薏仁酶解条件优化研究
本实验采用α-淀粉酶、纤维素酶、中性蛋白酶对薏仁的水解进行优化改进，提高工业化薏仁粉生产的利用率，先分别对这三种酶进行单因素实验，分别筛选出三个水平来进行方差分析，最后确定的最优酶解因素为α-淀粉酶1.6%、纤维素酶0.4%和中性蛋白酶1.6%，此水解条件下的可溶性固形物含量为52.55%，较空白组提高了49%左右，但综合经济因素及实验影响程度考虑后，决定在工业生产过程中不添加纤维素酶，即选择α-淀粉酶1.6%和中性蛋白酶1.6%为薏仁酶解条件的最优复合酶配比。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1.1 材料 2
1.1.1 试剂 2
1.1.2 仪器 2
1.2 方法 2
1.2.1 实验步骤 2
1.2.2 淀粉酶的筛选 3
1.2.3 纤维素的作用 3
1.2.4 蛋白酶的筛选 3
1.2.5 可溶性固形物含量的计算 3
1.2.6 方差分析 3
2 结果与分析 3
2.1 酶的单因素实验 4
2.1.1 α淀粉酶对薏仁水解的影响 4
2.1.2 纤维素酶对薏仁水解的影响 4
2.1.3 中性蛋白酶对薏仁水解的影响 5
2.2 优化酶解正交试验 5
2.2.1 正交试验设计表 5
2.2.2 三种酶同时加入的正交试验 5
2.2.3 后加入中性蛋白酶的正交试验 7
3 讨论 8
致谢 9
参考文献 9
薏仁酶解条件优化研究进展
引言
引言
薏仁，在我国又名薏孩仁、薏米，俗称土玉米[1]，为禾本科，一年生粗壮草本，薏仁主要分布于我国北讳33度广大地区，贵州、河北、陕西、湖北、湖南、广西等省(自治区)产量较多[2]。薏仁多生于环境湿润的池塘、溪涧、山谷、河沟等地，在海拔1002500米处较常见，栽培或野生种均有。陈成斌等[3]研究 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
表明，我国野生及水生的野薏仁资源的原生地受到破坏的程度越来越严重，与20世纪80年代相比，已有75%左右的野生薏仁的原生地受到破坏。薏仁作为我国首批公布的药食同源食品之一，其营养及药用价值极高，含有丰富的薏苡仁酯（44.6 mg/g）、薏苡仁多糖（59.03 mg/g）、三萜类化合物（22.83 mg/g）等保健成分，特别薏仁中的多糖，以淀粉含量为最多。研究表明，薏仁多糖可以显著提高小鼠的免疫力，降低血糖，Numata M 等[4]究中，发现薏仁多糖具有显著地降血糖作用。薏仁淀粉结构比较坚硬，结构致密，很难被糊化。研究表明[56]，薏米难蒸熟的原因是由高淀粉初始糊化温度和热焓值、低淀粉和水分含量、高蛋白质含量、颗粒大等因素综合下引起，其中薏米淀粉热焓值较高是最主要影响因素，薏米淀粉热焓值与其支链淀粉的外部结构结晶体有关。
本研究采用酶法水解薏仁，提高薏仁水溶性物质的比例，研究成果有利于拓宽薏仁的利用价值，提高其附加值，促进资源再利用。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 试剂
薏仁（生产企业：上海灏禾食品有限公司 生产地：上海松江区 原料产地：贵州）、α淀粉酶（酶活：10000u/g 生产日期：2017/08/12 保质期：12个月 最适温度：50℃左右）、β淀粉酶、纤维素酶（酶活：100000u/g 生产日期：2017/12/23 保质期：12个月 最适温度：50℃左右）、中性蛋白酶（酶活：200000u/g 最适温度：45℃）、木瓜蛋白酶。
1.1.2 仪器
胶体磨；DHG 1012电热恒温干燥箱；DK98IIA 电热恒温水浴锅；YPB2003电子天平；自制搅拌器；2000ml烧杯；200ml锥形瓶；50ml烧杯；玻璃棒；离心管；胶头滴管；量筒。
1.2 方法
1.2.1 实验步骤
将薏仁和水按1：10的比例混合，充分浸泡之后，倒入胶体磨中打浆，得到均一的薏仁浆液，再将淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶按照不同的浓度比加入，充分混合后放入水浴锅中加热4h，在2000r/min的转速下离心20min后，取上清液放入95℃烘箱烘干至恒重，称量计算干物质含量。具体流程如图1所示：
图1 薏仁酶解工艺流程图
1.2.2 淀粉酶的筛选
不同的淀粉酶反映原理不同，水解的底物和水解的产物也有所不同。
α淀粉酶（EC3.2.1.1）：该淀粉酶作用于淀粉和糖原时，从底物分子内部随机地切开α1，4糖苷键而生成麦芽糖、少量葡萄糖和一系列相对分子质量不等的低聚糖和糊精。
β淀粉酶（EC3.2.1.2）：该淀粉酶又称为麦芽糖苷酶，是一种外切酶，作用于淀粉时从淀粉链的非还原端开始，作用于α1,4糖苷键，顺次切下麦芽糖单位，由于该酶作用于底物时发生沃登转位反应，使生成的麦芽糖由α型转为β型。
通过预实验，发现α淀粉酶对薏仁的水解能力强于β淀粉酶对于薏仁的水解能力，因此选择α淀粉酶进行实验。
1.2.3 纤维素的作用
纤维素酶是由具有不同功能的生物酶组成的复合酶，在一定的条件下，能有效地将植物纤维素降解为葡萄糖。
其作用方式主要是：首次由内切葡聚糖酶作用于微纤维的非结晶区，使其露出许多末端供外切型酶作用，纤维二糖水解酶从非还原性末端依次分解，产生纤维二糖，然后部分降解的纤维素进一步由内切葡聚糖酶和纤维二糖水解酶协同作用，分解生成纤维二糖、纤维三糖等低聚糖，最后由β葡萄糖苷酶作用分解为葡萄糖。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1.1 材料 2
1.1.1 试剂 2
1.1.2 仪器 2
1.2 方法 2
1.2.1 实验步骤 2
1.2.2 淀粉酶的筛选 3
1.2.3 纤维素的作用 3
1.2.4 蛋白酶的筛选 3
1.2.5 可溶性固形物含量的计算 3
1.2.6 方差分析 3
2 结果与分析 3
2.1 酶的单因素实验 4
2.1.1 α淀粉酶对薏仁水解的影响 4
2.1.2 纤维素酶对薏仁水解的影响 4
2.1.3 中性蛋白酶对薏仁水解的影响 5
2.2 优化酶解正交试验 5
2.2.1 正交试验设计表 5
2.2.2 三种酶同时加入的正交试验 5
2.2.3 后加入中性蛋白酶的正交试验 7
3 讨论 8
致谢 9
参考文献 9
薏仁酶解条件优化研究进展
引言
引言
薏仁，在我国又名薏孩仁、薏米，俗称土玉米[1]，为禾本科，一年生粗壮草本，薏仁主要分布于我国北讳33度广大地区，贵州、河北、陕西、湖北、湖南、广西等省(自治区)产量较多[2]。薏仁多生于环境湿润的池塘、溪涧、山谷、河沟等地，在海拔1002500米处较常见，栽培或野生种均有。陈成斌等[3]研究 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
表明，我国野生及水生的野薏仁资源的原生地受到破坏的程度越来越严重，与20世纪80年代相比，已有75%左右的野生薏仁的原生地受到破坏。薏仁作为我国首批公布的药食同源食品之一，其营养及药用价值极高，含有丰富的薏苡仁酯（44.6 mg/g）、薏苡仁多糖（59.03 mg/g）、三萜类化合物（22.83 mg/g）等保健成分，特别薏仁中的多糖，以淀粉含量为最多。研究表明，薏仁多糖可以显著提高小鼠的免疫力，降低血糖，Numata M 等[4]究中，发现薏仁多糖具有显著地降血糖作用。薏仁淀粉结构比较坚硬，结构致密，很难被糊化。研究表明[56]，薏米难蒸熟的原因是由高淀粉初始糊化温度和热焓值、低淀粉和水分含量、高蛋白质含量、颗粒大等因素综合下引起，其中薏米淀粉热焓值较高是最主要影响因素，薏米淀粉热焓值与其支链淀粉的外部结构结晶体有关。
本研究采用酶法水解薏仁，提高薏仁水溶性物质的比例，研究成果有利于拓宽薏仁的利用价值，提高其附加值，促进资源再利用。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 试剂
薏仁（生产企业：上海灏禾食品有限公司 生产地：上海松江区 原料产地：贵州）、α淀粉酶（酶活：10000u/g 生产日期：2017/08/12 保质期：12个月 最适温度：50℃左右）、β淀粉酶、纤维素酶（酶活：100000u/g 生产日期：2017/12/23 保质期：12个月 最适温度：50℃左右）、中性蛋白酶（酶活：200000u/g 最适温度：45℃）、木瓜蛋白酶。
1.1.2 仪器
胶体磨；DHG 1012电热恒温干燥箱；DK98IIA 电热恒温水浴锅；YPB2003电子天平；自制搅拌器；2000ml烧杯；200ml锥形瓶；50ml烧杯；玻璃棒；离心管；胶头滴管；量筒。
1.2 方法
1.2.1 实验步骤
将薏仁和水按1：10的比例混合，充分浸泡之后，倒入胶体磨中打浆，得到均一的薏仁浆液，再将淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶按照不同的浓度比加入，充分混合后放入水浴锅中加热4h，在2000r/min的转速下离心20min后，取上清液放入95℃烘箱烘干至恒重，称量计算干物质含量。具体流程如图1所示：
图1 薏仁酶解工艺流程图
1.2.2 淀粉酶的筛选
不同的淀粉酶反映原理不同，水解的底物和水解的产物也有所不同。
α淀粉酶（EC3.2.1.1）：该淀粉酶作用于淀粉和糖原时，从底物分子内部随机地切开α1，4糖苷键而生成麦芽糖、少量葡萄糖和一系列相对分子质量不等的低聚糖和糊精。
β淀粉酶（EC3.2.1.2）：该淀粉酶又称为麦芽糖苷酶，是一种外切酶，作用于淀粉时从淀粉链的非还原端开始，作用于α1,4糖苷键，顺次切下麦芽糖单位，由于该酶作用于底物时发生沃登转位反应，使生成的麦芽糖由α型转为β型。
通过预实验，发现α淀粉酶对薏仁的水解能力强于β淀粉酶对于薏仁的水解能力，因此选择α淀粉酶进行实验。
1.2.3 纤维素的作用
纤维素酶是由具有不同功能的生物酶组成的复合酶，在一定的条件下，能有效地将植物纤维素降解为葡萄糖。
其作用方式主要是：首次由内切葡聚糖酶作用于微纤维的非结晶区，使其露出许多末端供外切型酶作用，纤维二糖水解酶从非还原性末端依次分解，产生纤维二糖，然后部分降解的纤维素进一步由内切葡聚糖酶和纤维二糖水解酶协同作用，分解生成纤维二糖、纤维三糖等低聚糖，最后由β葡萄糖苷酶作用分解为葡萄糖。
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