擠壓添加耐高溫α—淀粉酶高粱輔料麥汁的蛋白質(zhì)組分分析

石曉峰　陳善峰　王玉露

摘要：麥汁中蛋白質(zhì)的含量和分布在一定程度上決定了成品啤酒的蛋白質(zhì)含量和分布。采用隆丁區(qū)分法和凝膠電泳技術(shù)分析擠壓添加耐高溫α-淀粉酶高粱輔料麥汁的蛋白質(zhì)組分，預(yù)測啤酒蛋白質(zhì)組分。測得麥汁中高相對分子質(zhì)量含氮物質(zhì)、中相對分子質(zhì)量含氮物質(zhì)和低相對分子質(zhì)量含氮物質(zhì)含量分別為16、14.6和52.5 mg/100 mL，相對分子質(zhì)量主要集中在12～15、和36～42 kDa等3個(gè)區(qū)間。

關(guān)鍵詞： 高粱；擠壓膨化；隆丁區(qū)分；凝膠電泳

中圖分類號：TS261.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）12-3003-02

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.12.052

Analysis of Protein Component of Wort with the Extruded Adjunct of Medium Temperature Alpha-amylase-added Sorghum

SHI Xiao-feng，CHEN Shan-feng，WANG Yu-lu

（College of Agriculture Engineering and Food Science， Shandong University of Technology， Zibo 255091， Shandong， China）

Abstract： The content and distribution of worf protein represent these characters in beer product to a certain extent. By Lundin fraction and SDS-PAGE， the protein components of wort in brewing with the extruded adjunct of medium temperature alpha-amylase-added maind of with sorghum were analyzed to predict the protein components of beer. The results showed that content of ranging in relative molecular weight of 12～15，30～34 and 36～42 kDa were 16，14.6 and 52.5 mg/100 mL，respectively.

Key words： extrusion； sorghum； lundin fraction； SDS-PAGE

高粱不僅富含淀粉而且價(jià)格低廉，以高粱作啤酒輔料能夠降低啤酒生產(chǎn)成本，但輔料添加過量會(huì)降低可溶性蛋白含量，影響酵母生長，降低啤酒質(zhì)量[1]。添加耐高溫α-淀粉酶并結(jié)合擠壓膨化技術(shù)可以促進(jìn)蛋白質(zhì)和淀粉等大分子物質(zhì)分解，增加氨基酸和還原糖等小分子含量[2]。

高分子含氮物使啤酒口味醇厚；中分子含氮物有利于啤酒泡沫形成[3]；低分子含氮物中α-氨基氮是酵母生長的主要氮源，且麥汁中α-氨基氮含量越高酵母菌繁殖和發(fā)酵能力越高[4]，發(fā)酵時(shí)間越短。啤酒的泡持性、穩(wěn)定性和風(fēng)味與啤酒中蛋白質(zhì)組成及含量密切相關(guān)，而麥汁中蛋白質(zhì)的含量和分布對成品酒中的蛋白質(zhì)含量和分布影響顯著[5]，麥汁中一定范圍內(nèi)的高分子氮、中分子氮和低分子氮可保證成品啤酒具有良好的泡持性、穩(wěn)定性和適口性。

隆丁區(qū)分法是測定麥汁和啤酒蛋白質(zhì)的常用方法[6]，周偉蘭探討了調(diào)整糖化工藝對麥汁隆丁區(qū)分的影響，通過優(yōu)化糖化工藝將蛋白隆丁區(qū)分控制在合理范圍。電泳是一種用于分離蛋白質(zhì)和嘧啶、嘌呤、核酸等有機(jī)化合物甚至無機(jī)離子的方法，廣泛應(yīng)用于食品檢測[7]。周志娟采用SDS-PAGE研究了啤酒生產(chǎn)過程中蛋白質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)在制麥過程和糖化過程中其含量呈下降趨勢[8]。本試驗(yàn)采用隆丁區(qū)分法和SDS-PAGE法分析了擠壓添加耐高溫α-淀粉酶高粱輔料麥汁蛋白質(zhì)組分，以期為解析啤酒發(fā)酵工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

大麥芽：山東萊蕪麥芽廠；高粱：淄博張店區(qū)潘莊糧油市場；耐高溫α-淀粉酶：諾維信（中國）生物技術(shù)有限公司。

1.2 儀器

單螺桿擠壓機(jī)（山東理工大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品精深加工中心），消化儀（江蘇省宜興市科教儀器研究所），凱氏定氮儀（江蘇省宜興市科教儀器研究所），離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠），DYT-8C電泳儀（北京六一儀器廠），DYCZ-24DN型電泳槽（北京六一儀器廠）。

1.3 方法

1.3.1 麥汁制備 在套筒溫度87 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速190 r/min，含水率30%，模孔直徑8 mm，添加耐高溫α-淀粉酶1.5 L/t的條件下，以擠壓膨化高粱為輔料。在200 L啤酒釀造設(shè)備中制備麥汁，總投料量40 kg（大麥芽粉碎物27.2 kg，高粱粉碎物12.8 kg，水160 L）。糖化工藝：將大麥芽粉碎物27.2 kg，高粱粉碎物12.8 kg，水160 L混合攪拌→50 ℃保溫50 min→63 ℃保溫59 min→70 ℃保溫27 min→溫度升至78 ℃，過濾→洗糟→煮沸（沸騰10 min加酒花22 g，沸騰40 min加酒花62 g，沸騰80 min，加酒花56 g）→回旋沉降30 min→麥汁

1.3.2 隆丁區(qū)分法 取1 mL麥汁樣品和1 mL冷丙酮于8 000 r/min離心3 min，棄上清液，減壓蒸干，然后加入100 μL去離子水后旋渦1～2 min。取80 μL樣品液和20 μL上樣緩沖液于1 mL離心管中混勻，煮沸3～5 min后，進(jìn)行SDS-PAGE分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 隆丁區(qū)分法

單寧處理麥汁、磷鉬酸處理麥汁和未處理麥汁消耗硫酸體積如表1。

試驗(yàn)滴定所用的標(biāo)準(zhǔn)硫酸濃度為0.097 mol/L，取樣量為10 mL。

計(jì)算得總含氮量83.1 mg/100 mL，單寧處理麥汁中氮含量67.1 mg/100 mL，磷鉬酸處理麥汁中氮含量52.5 mg/100 mL，得出高分子氮含量、中分子氮含量和低分子氮含量分別為16.0、14.6和52.5 mg/100 mL。研究表明麥汁蛋白區(qū)分控制在高分子氮25%，中分子氮15%，低分子氮60%左右較為合理[9]，擠壓添加耐高溫α-淀粉酶高粱輔料麥汁中高、中、低分子氮含量在正常范圍內(nèi)。

2.2 蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的測定

標(biāo)樣和樣品的電泳圖見圖1。由圖1可知，在一定范圍內(nèi)，樣品濃度與條帶深淺之間存在線性關(guān)系[10]，采用Gelpro32軟件分析條帶的光密度值，通過濃度和光密度值之間的關(guān)系進(jìn)行定量分析[11]。將處理后樣品10 μL條帶與Marker相比較，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)蛋白相對距離（圖2）及樣品蛋白條帶相對距離（圖3），結(jié)果表明，麥汁中蛋白質(zhì)和多肽主要集中在12～15、30～34和36～42 kDa區(qū)間內(nèi)。另外，3個(gè)區(qū)間內(nèi)還存在顏色較淺條帶，表明麥汁中還存在相對分子質(zhì)量介于少量蛋白質(zhì)和多肽組分；未發(fā)現(xiàn)相對分子質(zhì)量大于60 kDa的條帶，低相對分子質(zhì)量蛋白斑點(diǎn)較均勻，沒有明顯的條帶。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)采用隆丁區(qū)分法和SDS凝膠電泳法分析了擠壓添加耐高溫α-淀粉酶高粱輔料麥汁蛋白質(zhì)組分，麥汁中蛋白質(zhì)高分子氮含量、中分子氮含量和低分子氮含量分別為16.0、14.6和52.5 mg/100 mL，3種不同分子量范圍的氮含量在合理范圍，成品啤酒具有良好的非生物穩(wěn)定性、泡持性和適口性[5]。麥汁中的蛋白質(zhì)和多肽相對分子質(zhì)量主要集中在12～15、30～34和36～42 kDa區(qū)間內(nèi)，還有少量蛋白質(zhì)和多肽組分相對分子質(zhì)量介于這3部分之間。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馮文紅，周生民，史建國.輔料添加對啤酒質(zhì)量影響的分析[J].中國釀造，2011（11）：155-157.

[2] 王志華.擠壓蒸煮脫胚玉米作啤酒輔料的試驗(yàn)研究[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

[3] 劉廣豐，薛 琪，于 紅.論蛋白質(zhì)區(qū)分與啤酒質(zhì)量[J].啤酒科技，2000（2）：23-26.

[4] 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(yàn)準(zhǔn)確性的探討[J].釀酒，2007，34（6）：59-62.

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

[6] 劉廣豐，薛 琪，于 紅.論蛋白質(zhì)區(qū)分與啤酒質(zhì)量[J].啤酒科技，2002（2）：40-42.

[7] 張君旗.SDS-PAGE與HPLC檢測食品中大豆蛋白的方法研究[D].鄭州：河南工業(yè)大學(xué)，2011.

[8] 周志娟，郝俊光，李 崎，等.利用SDS-PAGE電泳對啤酒生產(chǎn)過程中蛋白質(zhì)動(dòng)態(tài)變化的研究[J].釀酒，2005，32（3）：59-62.

[9] 高艷利，楊思文，樊凱奇，等.SDS-PAGE電泳技術(shù)分析蛋白質(zhì)的研究[J].遼寧化工，2007，36（7）：460-463.

[10] 張 杉，陳 敏，李 慧.SDS-PAGE電泳測定乳清蛋白方法的研究[J].食品科技，2008，33（1）：215-219.

[11] 劉春鳳，張吉磊，鄭飛云，等.啤酒釀造過程中泡沫蛋白質(zhì)的變化研究[J].食品工業(yè)科技，2013，34（6）：211-218.