專利名稱：一種提高麥芽淀粉酶活性的方法
技術領域：
本發明涉及食品生物技術領域，具體涉及一種提高麥芽淀粉酶活性的超聲處理方 法。
背景技術：
淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶類總稱，它們廣泛存在于植物(如大麥、土豆、甘薯 等)、動物及一些微生物中，其在釀造、糧食加工、紡織品及醫藥等行業具有重要的作用。特 別是淀粉酶作為糖化劑在啤酒生產中的應用一直是國內外研究的熱點。麥芽是啤酒工業的主要原料，是啤酒工業發展的保障。麥芽的主要貯藏物質是淀 粉，其通過一系列淀粉酶作用生成小分子可發酵性糖方可被酵母利用。因此，啤酒生產過程 中，麥芽淀粉酶活性的高低直接決定麥汁中可發酵性糖的含量，影響啤酒發酵度，從而影響 啤酒的產量和品質。目前，提高啤酒發酵度是啤酒釀造工業的技術難點。國內外一些啤酒 企業主要通過外加酶法來提高釀造品質，該方法見效快且效果顯著，但成本問題限制了其 進一步應用推廣。另外，通過調整糖化工藝或者外加糖法提高麥汁中可發酵性糖的含量也 是有限的。因此，尋找一種廉價、高效、環保的高新技術從根本上提高淀粉酶活性是目前亟 待解決的問題。超聲波是物質介質中的一種彈性機械波，其頻率范圍為1.6X104Hz 109HZ。超 聲波在液體中傳播時，產生一系列的特殊效應，如空化作用、熱學效應、化學效應和生物效 應等。同時，超聲波具有高效、廉價、無污染等特點，這些特點使得超聲波在食品加工、醫藥、 化工及生物技術等領域有著廣泛的應用。對于生物大分子蛋白質，超聲波施加于溶液時產生氣穴效應(氣泡的生長和突然 崩潰)，溫升效應(吸收超聲能量)，自由基效應，強力攪拌和剪切，微流效應等，可以有效地 改變蛋白質的二級、三級和更高級的構象。酶的反應速度主要取決于兩個因素傳質效率和 酶分子的構象。超聲波作用于酶分子時，釋放的能量可導致酶分子的構象和結構發生變化， 從而影響到催化活性的變化。因此，超聲技術在酶工程上的應用將為食品工業帶來廣闊的 發展前景。
發明內容
本發明的目的在于提供一種提高麥芽淀粉酶活性的方法。該方法可明顯提高麥芽 淀粉酶活性，提高淀粉的水解速率，降低企業成本，對節約能源和資源有著重要意義。本發明的目的主要通過超聲波處理方法實現。主要技術方法為一種提高大麥芽淀粉酶活性的方法，包括如下步驟(1)將干燥后的大麥芽粉碎，過40 80目的篩，得到麥芽粉；(2)在麥芽粉中添加磷酸緩沖溶液，放置40 60min后，離心，取上清液，得到麥芽 淀粉酶粗提液； (3)對麥芽淀粉酶粗提液進行間歇式超聲波輻照，超聲波輻照3s，停Is 9s，超聲波共輻照10 20min，所述超聲波頻率為20kHz，超聲功率120 160W。所述離心的轉速為1500 3000r/min，時間為10 15min。所述麥芽粉與磷酸緩溶沖液的質量體積比為1 15 1 10g/ml。所述磷酸緩沖液的pH = 5. 8。所述粉碎的裝置為粉碎機。所述的超聲功率120 160W，所述超聲輻照時反應體系溫度低于4°C，以保證超聲 效應對淀粉酶作用的最適發揮，同時避免物料的過強熱效應和局部高溫。本發明的原理超聲波是一種物理波，在其傳播過程中，超聲波具有的能量逐漸釋 放并作用于其傳播介質中的物理質點，從而使這些質點發生相應的物理變化和化學變化。 酶是生物大分子，具有較為穩定的構象，酶分子生物活性的表現完全取決于酶分子構象的 合理程度。當超聲場作用于酶分子時，超聲波釋放的能量可導致酶分子構象的變化。合理 的構象變化可使酶分子的超微結構更具柔性，使其空間結構更適宜與底物結合，從而發揮 較高的催化功能。強度較低的聲場作用酶分子時，所釋放的能量可使酶分子構象趨于合理， 從而提高自身催化活性。但較強的超聲處理可導致酶分子構象破壞，影響酶的活性中心，進 而使酶活力下降甚至失活。本發明與現有技術相比，具有如下優點(1)本發明以超聲波作為主要手段來提高麥芽淀粉酶活性，解決了麥芽淀粉酶活 性不足、淀粉水解效率不高、啤酒發酵度低的主要技術缺陷；(2)本發明技術簡單、廉價、環保，可降低企業原料成本、縮短糖化工藝，節約能源 和資源，具有顯著的經濟效益；(3)本發明也可用于淀粉糖漿生產、紡織及醫藥等其它行業，具有廣泛的應用前
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具體實施例方式為了更好地理解本發明，下面結合實施例對本發明作進一步的說明，但本發明要 求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。實施例1 第一步將大麥芽在40°C烘箱中干燥24h，；第二步將上述經過干燥處理后的大麥芽采用DL F U盤式粉碎機進行粉碎，過孔 徑80目的篩以備用；第三步向第二步篩分處理后的麥芽粉中添加pH為5. 8的磷酸緩沖液，麥芽粉濃 度控制為1 13g/ml，振蕩混勻，室溫下放置40min，然后在3000r/min下離心lOmin，取上 清液，得到麥芽淀粉酶粗提液；第四步利用JY92-2D超聲波細胞粉碎機對麥芽淀粉酶粗提液進行超聲處理，超 聲條件為超聲頻率20kHz，超聲功率120W，脈沖方式1 1(超聲時間3s，停3s)，超聲波輻 射總時間15min，超聲體系溫度3°C。經DNS (3，5-二硝基水楊酸)方法測試分析其淀粉酶 活力達到1238. 932U/g，比麥芽原淀粉酶活性提高了 27. 17%。實施例2 第一步將大麥芽在35°C烘箱中干燥36h，除去過量的水分；
第二步將上述經過干燥處理后的大麥芽采用ZN-08實驗室小型粉碎機進行粉 碎，過孔徑40目的篩以備用；第三步向第二步篩分處理后的麥芽粉中添加pH為5. 8的磷酸緩沖液，濃度控制 為1 10g/ml，振蕩混勻，室溫下放置60min，然后1500r/min離心15min，取上清液，得到麥 芽淀粉酶粗提液；第四步利用JY92-2D超聲波細胞粉碎機對麥芽淀粉酶粗提液進行超聲處理，超 聲條件為超聲頻率20kHz，超聲功率160W，脈沖方式3 1(超聲波輻射時間3s，停ls)，超 聲波輻射總時間lOmin，超聲體系溫度2°C。經DNS (3，5-二硝基水楊酸)方法測試分析其 淀粉酶活力達到1202. 596U/g，比麥芽原淀粉酶活性提高了 23. 44%。實施例3 第一步將大麥芽在38°C烘箱中干燥30h，除去過量的水分。第二步將上述經過干燥處理后的大麥芽采用研磨杯進行粉碎，過孔徑60目的篩 以備用；第三步向第二步篩分處理后的麥芽粉中添加pH為5. 8的磷酸緩沖液，濃度控制 為1 15g/ml，振蕩混勻，室溫下放置50min，然后1500r/min離心15min，取上清液，得到麥 芽淀粉酶粗提液；第四步利用BIL0N-1200Y超聲波細胞粉碎機對麥芽淀粉酶粗提液進行超聲處 理，超聲條件為固定超聲頻率為20kHz，超聲功率120W，超聲波輻射總時間20min，脈沖方 式1 3 (超聲輻射時間3s，停9s)，超聲體系溫度3°C。經DNS (3，5- 二硝基水楊酸)方法 測試分析其淀粉酶活力達到1209. 982U/g，比麥芽原淀粉酶活性提高了 24. 20%。實施例4 第一步將大麥芽在35°C烘箱中干燥36h，除去過量的水分。第二步將上述經過干燥處理后的大麥芽采用ZN-08實驗室小型粉碎機進行粉 碎，過孔徑80目的篩以備用；第三步向第二步篩分處理后的麥芽粉中添加pH為5. 8的磷酸緩沖液，濃度控制 為1 12g/ml，振蕩混勻，室溫下放置60min，然后3000r/min離心lOmin，取上清液，得到麥 芽淀粉酶粗提液；第三步利用BIL0N-1200Y超聲波細胞粉碎機對麥芽淀粉酶粗提液進行超聲處 理，超聲條件為固定超聲頻率為20kHz，超聲功率140W，超聲波輻射總時間20min，脈沖方 式3 2 (超聲輻射時間3s，停2s)，超聲體系溫度2°C。經DNS (3，5- 二硝基水楊酸)方法 測試分析其淀粉酶活力達到1218. 389U/g，比麥芽原淀粉酶活性提高了 25. 07%。
權利要求
一種提高大麥芽淀粉酶活性的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將干燥后的大麥芽粉碎，過40～80目的篩，得到麥芽粉；(2)在麥芽粉中添加磷酸緩沖溶液，放置40～60min后，離心，取上清液，得到麥芽淀粉酶粗提液；(3)對麥芽淀粉酶粗提液進行間歇式超聲波輻照，超聲波輻照3s，停1s～9s，超聲波共輻照10～20min，所述超聲波頻率為20kHz，超聲功率120～160W。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述超聲波輻照時反應體系溫度低于4°C。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述麥芽粉與磷酸緩溶沖液的質量體積 比為 1 15 1 10g/ml。
4.根據權利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述磷酸緩沖液的pH= 5. 8。
5.根據權利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述粉碎的裝置為粉碎機。
6.根據權利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述離心的轉速為1500 3000r/ min，時間為10 15min。
全文摘要
本發明公開了一種提高麥芽淀粉酶活性的方法。該方法包括采用粉碎機對干燥后的大麥芽進行粉碎，添加pH值為5.8的磷酸緩沖溶液到麥芽粉中，室溫下放置40～60min后，離心，得到麥芽淀粉酶粗提液；利用超聲波對麥芽淀粉酶粗提液進行輻照，超聲條件為固定超聲頻率為20kHz，超聲功率120～160W，超聲波輻照總時間10～20min，超聲波輻照3s，停1s～9s，超聲波共輻照10～20min，超聲體系溫度小于4℃。通過該方法可明顯提高麥芽淀粉酶活力20％～30％，從而提高淀粉的水解速率，有效降低啤酒釀造的生產成本，節約能源和資源，社會經濟效益顯著。
文檔編號C12N9/24GK101892220SQ20101022998
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月16日 優先權日2010年7月16日
發明者何艷克, 王程, 胡飛 申請人:華南理工大學