何媛媛,李宏軍

(山東理工大學(xué) 農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東 淄博，255049)

?

擠壓添加中溫α-淀粉酶高粱輔料制備麥汁的蛋白質(zhì)分析

何媛媛,李宏軍

(山東理工大學(xué) 農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東 淄博，255049)

摘要：啤酒中的蛋白質(zhì)影響著啤酒各個方面的品質(zhì)，特別是啤酒的泡沫和渾濁. 測定蛋白質(zhì)可以很好地了解啤酒品質(zhì)的好壞. 用SDS-PAGE和隆丁區(qū)分對添加中溫α-淀粉酶的高粱擠壓膨化后作啤酒輔料制得麥汁中的蛋白質(zhì)和多肽的組成、含量及分子量進行測定. 測得麥汁中總氮含量81.4mg/100mL，低分子氮含量57.6mg/100mL，中分子氮含量為10mg/100mL，高分子氮含量為13.8mg/100mL. 相應(yīng)蛋白質(zhì)及多肽的分子量范圍為12～18.4kDa、32～36kDa和38～47kDa.

關(guān)鍵詞：膨化高粱；啤酒輔料；中溫α-淀粉酶；蛋白質(zhì)

隨著傳統(tǒng)啤酒輔料價格的提高，啤酒廠家日趨緊迫地尋求價格較低并且適于啤酒釀造的輔料.高粱是我國主要的谷類作物之一，高產(chǎn)、抗旱、耐澇.高粱脂肪含量低，淀粉含量高，蛋白質(zhì)含量適中，粘度小.在釀酒過程中，高粱也表現(xiàn)出流動性好，浸出率高，煮沸時間短等優(yōu)點，符合啤酒輔料的要求[1-3].使用高粱代替大米作為啤酒輔料可以降低啤酒的生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益[4].

在低溫擠壓膨化過程中，擠壓溫度在70℃左右，在此溫度下添加中溫α-淀粉酶，在酶和擠壓的共同作用下，高粱的淀粉分解，有利于后期糖化過程的進行，可提高出酒率，簡化工藝.

啤酒釀造過程中，蛋白質(zhì)是影響啤酒泡沫特性和渾濁性的重要因素[5]，同時對啤酒的非生物穩(wěn)定性也有著重要的作用[6].中分子量蛋白質(zhì)可以增加啤酒的持泡性，其含量在一定范圍內(nèi)越高啤酒的持泡性越好.高粱經(jīng)擠壓膨化過程中螺桿的擠壓、剪切及加溫等作用，蛋白質(zhì)發(fā)生部分變性、降解形成小分子蛋白及多肽，從而改善蛋白質(zhì)的質(zhì)量.隆丁區(qū)分是測量啤酒麥汁中蛋白質(zhì)等含量的常用方法，SDS-PAGE研究蛋白質(zhì)具有分辨率高、重復(fù)性好等優(yōu)點[7].本實驗采用SDS-PAGE與隆丁區(qū)分相結(jié)合測定擠壓添加中溫α-淀粉酶的高粱輔料，得到啤酒麥汁中蛋白質(zhì)組成、含量及其分子量.

1　材料與方法

1.1實驗材料與方法

樣品：大麥芽，高粱.

儀器：DYT-8C型電泳儀；DYCZ-24DN型電泳槽；K-437型凱氏定氮消化儀；K-370型凱氏定氮滴定儀(步琪實驗室設(shè)備有限公司).

1.2實驗方法

1.2.1蛋白質(zhì)的測定方法：

蛋白質(zhì)的組成和變化：SDS凝膠電泳[8].

蛋白質(zhì)的高、中、低分子量含量：隆丁區(qū)分法[9].

1.2.2擠壓加酶高粱輔料的制備

在單螺桿擠壓膨化機中完成添加中溫α-淀粉酶高粱的制備.采用的螺桿轉(zhuǎn)速為200r/min，模孔直徑為8mm，套筒溫度為70℃，含水率為30%，加酶量為9L/t.

1.2.3擠出物制備麥汁

在500L啤酒釀造設(shè)備上制備添加擠壓高粱輔料的啤酒麥汁，總投料量及糖化工藝條件如下：大麥芽粉碎物69kg，擠壓加酶高粱輔料31kg，水420L→升溫至50℃，保溫52min→升溫至63℃，保溫57min→升溫至70℃，保溫32min→升溫至78℃，過濾→洗糟→煮沸(煮沸時間90min，沸騰10min加酒花35g，沸騰40min加酒花175g，結(jié)束前10min加酒花40g)→回旋沉降30min→麥汁.

1.2.4麥汁的電泳分析

在低分子量標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)和麥汁中分別加入上樣緩沖液，于沸水浴中加熱3~5min，取出于室溫下冷卻.在樣品槽內(nèi)依次加入Marker、處理后樣品5μl、10μl.加入電極緩沖液，開始電泳.當(dāng)指示劑染料遷移至下沿1～1.5cm處時停止電泳.將凝膠板染色并脫色至背景清晰.

2　結(jié)果與分析

2.1 隆丁區(qū)分的試驗數(shù)據(jù)與結(jié)果分析

隆丁區(qū)分法是將麥汁或啤酒中的可溶性蛋白質(zhì)按其分子量的高、中、低，區(qū)分為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)的方法[10].其原理為高分子的蛋白質(zhì)在酸性條件下易與單寧形成沉淀；磷鉬酸可以與高分子和中分子蛋白質(zhì)同時形成沉淀；但這兩種物質(zhì)對低分子蛋白質(zhì)不起作用.因此，運用這種方法可以區(qū)分高、中、低分子量的蛋白質(zhì)，并粗略的得出各種蛋白質(zhì)的量.

滴定所用的標(biāo)準(zhǔn)硫酸濃度為0.097mol/L,定性麥汁取樣量為10mL.標(biāo)準(zhǔn)硫酸消耗量見表1.定性麥汁的總含氮量及高、中、低分子含氮物質(zhì)的含量見表2.

表1　樣品消耗硫酸體積　　　　　mL

表2麥汁中高、中、低分子量蛋白含氮量

mg/100mL

由表2可知：高分子氮含量占總含氮量的16.95%,中分子氮含量占總含氮量的12.34%，低分子氮含量占總含氮量的77.11%.低分子量蛋白及多肽是酵母生長需要的氮源，這一部分蛋白量不足會產(chǎn)生過量雙乙酰、高級醇和酯，影響啤酒口味；也可能引起酵母的早衰，酵母利用后剩余的小分子量蛋白使啤酒具有一定香味、顏色[11].適當(dāng)?shù)闹蟹肿恿康鞍缀繉ζ【频目诟杏幸欢ê锰?，高分子量蛋白對泡沫的形成具有促進作用，但容易析出，啤酒易混濁.朱玉魁等人研究得出啤酒的渾濁是高分子蛋白質(zhì)和多酚相互作用導(dǎo)致的，適當(dāng)?shù)臏p少高分子蛋白質(zhì)的和多酚的量可以提高啤酒的非生物穩(wěn)定性[7].擠壓膨化處理可以使部分高粱蛋白質(zhì)降解，有利于中分子和低分子蛋白質(zhì)含量的提高，同時減少高分子蛋白質(zhì)的含量.本試驗低分子量蛋白較標(biāo)準(zhǔn)麥汁(標(biāo)準(zhǔn)麥汁中高分子量氮 < 25%，中分子量氮15%~25%，低分子量氮60%左右)[12]多，有利于酵母的生長，使發(fā)酵更充分，并能減少雙乙酰生成，這與詹東認(rèn)為優(yōu)質(zhì)啤酒的小分子量蛋白質(zhì)含量在65%~80%之間的觀點相吻合[13].

2.2SDS凝膠電泳實驗數(shù)據(jù)與結(jié)果分析

圖1中的A和B從左到右依次是Marker、處理后樣品5μl、10μl，以Gelpro32軟件處理后得到B，“+”號表示蛋白濃度最高的部位.

圖1　樣品蛋白質(zhì)及標(biāo)準(zhǔn)樣電泳原圖

以標(biāo)準(zhǔn)蛋白條帶相對距離與分子量作圖，根據(jù)樣品中蛋白質(zhì)相對距離及其分布區(qū)間求出其分子量范圍，見表3.

表3標(biāo)準(zhǔn)蛋白相對距離、分子量范圍及樣品蛋白質(zhì)相對距離、分子量范圍

蛋白峰標(biāo)準(zhǔn)蛋白相對距離標(biāo)準(zhǔn)蛋白分子量/kDa樣品蛋白相對距離樣品蛋白分子量范圍/kDaa0.15450.20338~47b0.261350.29232~36c0.455250.85812~18.4d0.65718.4e0.78714.4

圖2　標(biāo)準(zhǔn)蛋白條帶相對距離A、分子量B及樣品蛋白條帶相對距離C

擠壓添加中溫α-淀粉酶高粱輔料啤酒麥汁中蛋白質(zhì)和多肽的分子量集中在12～18.4kDa、32～36kDa和38～47kDa三個范圍區(qū)間內(nèi).在這三個范圍區(qū)間之間還存在若干顏色較淺的條帶，這說明麥汁中還存在其它的蛋白質(zhì)和多肽，其分子量介于上述三個區(qū)間之間. 如圖2所示，12～18.4kDa區(qū)間是與啤酒混濁有關(guān)的酪蛋白殘片[13]，在這一區(qū)間多個分子量的蛋白連成大的蛋白質(zhì)條帶，經(jīng)過擠壓膨化后這一區(qū)間的蛋白質(zhì)趨于均勻，因此這一方法所得麥汁較傳統(tǒng)方法更有利于成品啤酒的穩(wěn)定性. 32～36kDa和38～47kDa區(qū)間范圍內(nèi)的蛋白與啤酒的起泡性有關(guān)，擠壓添加中溫α-淀粉酶高粱輔料啤酒麥汁與傳統(tǒng)輔料及處理方法得到的麥汁蛋白質(zhì)的含量、分布區(qū)間相近，說明擠壓膨化不影響啤酒的起泡性.在擠壓膨化過程中大分子量蛋白(大于47kDa)鏈斷裂，生成的中分子量蛋白能夠增加啤酒成品的起泡性.

3　結(jié)束語

利用SDS凝膠電泳技術(shù)和隆丁區(qū)分法對擠壓添加中溫α-淀粉酶高粱輔料啤酒麥汁中蛋白質(zhì)、多肽分子量以及總氮含量進行測定，得到麥汁中總含氮量和蛋白質(zhì)分子量分布區(qū)間.麥汁中低分子量蛋白含量高，不僅有利于酵母生長使其充分利用可發(fā)酵糖，同時降低雙乙酰的生成量，而且可以改善啤酒的泡沫特性.

參考文獻：

[1]張麗, 林奇, 張彥青, 等. 酶制劑及輔料比對高粱麥汁功能特性的影響[J]. 釀酒科技, 2013 (4): 26-29.

[2]孔楠, 袁唯. 酶制劑在啤酒品質(zhì)改良中的應(yīng)用[J]. 食品研究與開發(fā), 2006(11): 202.

[3]李胤, 劉慧. 玉米、高粱、大麥作為啤酒釀造輔料的比較[J]. 啤酒科技, 2003 (2): 57-59.

[4]王玉露.低溫擠壓膨化高梁輔料釀造啤酒的試驗[D].淄博：山東理工大學(xué)，2014.

[5] 張吉磊，鄭飛云，郝俊光，等.啤酒中異-α酸和蛋白質(zhì)含量對啤酒泡特性的影響[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報，2010.29(6):905-910.

[6] 朱玉魁, 李琳, 劉國琴, 等. 啤酒蛋白質(zhì)及其測定方法研究進展[J]. 現(xiàn)代食品科技, 2008, 24(4):390-393.

[7] 樂萍, 雷頡, 熊建銘. 蛋白質(zhì)測定方法比較與研究進展[J]. 江西化工, 2007,(2): 50-52.

[8] Yom J W,Jung J Y,Chung H J,etal.Identification of botanical Drigin of starches by SDS-PAGE analysis of starch granule-associated proteins[J].Journal of Cereal science.2010,52(2):321-326.

[9] 楊瑩, 張澗錚. 麥汁、發(fā)酵液、成品酒隆丁區(qū)分之間的相互關(guān)系和檢驗準(zhǔn)確性的探討[J]. 釀酒, 2007,(6): 59-61.

[10] 張錦益, 隆丁區(qū)分法在啤酒生產(chǎn)中的應(yīng)用[J], 啤酒技術(shù), 2005,(2):40-42.

[11] 申文波, 孟艷麗, 劉傳玲, 等. 麥芽隆丁區(qū)分在生產(chǎn)過程中的變化與重要性[J]. 釀酒, 2012, 39(3): 61-64.

[12] 詹東, 試論啤酒泡持性與蛋白質(zhì)隆丁區(qū)分的關(guān)系[J], 啤酒科技, 2005(5):16-18.

[13] 金蓓, 李琳, 李冰, 等. 麥汁蛋白在麥汁煮沸過程中的變化研究[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2009,35(5): 57-62.

(編輯：劉寶江)

Analysisoftheproteinsinwortofbeerusingextnudedsorghum

withaddedmiddle-temperatureα-amylaseasadjunct

HEYuan-yuan,LIHong-jun

(SchoolofAgricultureEngineeringandFoodScience,ShandongUniversityofTechnology，Zibo255049,China)

Abstract:The proteins in the beer affec all aspects of the beery quality, especially beer foam and turbidity. The determination of protein can study the quality of beer well. The SDS-PAGE and Lundin fraction were employed to detect protein components and content of wort in beer brewing with extruded adjunct of middle temperature α-amylase-added sorghum. The total nitrogen content was 81.4mg/100mL, low molecular nitrogen content was 57.6mg/100mL, intermediate molecular nitrogen content was 10mg/100mL, and high molecular nitrogen content was 13.8mg/100mL. The molecular weights range of the corresponding proteins and polypeptides are 12～18.4kDa, 32～36kDa and 38～47kDa, respectively.

Key words:extruded sorghum; beer adjunct; middle-temperature α-amylase; protein

中圖分類號：TS262.5

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1672-6197(2015)04-0045-03

通信作者：

作者簡介：何媛媛，女，heloveyu123@163.com； 李宏軍，男，lhj6812@163.com

基金項目：山東省科技公關(guān)項目(2012GSF12019)

收稿日期：2014-11-11