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小麦萌发种子淀粉酶酶学性质研究

2017-07-19李志远熊东彦

科技与创新 2017年13期
关键词:蒸馏水麦芽糖淀粉酶

李志远,熊东彦,黄 丹,慕 昕

(东北农业大学生命科学学院,黑龙江 哈尔滨 150030)

小麦萌发种子淀粉酶酶学性质研究

李志远,熊东彦,黄 丹,慕 昕

(东北农业大学生命科学学院,黑龙江 哈尔滨 150030)

测定了小麦(triticum)萌发种子淀粉酶活性,并对其影响因素进行了讨论。通过测定淀粉酶分解淀粉所得产物——麦芽糖量来代表酶活性。麦芽糖能将3,5-二硝基水杨酸还原成棕红色的氨基化合物(540 nm处有最大吸收峰),测定棕红色的氨基化合物吸光值,得到产物麦芽糖量,以表示酶的活性。定性分析了温度、pH值、激活剂和抑制剂对淀粉酶活性的影响。

小麦;淀粉酶;温度;pH值

淀粉酶是工业常用酶,用途众多。对淀粉酶活性的研究可以使我们准确地了解淀粉酶活性、最适温度、pH、激活剂和抑制剂,能更好地应用淀粉酶,对生产有巨大的意义。比如,目前国内啤酒企业的生产普遍使用大麦β-淀粉酶,糖化过程中经常存在糖化液pH下降的问题,进而导致麦芽糖含量不合格,一般通过提高糖化温度来解决,但这将影响到β-淀粉酶活力的持久性。而小麦β-淀粉酶作为一种新型的麦芽糖生成酶,对其生产工艺进行了优化。

通过本实验,进一步加深了对小麦β-淀粉酶的认识,为今后研究其他种类的淀粉酶提供了思路。

1 实验材料与方法

1.1 材料

小麦萌发种子为东农提供。

1.2 方法

1.2.1 麦芽糖标准曲线制作

取7支干净的具塞刻度试管,按梯度配制麦芽糖标准液。置沸水浴煮沸中5 min;取出后流水下冷却,定容至20 mL;调零,540 nm下测定OD,绘制标准曲线。

1.2.2 淀粉酶活性测定

提取淀粉酶液:称取1 g萌发的小麦种子置于研钵,加入少量石英砂、2 mL蒸馏水,研磨匀浆;将匀浆加入离心管,用6 mL蒸馏水分次将残渣洗入;提取液在室温下提取15 min,偶尔搅动,使提取充分;3 000 r/min下离心10 min,将上清液定容至50 mL,即为淀粉酶原液,用于α-淀粉酶活力测定。吸取淀粉酶原液5 mL,定容50 mL,即淀粉酶稀释液,用于淀粉酶总活力的测定;取6支干净的试管,并编号,按表1进行操作。

将各试管摇匀,分别取2 mL,加入2 mLDNS试剂混匀,置沸水浴煮沸5 min,取出后冷却,稀释至25 mL、520 nm测定OD。

表1 酶活性测定

1.2.3 淀粉酶酶学性质研究

提取淀粉酶液:称取2 g萌发小麦种子,制成淀粉酶粗酶液。

1.2.3.1 温度对淀粉酶活性的影响

取4支试管,分别于4℃、室温、40℃下利用碘液反应测定温度对淀粉酶活性的影响。

1.2.3.2 pH对淀粉酶活性的影响

取3支试管,编号,分别调至pH3.0,pH5.6和pH8.0,利用碘液反应测定pH对淀粉酶活性的影响。

1.2.3.3 激活剂和抑制剂对淀粉酶活性的影响

取4支试管,编号,分别以CuSO4、Na2HPO4、NaCl和蒸馏水处理,测定激活剂和抑制剂对淀粉酶活性的影响。

2 结果分析

2.1 麦芽糖标准曲线制作

麦芽糖标准曲线如图1所示。

2.2 淀粉酶的活力测定

由所得OD值及所作麦芽糖标准曲线可查得以下内容。

α-淀粉酶组:对照组为0.097 3麦芽糖含量/mg,实验组平均0.508 3麦芽糖含量/mg。

(α+β)-淀粉酶:对照为0.609 7麦芽糖含量/mg,实验组平均0.459 5麦芽糖含量/mg。

α-淀粉酶活性(麦芽糖×g-1鲜重×5 min-1)

注:总淀粉酶活性类比以上。

式(1)中:A´为α-淀粉酶对照管;C为比色时用的毫升数。代入得:α-淀粉酶酶活为50.83,(α+β)淀粉酶为459.50,β淀粉酶为408.67.

图1 麦芽糖标准曲线

2.3 淀粉酶酶学性质研究

2.3.1 温度组

如图2所示,温度对淀粉酶活性的影响为:条件依次是4℃、室温、40℃、100℃,淀粉酶在低温(4℃和室温)下活性较低,随着温度的升高活性也逐渐增强;当温度达到40℃时活性最大,随后随着温度的上升,淀粉酶活性变化不明显;100℃时淀粉酶已失活,因此,淀粉酶最适宜的温度接近40℃。

图2 温度变量

2.3.2 激活剂与抑制剂

如图3所示,从左至右依次为氯化钠溶液、硫酸铜液、磷酸氢二钠溶液和蒸馏水组。其中,硫酸铜组颜色最深,酶的活性最低;氯化钠组的颜色最浅,酶的活性最高;磷酸氢二钠溶液较蒸馏水对照组的颜色较深,可以猜测磷酸氢二钠也为小麦种子淀粉酶的抑制剂。

2.3.3 pH组

如图4所示,从左向右依次为pH3.0,pH5.6,pH8.0,观察可知,pH5.6组的颜色最浅,酶的活性最高,而pH3.0和pH8.0组颜色很深,酶已经失活。

图3 激活剂与抑制剂变量

图4 pH变量

3 讨论

小麦淀粉酶α-淀粉酶的活性比β淀粉酶的活性低。α-淀粉酶为内切酶,易直接切下一分子葡萄糖,而β淀粉酶为外切酶,易切下麦芽糖,与理论吻合。

对于其酶学性质的研究,小麦淀粉酶的最适温度40℃左右,两侧活性递减。最适pH值约为5.6,过酸过碱淀粉酶均失活,进而导致酶活降低。对于本实验而言,硫酸铜为淀粉酶的抑制剂。氯化钠组酶活性最高,对于实际起效应的离子,比较氯化钠及磷酸氢二钠可知,钠离子影响不明显,而氯离子为淀粉激活剂。本实验结论适用于生产工艺优化,对啤酒生产等有指导意义。

[1]周春海.小麦β淀粉酶生产啤酒用糖浆糖化工艺条件的优化[J].现代食品科技,2012(03).

[2]吴华涛,李玥,王亚丽.小麦种子中α-淀粉酶酶学性质的研究[J].化工时刊,2008(12).

[3]郝玉兰,杜晓林.影响小麦淀粉酶活性测定主要因素的研究[J].北京农学院学报,1995(02).

[4]任喜波,戴希尧,张俊花,等.不同萝卜品种淀粉酶活性的差异研究[J].北方园艺,2012(22).

[5]金玉红,张开利,张兴春.制麦过程中小麦淀粉含量及淀粉酶活力变化研究[J].酿酒,2005(01).

〔编辑:张思楠〕

TS201.25

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.13.064

2095-6835(2017)13-0064-02

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