小麦芽制麦及糖化过程中LOX和Lipase的研究

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啤酒酿造过程中,啤酒的老化现象越来越被啤酒生产者重视,啤酒老化的主要代表性物质反-2-壬烯醛产生的原因已经被研究者广泛研究,其中脂氧合酶酶解产生地一系列过氧化合物会最终形成反-2-壬烯醛潜力隐藏在成品啤酒中,随着啤酒货架期地延长,会慢慢地释放出来,使啤酒产生“纸板味”,本文研究了小麦芽的LOX、Lipase酶学性质以及在制麦、糖化等过程中的酶活变化和不同库值麦芽与LOX、Lipase的关系。(1) LOX的最适温度为35℃;最适pH为5.5;LOX在460℃下保温10min的热稳定性较好,35℃下保温60min后其活力保持在114.86%;45℃保温60min后其活力保持在102.90%;55℃保温60min后其活力保持在93.37%;65℃酶活下降非常明显,保温60min后,LOX的酶活下降了97.17%;70℃保温5min后,LOX就已经失活。小麦芽LOX在5.56.0的条件下,比较稳定,pH3.0条件下,10min酶活仅仅为pH5.5的6.29%;LOX在pH5.5条件下,50min内比较稳定,到90min时,酶活仅仅为0min的24.03%;LOX在pH6.0条件下,60min内比较稳定,到90min时,酶活为0min的60.56%。Fe2+有强烈的促进LOX酶活的作用,酶活增加了33.07%;Fe3+对LOX酶活的促进作用比较小,酶活仅仅增加了11.28%;Cu2+、Mn2+、Mg2+、Al3+、Ca2+、Ba2+对LOX有抑制作用,其中Mn2+对LOX酶活的抑制最为明显使酶活减少了55.64%,EDTA对LOX有抑制作用,使酶活减少了22.28%。(2)原麦中的LOX为156.90u/g(按小麦芽的干基计算,下同)。浸麦结束后,LOX为69.08u/g。随后在发芽开始后,酶活逐渐上升,到第三天达到最大值,为336.24u/g。从第四天酶活开始下降,第四天、第五天与第六天没有明显变化,干燥后,酶活降为77.00u/g,失活率为74.33%;小麦芽的不同部位,LOX的酶活有显著地差异,麦芽籽粒的酶活最大,为58.81u/g;胚芽为7.60u/g;胚根为14.34u/g;去除胚芽的小麦芽在糖化过程中,LOX的酶活一直比有胚芽的小麦芽的酶活低。小麦芽在糖化过程中,麦汁中的LOX的酶活在30min(45℃)前,下降比较缓慢,30min时,LOX的失活率仅仅为38.78%;从30min到55min(70℃),LOX的失活率比较明显。当去除麦芽的根芽的时候,小麦芽在糖化过程中,麦芽中的LOX下降比较明显。不管有没有去除胚芽,到55min时,LOX都已经失活。为了减少LOX对啤酒的不利影响,应该选择小麦芽的库值低于37.6%或者高于39.5%;TBA值的范围是31.4%54.2%,TBA值随着库值的增加而增加,TBA值与库值极显著正相关(r=0.951,<0.01)。为了使TBA与LOX都较低,应该选择库值在37.6%以下,而结合麦芽的常规指标分析,库值在37.0%时,麦芽的各种理化指标较好,因此,库值为37.0%小麦芽应该被优先考虑。麦芽从不同的温度开始糖化时,LOX在糖化醪中的酶活变化情况有很大不同,在35℃保温30min发现LOX失活率仅仅为8.26%,至70℃时,酶活为0.36u/mL,失活率为94.59%,70℃保温2min,LOX失活;在40℃保温30min发现LOX失活率为28.21%,至70℃时,酶活为0.48u/mL,失活率为91.79%,70℃保温2min,LOX失活;在45℃保温30min发现LOX失活率为57.04%,至70℃时,酶活为0.00u/mL,失活率为100.00%;在50℃保温30min发现LOX失活率为28.21%,至70℃时,酶活为0.48u/mL,失活率为91.79%,70℃保温2min,LOX失活;55℃保温30min,LOX的失活率为57.39%,至70℃时,酶活为0.00u/mL,失活率为100.00%。(3) Lipase最适温度为37℃;最适pH为8.0;435℃Lipase的热稳定性较好,35℃、45℃下保温60min其活力仍保持率分别为88.37%、46.81%,Lipase在45℃下酶活下降比较明显,保温60min后酶活为空白的46.81%;55℃下,Lipase的失活非常迅速,在60min时,酶活降为0;65℃与70℃下,Lipase失活更为迅速,65℃下,1min酶活就降至12.61%,6min左右就已经失活;70℃下,1min酶活就降至9.09%,5min左右就已经失活。pH5.5和6.0对Lipase的破坏力相对较小,保温60min其活力仍可分别保持在95.11%,91.11%;Fe3+对Lipase有强烈的抑制作用,可以使Lipase的酶活降至54.95%;Cu2+、Mn2+、Al3+对Lipase的抑制作用较小分别降为80.68%、92.77%、89.74%;EDTA对Lipase有强烈的激活作用,使酶活增加至110.53%。(4)小麦的Lipase的酶活为2.17u/g,浸麦结束后,麦芽的Lipase为1.77u/g,但在发芽开始后酶活上升明显,从第一天到第四天,酶活在逐渐上升,到第四天达到最大值,为8.52u/g。第五天酶活开始出现下降,第五天和第六天酶活并不明显变化,成品麦芽由于经过高温干燥,导致麦芽中部分Lipase变性失活,失活率为27.06%,降为4.66u/g。小麦芽的不同部位,Lipase的酶活有显著地差异,麦芽籽粒的酶活最大,为8.01u/g;胚芽为7.55u/g;胚根为6.83u/g。对糖化过程中麦汁Lipase的酶活做了比较,发现去除胚芽的小麦芽在糖化过程中,Lipase的酶活一直比有胚芽的小麦芽的酶活低,当没有去除麦芽胚芽的时候,小麦芽在糖化过程中,麦汁中的Lipase的酶活在45min(60℃)前,下降比较缓慢,45min时,Lipase的失活率仅仅为25.58%;从45min到55min(70℃),Lipase的失活率比较明显,Lipase的失活率为89.99%。当去除麦芽的根芽的时候,小麦芽在糖化过程中,麦芽中的Lipase下降比较明显,到55min时,脂肪酶已经失活。(5)制麦后,酶活显著上升,酶活的增加量在265.44%346.54%之间。麦芽库值不同导致Lipase酶活也有很大差距,在38.69%40.1%,Lipase的酶活随库值的增加而增加,在40.1%时,酶活到达最大值为7.52u/g。在40.1%43.06%酶活下降,Lipase的酶活随库值的增加而呈现正态分布的趋势。麦芽从不同的温度开始糖化时,Lipase在糖化醪中的酶活变化情况有很大不同,麦芽在35℃保温30min发现Lipase失活率仅仅为7.42%,至70℃时,酶活为0.11u/mL,失活率为90.66%,70℃保温2min,Lipase失活;在40℃保温30min发现Lipase失活率为11.15%,至70℃时,酶活为0.07u/mL,失活率为93.81%,70℃保温2min,Lipase就已经失活;在45℃保温30min发现Lipase失活率为17.49%,至70℃时,酶活为0.09u/mL,失活率为91.16%,70℃保温2min,Lipase就已经失活;在50℃保温30min发现Lipase失活率仅仅为7.95%,至65℃时,酶活为0.00u/mL,失活率为100.00%;在55℃开始糖化对Lipase的影响非常严重,Lipase酶活损失非常严重,至70℃时,酶活为0.00u/mL,失活率为100.00%。(6)不同的初始糖化温度条件,麦汁的反-2-壬烯醛力不同。35℃与40℃,40℃、45℃与55℃之间并没有显著差异,50℃的反-2-壬烯醛力最大,为2.18ug/L,并且与其他条件下有明显差异。
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