大麦发芽后蛋白质含量及其酶活力变化与麦芽品质的关系图文百精

1、第29卷第5期河南工业大学学报(自然科学版Vol .29,No .52008年10月Journal of Henan University of Technol ogy (Natural Science Editi on Oct .2008收稿日期:2008203208基金项目:广东省自然科学基金研究团队项目(05200617,广东省教育厅产学研基地科技成果转化重大项目(cgzhzd0704,广东省科技攻关项目(2007B020801001作者简介:朱玉魁(19832,男,河南南阳人,硕士研究生,研究方向为糖类物质及其药物制备与生物利用.文章编号:167322383(2008052002220

2、4大麦发芽后蛋白质含量及其酶活力变化与麦芽品质的关系朱玉魁1,李琳1,刘国琴1,2,李冰1,金蓓1,廖加宁3(1.华南理工大学轻工与食品学院,广东广州510640;2.河南工业大学粮油食品学院,河南郑州450052;3.广州珠江啤酒股份有限公司,广东广州510308摘要:研究了大麦发芽前后蛋白质的总量、亚组分含量和酶活力以及它们与麦芽品质的关系.选取国内外6种麦芽,分别研究了发芽前后,蛋白质总量及其亚组分含量和酶活力的变化,并探讨了它们的变化与麦芽品质的关系.结果表明3种大麦总蛋白质含量为12%左右,且发芽前后总蛋白质含量基本上保持不变,其中清蛋白亚组分含量有所增加,球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白亚

3、组分含量减少,不同品种的大麦其蛋白亚组分含量变化程度不同;麦芽的库值为40%45%,且麦芽蛋白酶活力与其库值成强正相关性,相关系数R =019881(P <0101.麦芽总蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量与库值不存在相关性.关键词:蛋白质;麦芽;蛋白酶活力中图分类号:TS20112文献标识码:B0前言2002年我国的啤酒总产量已经超过美国和欧洲国家,成为世界第一大啤酒生产国.随着啤酒消费量的大幅增加,啤酒工业快速发展,对啤酒大麦的需求量也越来越大.啤酒大麦是啤酒工业的主要原料,其品质和质量将直接影响所制得的麦芽的品质,最终影响啤酒的质量.蛋白质组分及其含量是啤酒大麦质量的核心指标之一.Obs

4、orne 通过研究把大麦籽粒蛋白质依其在不同溶剂中的溶解度分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白,随后国内外许多研究者对其进行了研究获得了大麦蛋白质组分含量,同时还得出了蛋白质含量受环境和基因遗传的影响.制麦是啤酒酿造的首要环节,该过程的本质就是大麦蛋白质的适度溶解.衡量麦芽溶解度的一个重要指标就是库尔巴哈指数,简称库值.库值也称蛋白溶解度或热糖化法测定,是用标准协定糖化法制得协定麦汁以后的总可溶性氮的含量与麦芽含有的总氮的比值,用百分数表示.它侧重检查麦芽的蛋白溶解度和蛋白酶的活性,从而决定糖化过程中需要的蛋白休止温度与时间,甚至可以决定是否需要添加蛋白分解酶等1.国内外对大麦蛋白质含量与麦芽

5、品质的关系进行了研究,发现了适合酿造啤酒的大麦的蛋白质含量一般在9%12%2.然而对大麦发芽前后蛋白质亚组分含量变化及与麦芽品质关系的研究,国内尚未见有专门的研究报道.笔者以常见的3种进口大麦为原料,研究了大麦发芽后总蛋白质和蛋白亚组分的变化;同时选取6种大麦芽,研究了麦芽的总蛋白、蛋白亚组分和蛋白酶活力与麦芽品质之间的关系,这对啤酒大麦品种的筛选以及对制麦工艺参数的控制具有重要意义.1材料与方法1.1试验材料1.1.1试验原料3种大麦:Sl oop,Metcalfe 和Gairdner .6种麦第5期朱玉魁等:大麦发芽后蛋白质含量及其酶活力变化与麦芽品质的关系23芽:Sl oop,Metca

6、lfe,Gairdner,Schooner,南京麦芽和广麦.以上均由广东珠江啤酒集团公司提供.1.1.2试验试剂氯化钠,氢氧化钠,无水乙醇,巯基乙醇,磷酸二氢钠,柠檬酸,牛血红蛋白(上海伯奥,茚三酮,三氯乙酸等.1.1.3主要仪器ALPHA24冷冻干燥机:德国CHR I ST公司;CR22G冷冻高速离心机:日本H I T ACH I公司;B324半自动凯氏定氮仪:瑞士BUCH I公司;2102PC紫外可见分光光度计:上海尤尼柯公司;BC224S电子天平:德国S ART OR I U S公司.1.2试验方法1.2.13-4称取磨碎的大麦或麦芽1010g,加入100mL蒸馏水,室温下水浴振荡1h,

7、离心取上清液,重复3次最后取得上清液为清蛋白;在沉淀中加入5%NaCl溶液100mL,室温下水浴振荡1h,离心取上清液,重复3次最后取得上清液为球蛋白;在沉淀中加入70%乙醇溶液(017%巯基乙醇,60水浴振荡1h,离心3次取上清液,重复3次最后取得上清液为醇溶蛋白;在沉淀中加入2%Na OH溶液100mL,室温下水浴振荡1h,离心取上清液,重复3次最后取得上清液为谷蛋白.1.2.2蛋白酶的提取与酶活力的测定4蛋白酶的提取:称取大麦或麦芽粉215g,加入50mL pH512磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲溶液,磁力搅拌10m in,在4条件下存放12h,过滤,上清液为蛋白酶提取液.蛋白酶活力的测定:茚三

8、酮法.取6mL蛋白酶提取液加入2mL4%牛血红蛋白,在45水浴总保温3h,加入1mL10%三氯乙酸,室温下静置015h,4,4000r/m in离心15m in,取上清液加入2%茚三酮溶液,在沸水中加热20m in,最后在570nm处测定其吸光度值.蛋白酶活力的计算:蛋白酶活力(U=A ×200M×(1-X A:570n m下的吸光度值;M:麦芽质量;X:麦芽水分含量;200:扩大系数.1.2.3大麦和麦芽品质指标参数测定大麦中蛋白亚组分的含量测定采用凯氏定氮法;麦芽的库值、可溶氮和a2N均按照EBC方法进行测定.1.2.4实验数据的处理采用SPSS13.0分析软件对实验的

9、数据进行处理.2结果与分析2.1大麦发芽前后蛋白质的变化分离提取大麦中的蛋白亚组分,采用凯氏定 氮测定其含氮量,结果如图1图4所示.24河南工业大学学报(自然科学版第29卷由图1、图2和图3可见,大麦和麦芽中醇溶蛋白和谷蛋白占了总蛋白的70%80%;所选取的3种大麦在发芽前后总的蛋白质含量基本上没有太大的变化.而对于蛋白亚组分(清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量在发芽前后发生了显著变化:麦芽中清蛋白的含量较大麦中有所增加;球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的含量下降,这是因为在发芽的过程中,大麦中的蛋白酶逐渐增加5-7,其酶活力逐渐提高,从而使醇溶蛋白和谷蛋白降解成氨基酸和多肽8-9.由图4可见,对于

10、同种蛋白亚组分,由于原料品种的不同,因此在发芽前后蛋白亚组分含量的变化程度也不一样.这可能是因为大麦在生长的过程中,气候条件、施氮量、倒伏程度、籽粒灌浆程度等外部因素以及品种基因遗传因素等会对大麦中籽粒蛋白质含量和其他化学组成等产生影响10.从而导致在发芽过程中,随着大麦中酶的激活和生成,由于不同品种间的化学物质组成及含量不同而导致了发芽后蛋白亚组分含量变化不同.2.2麦芽蛋白组分与麦芽品质的关系选取了4种进口大麦芽和2种国产麦芽,对其一些品质指标进行了测定,如表1所示.表1麦芽指标原料总蛋白/%醇溶蛋白/%谷蛋白/%蛋白酶活力/U库值/%2N/(mg(100g-1可溶氮/(g(100g-1由

11、分析得到大麦和麦芽中的蛋白亚组分是以醇溶蛋白和谷蛋白为主.在发芽的过程中,大麦中的蛋白质会在蛋白酶的作用下发生分解,特别是贮存蛋白(醇溶蛋白和谷蛋白的降解.采用SPSS1310分析软件,我们分析了麦芽中的总蛋白和醇溶蛋白、总蛋白和谷蛋白之间的关系.结果表明麦芽中总蛋白和醇溶蛋白之间不存在相关性,相关系数R=014826(P>0105;麦芽中总蛋白和谷蛋白之间也不存在相关性,相关系数R= 010636(P>0105.这说明不能简单的以麦芽中贮存蛋白的含量来反映麦芽的总蛋白含量作为标准来选择麦芽.同时分析了麦芽蛋白酶活力与麦芽品质指标之间的关系,结果发现麦芽蛋白酶活力与库值存在强的正相

12、关性,相关系数R=019881 (P<0101,说明了麦芽蛋白酶活力对大麦中蛋白质的溶解度有重要的影响;由于本实验条件下所测的蛋白酶活力主要是内肽酶活,产物主要以可溶氮为主3,所以麦芽的蛋白酶活力与可溶氮之间也成强正相关性,相关系数R=019920(P< 0101.醇溶蛋白和谷蛋白和库值之间的关系.同样的采用SPSS1310分析软件,对所得的数据进行相关分析,结果发现麦芽中的醇溶蛋白和谷蛋白均与库值之间不存在相关性,其中,前者相关系数R=012097(P>0105;后者的相关系数R= -010583(P>0105.3结论3种大麦的总蛋白质含量为12%左右,且发芽前后总蛋

13、白质含量基本上保持不变,其中清蛋白亚组分含量有所增加,球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白亚组分含量减少,不同品种的大麦其蛋白亚组分含量变化程度不同.所研究的几种麦芽的库值大部分在40%45%之间,表明麦芽溶解良好;麦芽的蛋白酶活力与麦芽的库值存在强的正相关性,相关系数R=019881(P<0101,表明麦芽蛋白酶活力对大麦中蛋白质的溶解有重要的影响;麦芽中的总蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量与麦芽库值不存在相关性,因此,不能简单地从麦芽总蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的含量来选择酿造啤酒所需要的麦芽.参考文献:1程殿林.啤酒生产技术M.北京:化学工业出版社,200512顾国贤.酿酒工艺学(第2版M.北京:中第5

14、期朱玉魁等:大麦发芽后蛋白质含量及其酶活力变化与麦芽品质的关系25国轻工业出版社,200513薛洁.大麦蛋白质的组成研究J.酿酒科技,2003(4:6726914金玉红,张开利,付津成,等.小麦蛋白质含量对小麦芽质量的影响J.中国粮油学报,2006,21(3:3924215李巨秀,魏益民,王立柱,等.小麦籽粒在制麦过程中胚乳降解酶活性变化的研究J.中国粮油学报,2007,22(3:3423716Jones B L.Endop r oteases of barely and maltJ.Journal of Cereal Science,2005(42:139215617Jones B L.Th

15、e endogenous endop r otease in2hibit ors of barely and malt and their r oles inmalting and bre wingJ.Journal of CerealScience,2005(42:271228018李巨秀,蒋晓菲.小麦籽粒制麦过程中蛋白质变化研究J.西北农林科技大学学报:自然科学版,2007,35(4:7327619黄祥斌.制麦过程中的酶变化J.大麦科学,2003(3:43245110孙军利,董贵民,杨万勇.环境条件对啤酒大麦品质的影响J.大麦科学,2003(2:292301ST UDY ON THE RE

16、LATI O NSH I P BET W EEN THE CHANGES OF THE PROTE I N CONTENT AND ENZY ME ACTI V I TY AFTERGERM I N ATI O N W I TH THE QUAL I TY OF THE MALTZHU Yu2kui1,L IL in1,L I U Guo2qin1,2,L IB ing1,J I N Bei1,L I A O J ia2ning(1.College of L ight Industr y and Food Science,South China Univer sity of Technolog

17、y,Guangzhou510640,China;2.School of Food Science and Technology,Henan U niversity of Technology,Zhengzhou450052,China;3.Guangzhou Zhu jiang B re w ery Group Co m pany,Guangzhou510308,ChinaAbstract:The t otal and subset content of p r otein and enzy me activity were intr oduced.The relati onshi p be2

18、 t w een the content of p r otein and enzy me activity t o the quality of the malt before and after ger m inati on on the basis of six kinds of malts was studied.The result indicated that the t otal p r otein content of the barely was about12%and it was invariable,the content of album in increased,but gl obulin,hordein and gluten decreased;Extent of the changes of different subset content was diverse;Kolbach I ndex of malts were bet w een 40%and50%and the activity of p r otease had