适于益生菌发酵的青稞酶解液制备工艺优化.docx

适于益生菌发酵的青稞酶解液制备工艺优化万萍;易晓成;邓娟;黄丽华【摘要】采用程序升温法对青棵进行酶解，以还原糖含量为响应值，采用响应面法对 青棵酶解液制备工艺进行了优化.结果表明:按料水比1：15(g/mL)溶解青棵粉，经糊 化后冷却至451,加入8.9 U/g-青棵的a-淀粉酶和原料质量2.0%,3.5%的糖化酶、 菠萝蛋白酶，保温20 min后升温到60°C酶解,直至碘试液体呈无色，过滤得到青棵酶 解液，其还原糖、氨基酸态氮含量分别为5.68%、0.47 g/L,可作为制备益生菌发酵 青棵饮料的良好基质.％The program warming method was applied to carry out the enzymatic hydrolysis of highland barley.The response surface methodology was used to optimize the enzymatic hydrolysis process of probiotic fermented barley with the reducing sugar content as the response value.The result indicated that the optimal conditions could be gotten:with the ratio of solid to liquid 1 : 15(g/mL) to dissolve highland barley powder,pasting and cooling to 45 C,addition of 8.9 U/g a- amylase,2.0% glucoamylase,3.5% bromelain,incubating for 20 min and then heating to 60 °C, incubating for saccharification to the iodine test showing colorless,getting highland barley enzyme saccharification liquid by filtration.Under the condtion,the content of reducing sugar was up to 5.68% and the content of amino acid nitrogen was 0.47 g/L,which could be used to produce probiotic fermented highland barley beverage.【期刊名称】《食品与机械》【年(卷)，期】2017(033)003【总页数】6页(P174-178,215) 【关键词】青棵;酶解液;还原糖;程序升温法;益生菌发酵液【作者】万萍;易晓成;邓娟;黄丽华【作者单位】成都大学药学与生物工程学院，四川成都610106泗川工商职业技术 学院酒类与食品工程系四川都江堰611830;成都大学药学与生物工程学院，四川成 都610106;成都大学药学与生物工程学院，四川成都610106【正文语种】中文青裸(Hordeum vulgare L. var. nudum Hook. f.)属于禾本科植物，主要产自中国 的青藏高原，青藏高原也是世界上最早(公元前1100年)栽培青棵的地区［1］。

青棵 仅含少量的脂和糖，却含有较高的蛋白质、纤维素以及维生素等，其中蛋白质含量 平均可达11.31%、脂肪1.80%~3.09%、淀粉含量70%以上［2］，除含有包括8 种人体必需氨基酸在内的18种氨基酸外，还含有12种微量元素如钙、镁、硒、 铜、锌、铬、锰、铁、磷等［3］,其B-葡聚糖含量在3.66%~8.62%，平均值为 5.25%现代医学［2］已经证明青棵不仅营养价值高，而且在降血脂、预防糖尿病、 促进胃动力等方面具有独特的保健作用青棵既可以作为粮食，也可用于加工各类 食品，如饼干、蛋糕、麦片粥、米花、青棵酒、青棵汁饮料等研究证明益生菌对肠道功能紊乱、呼吸感染以及过敏性症状有治疗作用［4］,同时 具有调节人体免疫系统、提高乳糖的利用率、防癌、降低胆固醇等功能［5］国外 研究者如Martensson等［6］的研究证明了 ：在燕麦这样的非乳基质上益生菌能很 好地存活和生长，并在冷藏条件下存活率较高益生菌是定殖于宿主肠道内、当达 到一定量就能对宿主产生积极作用的一类活菌利用青棵淀粉生产益生菌发酵食品， 是青棵产业化创新发展的一条新途径益生菌不能直接利用青棵淀粉进行发酵，在 生产益生菌发酵青棵饮料时，首先要将青棵淀粉进行酶解糖化，以提供能被益生菌 利用的还原糖类［7］。

同时，如果能先将结合于淀粉颗粒上的蛋白质降解，生成一 定量的氨基酸，使酶解液有更适宜的碳氮比，则更有利于淀粉酶解，进而有效地增 进益生菌的生长本研究拟利用由a-淀粉酶、糖化酶、菠萝蛋白酶组成的复合酶的协同作用，采用 程序升温法对青棵进行酶解采用程序升温是基于45 °C为菠萝蛋白酶最适作用温 度，而60 °C则为兼顾a-淀粉酶和糖化酶的最适作用温度，可使液化和糖化同时 进行，在产生足够还原糖的同时确保淀粉最大限度水解成可溶性低聚糊精和低聚糖， 以构成益生菌发酵所需的益生元；研究不同料水比、a-淀粉酶用量、糖化酶用量 和菠萝蛋白酶用量对青棵酶解液还原糖含量的影响；并以还原糖含量为响应值，采 用响应面法对青棵酶解液制备工艺进行优化，以期制备出能适合益生菌发酵的青棵 酶解液，并为益生菌发酵青棵饮料的进一步工业化大生产提供理论依据1.1材料与仪器1.1.1材料与试剂中温a-淀粉酶：23 700 U/g,北京奥博星生物技术有限责任公司；糖化酶（固体型10万U/g）、菠萝蛋白酶（50万U/g）:锐阳生物科技有限公司； 柠檬酸：食品级，市售1.1.2仪器高速万能粉碎机：FW-100型，北京中兴伟业仪器有限公司；水浴振荡器：HZS-H型，哈尔滨市东联电子技术开发有限公司；电子天平：LD型，沈阳龙腾电子有限公司；电热恒温干燥箱：DHG-9141型，上海宏精实验设备有限公司；分析天平：BS110S型，北京赛多利斯天平有限公司；恒温水浴锅：HH-4型，金坛市金城国胜实验仪器厂。

1.2试验方法1.2.1工艺流程青棵―粉碎、过筛一加水混匀-加热糊化f令却一调节pH-加入叫淀粉酶、糖 化酶、菠萝蛋白酶T搅拌均匀T保温酶解T灭酶T过滤T青棵酶解液 1.2.2理化指标检验方法(1) 还原糖的测定：直接滴定法[8]138-140，以葡萄糖计2) 氨基酸态氮的测定：电位滴定法[8]1981.2.3试验设计选取影响青棵酶解的关键因素：料水比、a-淀粉酶用量、糖化酶用 量、菠萝蛋白酶用量进行单因素试验，在单因素试验的基础上，以还原糖含量为响 应值，采用响应曲面法对益生菌发酵青棵饮料酶解液制备工艺进行优化试验结果 为每组2个平行样的平均值1) 料水比对还原糖含量的影响：准确称取10份过80目筛的青棵粉，每份5 g , 盛于10个250 mL的三角瓶中，分为5组，每组2份做平行样，分别按料水比 1:10,1:12.5,1:15,1:17.5,1:20(g/mL)加入 35 °C的水，搅拌使其充分 吸水，糊化20 min后令却至50 1左右，用10%的柠檬酸调节pH至5.0左右， 然后分别加入原料质量的8 U/g的a-淀粉酶，1.9%的糖化酶和3.5%的菠萝蛋白 酶，放入水浴震荡器中45。

0呆温20 min，继续升温至60 C酶解直至碘试液体呈 无色，然后在沸水浴中灭酶10 min后进行过滤，得到青棵酶解液，测定其还原糖 含量，确定最适料水比2) a-淀粉酶用量对还原糖含量的影响：按1.2.3(1)确定的最适料水比溶解青棵粉， 除加入青棵质量1.9%的糖化酶和3.5%的菠萝蛋白酶外，分别按4,6,8,10,12 U/g-青棵的比例加入a-淀粉酶，其它同1.2.3(1)，测定其还原糖含量，以确定 最适a-淀粉酶用量⑶糖化酶用量对还原糖含量的影响：按1.2.3(1)确定的最适料水比溶解青棵粉， 除加入8 U/g-青棵的a-淀粉酶和3.5%的菠萝蛋白酶外，分别加入青棵质量的 1.3% , 1.6% , 1.9% , 2.2% , 2.5%的糖化酶，其它同1.2.3(1)，测定其还原糖含 量，以确定最适的糖化酶用量⑷菠萝蛋白酶用量对还原糖和氨基酸态氮含量的影响：按1.2.3(1)确定的最适料 水比溶解青棵粉，除加入8 U/g-青棵的a-淀粉酶和1.9%的糖化酶外，每组分别 加入青棵质量2.0% , 2.5% , 3.0% , 3.5% , 4.0%的菠萝蛋白酶，其它同1.2.3(1), 测定还原糖和氨基酸态氮的含量，以确定最适菠萝蛋白酶用量。

2.1单因素试验结果2.1.1料水比对还原糖含量的影响水是物料和酶的溶剂，生化酶促反应都须在水中 进行，料水比影响酶促反应底物浓度进而影响青棵中蛋白质和淀粉的酶解，以及最 终制得的酶解液中还原糖和氨基酸态氮的含量本研究考察了料水比对青棵酶解液 中还原糖含量的影响，结果见图1由图1可知，酶解液中的还原糖含量随料水比的增加而减少还原糖含量直接影 响益生菌的生长以及发酵后产品的酸度，在一定范围内还原糖含量越高经发酵后生 成的酸也越多，酸度也就越高，反之亦然酸度过高影响口感和稳定性，过低又达 不到要求；通常可通过料水比控制酶解液中还原糖含量以达到设计产品的要求在 料水比为1:15(g/mL)时，还原糖含量为5.54%，能符合设计产品的要求，因此， 确定最适料水比为1:15(g/mL)2.1.2 a-淀粉酶用量对还原糖含量的影响a-淀粉酶又称液化酶，作用于淀粉后其 主要产物是糊精，糊精在a-淀粉酶和糖化酶的协同作用下生成还原糖和少量低聚 糖［9］本研究考察了 a-淀粉酶用量对还原糖含量的影响，结果见图2由图2可知，当a-淀粉酶用量小于8 U/g-青棵时，还原糖含量随a-淀粉酶用量的 增加呈上升趋势；a-淀粉酶的用量为8 U/g-青棵时，还原糖含量达到了最高值 (5.57%) ;a-淀粉酶用量高于8 U/g•青棵后，还原糖含量随着a-淀粉酶用量的增 加趋于稳定且略有下降，说明a-淀粉酶用量过多会抑制其酶活。

所以，确定a-淀 粉酶的最适用量为8 U/g-青棵2.1.3糖化酶用量对还原糖含量的影响糖化酶可使淀粉的a-1,4-和a-1, 6-糖苷 键水解而生成葡萄糖，同时还能水解糊精、糖原的非还原末端释放P-D-葡萄糖 ［10］本研究考察了糖化酶用量对还原糖含量的影响，结果见图3由图3可知，当糖化酶用量小于1.9%时，还原糖含量随糖化酶用量的增加呈上升 趋势；糖化酶用量为1.9%时，还原糖含量达到了最大值(5.59%);糖化酶用量高 于1.9%后，随着糖化酶用量的增加，其还原糖含量趋于稳定所以，确定糖化酶 的最适用量为1.9%2.1.4菠萝蛋白酶用量对还原糖和氨基酸态氮含量的影响青棵中含有淀粉颗粒结合蛋白，利用菠萝蛋白酶水解蛋白质为氨基酸，不仅为酶解 液提供了菌体生长所需的速效氮源，同时也有利于淀粉的酶解，提高酶解液中还原 糖含量，使酶解液含有适宜的碳源和氮源，更有利于益生菌的生长和发酵，并提高 益生菌青棵发酵饮料的营养价值［10］本研究考察了菠萝蛋白酶用量对还原糖和氨 基酸态氮含量的影响，其结果见图4由图4可知，菠萝蛋白酶可以明显提高酶解液中氨基酸态氮和还原糖的含量，当 菠萝蛋白酶用量小于3.0%时，随着酶用量的增加，氨基酸态氮和还原糖含量均呈 增长的趋势；当菠萝蛋白酶用量为3.0%时，氨基酸态氮和还原糖的含量均达到最 高值，分别为0.45 g/L和5.65% ；当菠萝蛋白酶用量大。