性成分的種類和含量比糙米多很多。發(fā)芽糙米在食品保健方面具有很大利用價(jià)值,在糙米應(yīng)用過(guò)程中,將糙米發(fā)芽制備成發(fā)芽糙米,可提高其利用度。發(fā)芽糙米的實(shí)質(zhì),是激發(fā)、釋放和合成新的大量的酶,從而合成更多的生物活性成分,糙米的化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變[1],服用發(fā)芽糙米制品,可增強(qiáng)免疫力、保持內(nèi)分泌平衡、降血壓、降血脂、降膽固醇,同時(shí)還具有抗氧化、延緩衰老、改善血液循環(huán)、抗腫瘤、預(yù)防糖尿病等功能[2-3]。

        大多糙米酵素由酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)制備。酵母菌通過(guò)自身一系列代謝,使底物發(fā)生生物化學(xué)變化,實(shí)現(xiàn)代謝產(chǎn)物之間的相互轉(zhuǎn)化,并成為新的生理活性成分的前體物質(zhì)。糙米酵素中含有豐富的γ-氨基丁酸(GABA),其含量在一定程度上可反映糙米酵素的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。糙米酵素的本質(zhì)是生物酶,而酶活力是衡量酶最重要的一個(gè)指標(biāo)。本試驗(yàn)通過(guò)酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)糙米酵素,以蛋白酶活力和γ-氨基丁酸含量為指標(biāo),優(yōu)化發(fā)酵工藝過(guò)程。

        1 材料與方法

        1.1菌種及試劑

        糙米購(gòu)于吉林市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng);酵母菌;GABA標(biāo)準(zhǔn)品,酪蛋白,福林酚,酪氨酸均為分析純。

        1.2糙米的發(fā)芽處理

        精心篩選優(yōu)質(zhì)糙米,去除霉變材料及雜質(zhì),經(jīng)浸泡、催芽、發(fā)芽、厭氧處理,干燥、粉碎后,制成糙米粉備用。

        1.3接種量對(duì)發(fā)酵的影響

        在糙米培養(yǎng)基(糙米粉與無(wú)菌水1∶2混合)上分別接種1%、2%、3%、4%、5%菌種,在30℃條件下發(fā)酵6h。

        1.4培養(yǎng)溫度對(duì)發(fā)酵的影響

        在糙米培養(yǎng)基(糙米粉與無(wú)菌水1∶2混合)上接種3%菌種,分別在25℃、30℃、35℃、40℃溫度梯度下發(fā)酵6h。

        1.5培養(yǎng)時(shí)間對(duì)發(fā)酵的影響

        在糙米培養(yǎng)基(糙米粉與無(wú)菌水1∶2混合)上接種3%菌種,在30℃下分別發(fā)酵4h、6h、8h、10h、12h。

        1.6γ-氨基丁酸含量測(cè)定[4]

        采用Berthelot比色法測(cè)定γ-氨基丁酸含量。

        1.7蛋白酶活力測(cè)定

        比色法測(cè)定蛋白酶活,其標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y= 0.0093x-0.0024的方程,其相關(guān)系數(shù)R2=0.9981。

        2 結(jié)果與討論

        2.1接種量對(duì)發(fā)酵的影響

        在發(fā)酵的過(guò)程中,發(fā)酵液中GABA的含量和蛋白酶活力隨著菌種接種量的增加而有所增加,隨后出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。當(dāng)接種量為3%時(shí),GABA的含量和蛋白酶活力均達(dá)到最高值??赡苁且?yàn)榻臃N量過(guò)大導(dǎo)致發(fā)酵產(chǎn)物生成量隨之而減少,因此在正交試驗(yàn)中接種量選取的三個(gè)水平為2%、3%、4%。

        2.2發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵的影響

        隨著酵母菌生長(zhǎng)代謝時(shí)間延長(zhǎng),蛋白酶含量增加,從而產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物,GABA的生成量增加。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為6h時(shí),GABA的含量和蛋白酶活力均達(dá)到最高值。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間超過(guò)6h后,GABA的量迅速降低,因此在正交試驗(yàn)中,選取的三個(gè)水平為5h、6h、7h。

        2.3發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵的影響

        在糙米發(fā)酵過(guò)程中,蛋白酶的含量隨酵母菌的生長(zhǎng)代謝而累積[5]。在一定條件下,谷氨酸脫羧酶(GAD)可以催化蛋白酶反應(yīng)產(chǎn)物谷氨酸生成GABA,因此,推測(cè)GABA的含量變化與蛋白酶有一定的相關(guān)性。酵母菌在適宜的條件下生長(zhǎng)旺盛,相應(yīng)酶的含量也增加,但溫度偏低、偏高對(duì)酵母菌的生長(zhǎng)和GABA的積累不利,產(chǎn)生的相應(yīng)酶反應(yīng)產(chǎn)物降低。因此在正交試驗(yàn)中,2℃為梯度設(shè)定發(fā)酵溫度,選取的三個(gè)水平為28℃、30℃、32℃。

        產(chǎn)生的GABA和蛋白酶具有正相關(guān)性,在發(fā)酵過(guò)程中變化趨勢(shì)具有一致性,正交試驗(yàn)中以檢測(cè)蛋白酶的酶活來(lái)進(jìn)行正交試驗(yàn)分析。

        2.4正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

        在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行L9(33)正交試驗(yàn),正交試驗(yàn)結(jié)果見表。

        表 正交試驗(yàn)結(jié)果Tab.Orthogonal test results

        由正交試驗(yàn)結(jié)果分析,RA>RB>RC,由此可得在酵母菌對(duì)糙米進(jìn)行發(fā)酵過(guò)程中,對(duì)產(chǎn)酶影響大小依次是:接種量>培養(yǎng)時(shí)間>培養(yǎng)溫度,最優(yōu)方案為A3B1C3,即接種量為4%,最佳培養(yǎng)時(shí)間為5h,最佳培養(yǎng)溫度為32℃,此時(shí)測(cè)定 OD660為 0.430,蛋白酶活力為46μg/mL,最后達(dá)到優(yōu)化發(fā)酵工藝過(guò)程,為γ-氨基丁酸的制備開辟新途徑的目的。

        [1] 何新益,劉金福,何菲,等.糙米發(fā)芽前后抗氧化活性比較研究[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2009,(24):6-8.

        [2] 黃壽恩.功能性發(fā)芽糙米制品市場(chǎng)前景看好[J].食品與機(jī)械,2004,20(2):50-51.

        [3] 楊明毅,袁紅奇,楊春華,等.發(fā)芽糙米的生理活性化工藝研究與控制[J].糧油食品科技,2003,(05):15-18.

        [4] 孫波,梁海文,遲玉杰,等.比色法快速測(cè)定酶轉(zhuǎn)化反應(yīng)中γ-氨基丁酸含量的研究[J].食品科技,2008,(05):210-213.

        [5] 李志江,戴凌燕,鹿保鑫.糙米發(fā)酵最佳條件及在乳酸發(fā)酵中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào),2007,7(6):58-63.

        Research on brown rice enzyme produced by saccharomycetes fermentation

        HOULi-juan,QIUZhi-chao,WANGJun-ling,TANGFu-li,LIUDan,WANGChun-yu,SongJin-lu,ZHANGHui-juan
        (School ofBiological EngineeringofJilin Agricultural Science and TechnologyUniversity,Jilin 132101,China)

        Production technology of brown rice enzyme fermented by saccharomycetes was studied,γ-aminobutyric acid (GABA)was enriched through soaking and anaerobic treatment with brown rice.Protease and γ-aminobutyric acid (GABA)content were taken as the indicator,brown rice enzyme fermented by using saccharomycetes has provided a theoretical basis for manufacturing technique of brown rice enzyme.

        Germinated brown rice;Saccharomycetes;Protease;γ-aminobutyric acid(GABA)

        TS210.9;TQ920.6

        A

        1674-8646(2016)15-0006-02

        2016-07-01

        吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新科研項(xiàng)目(吉農(nóng)院合字[2015]第043號(hào),吉農(nóng)院合字[2016]第092號(hào));吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院青年基金項(xiàng)目(吉農(nóng)院合字[2016]第Q01號(hào))

        侯利娟(1991-),女,吉林吉林人,吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院學(xué)生。

        王俊玲(1982-),女,講師,碩士研究生,從事分子酶學(xué)工程與微生物工程研究。

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