酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)糙米酵素條件優(yōu)化的研究

侯利娟，邱志超，王俊玲，唐富麗，劉　丹，王春雨，宋金潞，張慧娟

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酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)糙米酵素條件優(yōu)化的研究

侯利娟，邱志超，王俊玲，唐富麗，劉丹，王春雨，宋金潞，張慧娟

（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院生物工程學(xué)院，吉林 吉林 132101）

對酵母菌發(fā)酵糙米酵素的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了研究，通過浸泡和厭氧處理糙米，富集其中的γ-氨基丁酸（GABA）。以蛋白酶活和γ-氨基丁酸（GABA）含量為指標(biāo)，利用酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)糙米酵素，為糙米酵素生產(chǎn)工藝提供理論依據(jù)。

發(fā)芽糙米；酵母菌；蛋白酶活；γ-氨基丁酸（GABA）

糙米中含有豐富的營養(yǎng)成分及生物活性成分，但其含有較多的粗纖維，質(zhì)地硬，食用過程中口感較差，使糙米在食品工業(yè)中的應(yīng)用有一定局限性。研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽糙米中營養(yǎng)及生物活性成分的種類和含量比糙米多很多。發(fā)芽糙米在食品保健方面具有很大利用價值，在糙米應(yīng)用過程中，將糙米發(fā)芽制備成發(fā)芽糙米，可提高其利用度。發(fā)芽糙米的實質(zhì)，是激發(fā)、釋放和合成新的大量的酶，從而合成更多的生物活性成分，糙米的化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變［1］，服用發(fā)芽糙米制品，可增強(qiáng)免疫力、保持內(nèi)分泌平衡、降血壓、降血脂、降膽固醇，同時還具有抗氧化、延緩衰老、改善血液循環(huán)、抗腫瘤、預(yù)防糖尿病等功能［2-3］。

大多糙米酵素由酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)制備。酵母菌通過自身一系列代謝，使底物發(fā)生生物化學(xué)變化，實現(xiàn)代謝產(chǎn)物之間的相互轉(zhuǎn)化，并成為新的生理活性成分的前體物質(zhì)。糙米酵素中含有豐富的γ-氨基丁酸（GABA），其含量在一定程度上可反映糙米酵素的營養(yǎng)價值。糙米酵素的本質(zhì)是生物酶，而酶活力是衡量酶最重要的一個指標(biāo)。本試驗通過酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)糙米酵素，以蛋白酶活力和γ-氨基丁酸含量為指標(biāo)，優(yōu)化發(fā)酵工藝過程。

1　材料與方法

1.1菌種及試劑

糙米購于吉林市農(nóng)貿(mào)市場；酵母菌；GABA標(biāo)準(zhǔn)品，酪蛋白，福林酚，酪氨酸均為分析純。

1.2糙米的發(fā)芽處理

精心篩選優(yōu)質(zhì)糙米，去除霉變材料及雜質(zhì)，經(jīng)浸泡、催芽、發(fā)芽、厭氧處理，干燥、粉碎后，制成糙米粉備用。

1.3接種量對發(fā)酵的影響

在糙米培養(yǎng)基（糙米粉與無菌水1∶2混合）上分別接種1%、2%、3%、4%、5%菌種，在30℃條件下發(fā)酵6h。

1.4培養(yǎng)溫度對發(fā)酵的影響

在糙米培養(yǎng)基（糙米粉與無菌水1∶2混合）上接種3%菌種，分別在25℃、30℃、35℃、40℃溫度梯度下發(fā)酵6h。

1.5培養(yǎng)時間對發(fā)酵的影響

在糙米培養(yǎng)基（糙米粉與無菌水1∶2混合）上接種3%菌種，在30℃下分別發(fā)酵4h、6h、8h、10h、12h。

1.6γ-氨基丁酸含量測定［4］

采用Berthelot比色法測定γ-氨基丁酸含量。

1.7蛋白酶活力測定

比色法測定蛋白酶活，其標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y= 0.0093x-0.0024的方程，其相關(guān)系數(shù)R2=0.9981。

2　結(jié)果與討論

2.1接種量對發(fā)酵的影響

在發(fā)酵的過程中，發(fā)酵液中GABA的含量和蛋白酶活力隨著菌種接種量的增加而有所增加，隨后出現(xiàn)下降的趨勢。當(dāng)接種量為3%時，GABA的含量和蛋白酶活力均達(dá)到最高值?？赡苁且驗榻臃N量過大導(dǎo)致發(fā)酵產(chǎn)物生成量隨之而減少，因此在正交試驗中接種量選取的三個水平為2%、3%、4%。

2.2發(fā)酵時間對發(fā)酵的影響

隨著酵母菌生長代謝時間延長，蛋白酶含量增加，從而產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物，GABA的生成量增加。當(dāng)發(fā)酵時間為6h時，GABA的含量和蛋白酶活力均達(dá)到最高值。當(dāng)發(fā)酵時間超過6h后，GABA的量迅速降低，因此在正交試驗中，選取的三個水平為5h、6h、7h。

2.3發(fā)酵溫度對發(fā)酵的影響

在糙米發(fā)酵過程中，蛋白酶的含量隨酵母菌的生長代謝而累積［5］。在一定條件下，谷氨酸脫羧酶（GAD）可以催化蛋白酶反應(yīng)產(chǎn)物谷氨酸生成GABA，因此，推測GABA的含量變化與蛋白酶有一定的相關(guān)性。酵母菌在適宜的條件下生長旺盛，相應(yīng)酶的含量也增加，但溫度偏低、偏高對酵母菌的生長和GABA的積累不利，產(chǎn)生的相應(yīng)酶反應(yīng)產(chǎn)物降低。因此在正交試驗中，2℃為梯度設(shè)定發(fā)酵溫度，選取的三個水平為28℃、30℃、32℃。

產(chǎn)生的GABA和蛋白酶具有正相關(guān)性，在發(fā)酵過程中變化趨勢具有一致性，正交試驗中以檢測蛋白酶的酶活來進(jìn)行正交試驗分析。

2.4正交試驗結(jié)果與分析

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，進(jìn)行L9（33）正交試驗，正交試驗結(jié)果見表。

表 正交試驗結(jié)果Tab.Orthogonal test results

由正交試驗結(jié)果分析，RA＞RB＞RC，由此可得在酵母菌對糙米進(jìn)行發(fā)酵過程中，對產(chǎn)酶影響大小依次是：接種量＞培養(yǎng)時間＞培養(yǎng)溫度，最優(yōu)方案為A3B1C3，即接種量為4%，最佳培養(yǎng)時間為5h，最佳培養(yǎng)溫度為32℃，此時測定 OD660為 0.430，蛋白酶活力為46μg/mL，最后達(dá)到優(yōu)化發(fā)酵工藝過程，為γ-氨基丁酸的制備開辟新途徑的目的。

［1］ 何新益，劉金福，何菲，等.糙米發(fā)芽前后抗氧化活性比較研究［J］.中國糧油學(xué)報，2009，（24）：6-8.

［2］ 黃壽恩.功能性發(fā)芽糙米制品市場前景看好［J］.食品與機(jī)械，2004，20（2）：50-51.

［3］ 楊明毅，袁紅奇，楊春華，等.發(fā)芽糙米的生理活性化工藝研究與控制［J］.糧油食品科技，2003，（05）：15-18.

［4］ 孫波，梁海文，遲玉杰，等.比色法快速測定酶轉(zhuǎn)化反應(yīng)中γ-氨基丁酸含量的研究［J］.食品科技，2008，（05）：210-213.

［5］ 李志江，戴凌燕，鹿保鑫.糙米發(fā)酵最佳條件及在乳酸發(fā)酵中的應(yīng)用研究［J］.中國食品學(xué)報，2007，7（6）：58-63.

Research on brown rice enzyme produced by saccharomycetes fermentation

HOULi-juan，QIUZhi-chao，WANGJun-ling，TANGFu-li，LIUDan，WANGChun-yu，SongJin-lu，ZHANGHui-juan
（School ofBiological EngineeringofJilin Agricultural Science and TechnologyUniversity，Jilin 132101，China）

Production technology of brown rice enzyme fermented by saccharomycetes was studied，γ-aminobutyric acid （GABA）was enriched through soaking and anaerobic treatment with brown rice.Protease and γ-aminobutyric acid （GABA）content were taken as the indicator，brown rice enzyme fermented by using saccharomycetes has provided a theoretical basis for manufacturing technique of brown rice enzyme.

Germinated brown rice；Saccharomycetes；Protease；γ-aminobutyric acid（GABA）

TS210.9；TQ920.6

A

1674-8646（2016）15-0006-02

2016-07-01

吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新科研項目（吉農(nóng)院合字［2015］第043號，吉農(nóng)院合字［2016］第092號）；吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院青年基金項目（吉農(nóng)院合字［2016］第Q01號）

侯利娟（1991-），女，吉林吉林人，吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院學(xué)生。

王俊玲（1982-），女，講師，碩士研究生，從事分子酶學(xué)工程與微生物工程研究。