外源Zn2+在大麥發(fā)芽時(shí)的動(dòng)態(tài)分布

朱 重 悅, 王 越, 陳 莉, 安 家 彥

(大連工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院, 遼寧 大連 116034)

0 引 言

許多微量元素不僅在麥芽萌發(fā)中起重要作用[1],而且在啤酒發(fā)酵階段對(duì)酵母菌也存在很大影響[2-3]。Zn2+是發(fā)酵過程酵母生長(zhǎng)的必須元素,對(duì)啤酒酵母生長(zhǎng)繁殖、各種酶活性、促進(jìn)糖的代謝以及發(fā)酵副產(chǎn)物的形成都有重要作用[4]。制麥過程中添加一定濃度的Zn2+能夠減少制麥損失,對(duì)麥芽中不同的酶有激活或抑制作用,并且對(duì)麥芽的品質(zhì)也有一定的影響[5]。

Zn2+是人體所必需的微量元素,因此富鋅啤酒的提出對(duì)人類和啤酒行業(yè)都有重大意義。虞華芳等[6]曾研究富鋅麥芽有機(jī)鋅和無(wú)機(jī)鋅含量變化,但未涉及Zn2+在麥芽中的具體分布和含量動(dòng)態(tài)變化。過量的鋅會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生較大的危害,因此我國(guó)對(duì)食品微量元素的添加及控制有嚴(yán)格要求。

本研究以不同品種大麥為原料,在發(fā)芽過程中跟蹤檢測(cè)麥芽和富鋅麥芽Zn2+含量分布變化,為富鋅啤酒安全性及Zn2+的作用機(jī)理研究提供理論依據(jù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料、試劑與儀器

材料:法國(guó)Sebastian大麥和澳洲Schooner大麥,大連中糧麥芽有限公司提供,特性見表1。

試劑:四氯化碳,天津市科歐化學(xué)試劑有限公司；鹽酸羥胺,天津市大茂化學(xué)試劑廠；醋酸鋅,天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所。

表1 實(shí)驗(yàn)所用大麥特性

儀器:ZPS-250型智能恒溫恒濕培養(yǎng)箱,黑龍江東拓儀器制造公司；Buhler型麥芽標(biāo)準(zhǔn)粉碎機(jī),北京華易通商科技發(fā)展有限公司；V-5000型分光光度計(jì),上海元析儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 大麥常規(guī)品質(zhì)測(cè)定

參考啤酒大麥標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7416—2008,對(duì)2種原料大麥的夾雜率、含水量、千粒重、水敏感性和發(fā)芽率進(jìn)行測(cè)定[7]。

1.2.2 制麥程序

取大麥進(jìn)行篩選除去浮粒、破粒,按浸四斷八方式(浸水4 h,控水8 h)浸麥,最后一次添加1.2 mmol/L 的醋酸鋅溶液,在溫度16 ℃、濕度90%的培養(yǎng)箱中發(fā)芽,發(fā)芽時(shí)間為4 d,每天翻麥2次；焙焦工藝按40 ℃(8 h)→50 ℃(8 h)→60 ℃(2 h)→70 ℃(2 h)→85 ℃(4 h)逐步升溫程序進(jìn)行干燥。

1.2.3 大麥中Zn2+的測(cè)定

發(fā)芽中每天取樣,當(dāng)天對(duì)每份樣品進(jìn)行處理。具體操作:將大麥分為麥皮、胚乳和胚三部分,于80 ℃烘干然后粉碎；分別稱取1.0 g的麥皮、1.5 g的胚乳、0.5 g的胚至不同消化瓶,進(jìn)行濕法消化,消化液定容至25 mL,采用雙硫腙比色法測(cè)定Zn2+量[8]。雙硫腙比色法標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1。

圖1 雙硫腙比色法鋅離子標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.2.4 大麥中總鋅檢測(cè)

在大麥發(fā)芽過程分別在浸麥完成和發(fā)芽完成時(shí)取樣烘干,按方法“1.2.3”進(jìn)行檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 不加鋅的麥芽中Zn2+的動(dòng)態(tài)變化

大麥發(fā)芽過程中Zn2+含量檢測(cè)結(jié)果如圖2、3所示。Zn2+在大麥的各部分中含量明顯不同,麥皮和胚中的Zn2+相對(duì)濃度大于胚乳；隨發(fā)芽時(shí)間延長(zhǎng),麥皮和胚乳中的Zn2+不同程度減少,而胚中的Zn2+大幅增加。

圖2 Sebastian空白組麥芽各部分中Zn2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化

Fig.2 Change of zinc ions’ content in different parts of Sebastian blank malt along with time

圖3 Schooner空白組麥芽各部分中Zn2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化

Fig.3 Change of zinc ions’ content in different parts of Schooner blank malt along with time

Zn2+在大麥生長(zhǎng)中參與合成金屬基團(tuán)或輔基、細(xì)胞分裂、分化和蛋白質(zhì)合成等過程[9],而這一系列過程都發(fā)生在麥芽最有活力的胚中,因而胚乳中的Zn2+通過營(yíng)養(yǎng)運(yùn)輸?shù)韧緩降竭_(dá)胚中。麥皮中Zn2+的減少可能是因?yàn)榘l(fā)麥過程中流失和緩慢地?cái)U(kuò)散至胚乳。

2.2 添加外源鋅的麥芽中Zn2+的動(dòng)態(tài)變化

為驗(yàn)證Zn2+的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是否也符合添加了外源鋅的麥芽,在制麥時(shí)用添加1.2 mmol/L的Zn2+水溶液浸麥,發(fā)芽開始每隔24 h取樣檢測(cè)Zn2+質(zhì)量分?jǐn)?shù),結(jié)果見圖4、5。可以看出,大麥各部分Zn2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化和圖2、3大致相同,不同的是在發(fā)芽1 d后麥皮中Zn2+較初始有所增加,然后逐漸降低；另一個(gè)區(qū)別是胚乳和麥皮中Zn2+的降低速率小于空白實(shí)驗(yàn)組,而在胚中增加速率明顯高于空白組。

圖4 Sebastian實(shí)驗(yàn)組麥芽各部分中Zn2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化

Fig.4 Change of zinc ions’ content in different parts of Sebastian experiment malt along with time

圖5 Schooner實(shí)驗(yàn)組麥芽各部分中Zn2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化

Fig.5 Change of zinc ions’ content in different parts of Schooner experiment malt along with time

麥皮中的Zn2+含量在第2天會(huì)高于第1天可能是由浸麥完成斷水后大麥外皮殘留的Zn2+被麥皮吸收所造成的。麥皮和胚乳中的Zn2+降低速率較空白組低是因?yàn)榇篼溤诮A段吸收了大量的Zn2+,隨營(yíng)養(yǎng)運(yùn)輸?shù)确绞奖惠斔妥叩腪n2+所占比例較小,胚中的Zn2+含量增加速率較大原因是提供營(yíng)養(yǎng)的胚乳含鋅濃度較高。

2.3 添加Zn2+對(duì)麥芽中Zn2+含量的影響

對(duì)Sebastian和Schooner各實(shí)驗(yàn)組的麥芽進(jìn)行發(fā)芽前后Zn2+總含量檢測(cè)、計(jì)算,結(jié)果如表2所示。由表2可以看出,大麥發(fā)芽前后總Zn2+含量變化并不是很大,較浸麥完成有所降低；而添加

表2 發(fā)芽前后Zn2+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

Zn2+的麥芽在浸麥完成時(shí)麥芽中的總Zn2+含量是空白實(shí)驗(yàn)組的9倍,發(fā)芽完成總Zn2+含量依然有所增加,在2個(gè)不同品種大麥實(shí)驗(yàn)組中都呈現(xiàn)這一趨勢(shì)。

由大麥發(fā)芽前后Zn2+總含量沒有太大變化說明在發(fā)芽中大麥Zn2+存在總量平衡；添加外源鋅能提高麥芽中Zn2+含量,這也充分解釋了Zn2+在添加外源鋅的實(shí)驗(yàn)組麥芽中的含量變化趨勢(shì)。

3 結(jié) 論

不同品種大麥含鋅量不同,但發(fā)麥過程中Zn2+的動(dòng)態(tài)變化具有一定規(guī)律,麥皮和胚乳中含量減少,胚中的含量大幅增加；在添加外源鋅的大麥中,Zn2+含量變化也是如此。外源鋅通過抑制麥芽中部分酶活抑制麥芽的呼吸作用,減少麥芽干物質(zhì)的消耗,從而降低了制麥損失。這為研究Zn2+在大麥發(fā)芽過程中的作用機(jī)理提供了有力依據(jù)。

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