一種用於改善饅頭品質的木聚糖酶的製備方法
2023-10-04 06:22:39
專利名稱：一種用於改善饅頭品質的木聚糖酶的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種適合改善饅頭品質的新型木聚糖酶的製備方法，該木聚糖酶以玉米芯為原料、經微生物發酵製得。
背景技術：
木聚糖酶是一種重要的半纖維素降解酶系，它能夠降解由β-1，4_糖苷鍵連接 β -D-吡喃型木糖單元構成主鏈，該酶系包括多種水解酶β -木糖苷酶、α -L-呋喃型阿拉伯糖苷酶、α-葡萄糖醛酸酶和β-1，4-內切木聚糖酶，其中β-木糖苷酶作用於木寡糖的末端，釋放出木糖殘基；α -L-呋喃型阿拉伯糖苷酶和α -葡萄糖醛酸酶能夠釋放側鏈糖； β-1，4-內切木聚糖酶(EC 3.2. 1.8)以內切方式作用於木聚糖主鏈，能夠釋放出不同鏈長的寡糖及少量的木糖，是木聚糖降解的關鍵酶。木聚糖酶能水解不可溶戊聚糖(阿拉伯木聚糖)，可以作為食品添加劑用來改良麵團性質，提升麵包、饅頭等麵製品的品質。小麥粉中的阿拉伯木聚糖含量雖然低(僅佔麵粉幹基的1. 5% 3% )，但對麵粉的品質、麵團流變性以及麵製品的品質等有顯著影響。麵粉水不溶性阿拉伯木聚糖對麵製品的品質往往會產生負作用，木聚糖酶能將水不溶性阿拉伯木聚糖水解成水溶性的，增加麵粉中水溶性阿拉伯木聚糖能提高麵團的持水性和機械強度，使麵團具有更好的持氣能力和操作耐力。我國年消費麵粉超過千萬噸，大部分用於加工主食饅頭和麵條等，木聚糖酶在改善饅頭品質的領域具有重要的應用價值。雖然對木聚糖酶的研究越來越深入，但目前僅有少數木聚糖酶的生產實現了工業化。木聚糖酶存在的產量低和誘導成本高等問題，是限制其廣泛應用的重要因素。木聚糖酶是一種誘導酶，很多微生物如細菌、黴菌和放線菌均能產生木聚糖酶。常見的木聚糖酶誘導物為木聚糖，對於一些微生物富含木聚糖的木質纖維原料也能起到誘導作用。但由於木聚糖存在於植物細胞壁中且與纖維素、木質素之間形成緻密的結構，目前可直接利用木質纖維質原料誘導產生高產量的木聚糖酶的微生物種類相對較少，大多數微生物只能利用純淨的木聚糖產生木聚糖酶，而提取木聚糖不僅工藝複雜而且得率較低，增加了製備木聚糖酶製劑成本。目前對木聚糖酶在饅頭中的應用研究尚處於起步階段，鮮有適用於饅頭領域的微生物木聚糖酶的報導。農作物及其在加工過程中產生的副產物，如玉米芯、麩皮、甘蔗渣等農業廢棄物， 均為重要的木質纖維原料，主要化學成分是纖維素、半纖維素。由於缺乏合理的利用，大量的農作物秸稈及副產物等廢棄物除非常少量的可以做為飼料用，絕大部分被焚燒，使有機質大量流失，空氣汙染。在資源日益匱乏的今天，若能直接以農業廢棄物為原料製備低成本工業酶製劑，不僅可以充分利用農業廢棄物，合理利用資源，而且可以獲得巨大的經濟效益，保護環境。我國的微生物資源十分豐富，結合實際應用的需求篩選可直接利用農業廢棄物釋放高產量木聚糖酶的生產菌株，並製備出低成本的木聚糖酶純酶，具有重要的實際意義。本發明的目的正是針對上述問題而研製的一種直接以玉米芯為原料、適合用於改善饅頭品質的木聚糖酶及其製劑的方法。該方法以一株新型木聚糖酶產生菌株——婁徹氏鏈黴菌對玉米芯進行微生物發酵處理，製備產量高、成本低、特異性好的木聚糖酶，該酶添加到饅頭中，可增大饅頭比容，降低饅頭心硬度，提高饅頭的持水率，改善饅頭的品質。本發明使用廉價的農業廢棄物玉米芯為原料製備適用於改善饅頭品質的木聚糖酶製劑，降低了木聚糖酶的成本，在我國主食饅頭工業化領域具有良好的應用前景。
發明內容
本發明所解決的技術問題是，以稀鹼處理的農業廢棄物玉米芯為原料經微生物發酵方法製備能改善饅頭品質的木聚糖酶的方法。本發明的目的是通過以下方案來實現的1.玉米芯經乾燥、稀鹼預處理。2.液體發酵產木聚糖酶以婁徹氏鏈黴菌(Sti^ptomyces rochei) L10904為產酶菌，培養基條件為(g/L) 稀鹼處理玉米芯粉，20 ；酵母浸膏，3 ；牛肉蛋白腖，10 ；NaNO3, 2 ；KH2PO4,6 ；，MgSO4 · 7H20， 0. 5, K2HPO4,1. 5 ；pH6. 0。接種量為約1. Ocm2平板培養基上生長3 4d的菌絲體，液體發酵轉速控制在140r/min，4(TC培養6d，該培養液經離心得到的上清液即為木聚糖粗酶液。3.對木聚糖酶粗酶液進行提純，通過20%-50%硫酸銨沉澱、CM Sepharose Fast Flow離子交換層析，經0 0. 2mol/L NaCl洗脫所得後，得到分子量約為22. 5kDa的純木聚糖酶。其SDS-PAGE和酶譜分析結果見附圖1。4.木聚糖酶用於饅頭品質的改善用麵粉1000g，乾酵母4g，水500g製成麵團，添加不同的木聚糖酶量，在相同的製作方法下，蒸出饅頭，然後測定饅頭的硬度、水分含量、延展等，考察木聚糖酶的添加對饅頭品質的影響。
圖1為婁徹氏鏈黴菌(Sti^ptomyces rochei)L10904木聚糖酶純酶純化過程的 SDS-PAGE (a)和酶譜分析(b)圖。(注列M，低分子量標準蛋白；1，4_粗酶液的蛋白帶；2，5-20 50%硫酸銨鹽析所得的蛋白帶；3，6_過CMSFF離子交換柱經0 0.2mol/L NaCl洗脫所得的蛋白帶。)圖2為婁徹氏鏈黴菌(Sti^ptomyces rochei) L10904木聚糖酶添加不同酶量的饅頭的樣品展示。圖3 圖6分別是婁徹氏鏈黴菌(Sti^ptomyces rochei) L10904木聚糖酶添加不同酶量時，對饅頭比容、延展、含水量和硬度的影響。生物材料樣品保藏說明保藏單位中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心地址北京市朝陽區北辰西路1號院中國科學院微生物研究所保藏日期2011年9月22日保藏編號CGMCC N0. 5275分類命名婁徹氏鏈黴菌Mi^ptomyces rochei
具體實施例方式本發明以下結合具體實例作進一步說明，但並不是限制本發明。步驟1 將乾燥後的玉米芯，10%稀鹼處理，中和，離心，烘乾後的到的作為發酵的原料；步驟2 液體發酵得婁徹氏鏈黴菌(Sti^ptomyces rochei) L10904的木聚糖酶粗酶液，通過生化方法純化的木聚糖酶。步驟3 用麵粉1000g，乾酵母4g，水500g製成麵團，添加不同的木聚糖酶量，在相同的製作方法下，蒸出饅頭，然後測定饅頭的硬度、水分含量、延展等，考察木聚糖酶的添加對饅頭品質的影響。
權利要求
1.能改善饅頭品質的木聚糖酶的製備方法，其特徵在於富含半纖維素的玉米芯，經稀鹼處理後作為原料，以一株新型木聚糖酶產生菌株一婁徹氏鏈黴菌對該原料進行微生物發酵，製備高活力的木聚糖酶，該酶具有改善饅頭品質的作用。
2.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於a.將收集到的富含腐敗木質纖維材料的土樣，置於以玉米芯木聚糖為唯一碳源的選擇培養基上培養，採用透明圈法進行初篩，搖瓶發酵進行復篩，選出一株木聚糖酶活力較高的放線菌菌株；通過形態學特徵、培養特徵、生理生化特徵和16S rDNA序列分析，確定這是一株新型的木聚糖酶產生菌——婁徹氏鏈黴菌L10904 ；b.處理玉米芯原料將無蟲蛀、無黴變、乾燥的玉米芯，經過10%稀鹼處理，中和，離心，烘乾後得到的材料，作為發酵的底物；c.以婁徹氏鏈黴菌(Sti^ptomycesrochei) L10904為產酶菌，培養基條件為(g/L)稀鹼處理玉米芯粉，20 ；酵母浸膏，3 ；牛肉蛋白腖，10 ；NaNO3, 2 ；KH2PO4,6 ；，MgSO4 · 7Η20，0· 5， K2HPO4,1. 5 ；ρΗ6. 0。接種量為約1. 0cm2平板培養基上生長3 4d的菌絲體，液體發酵轉速控制在140r/min，4(TC培養6d，該培養液經離心得到的上清液即為木聚糖粗酶液；d.對婁徹氏鏈黴菌L10904產生的木聚糖粗酶液進行提純，得到電泳純的木聚糖酶；通過20%-50%硫酸銨沉澱、CM Sepharose Fast Flow離子交換層析，經0 0. 2mol/L NaCl 洗脫所得到的樣品，即為純酶，經SDS-PAGE法測定，該木聚糖酶的分子量為22. 5kDa。
全文摘要
一種以稀鹼處理過的玉米芯為原料的、經微生物發酵法製備木聚糖酶的方法，篩選得到一株婁徹氏鏈黴菌(Streptomyces rochei)L10904，可利用稀鹼處理的玉米芯產生高活力的木聚糖酶，並通過生化方法進行純化，得到電泳純的木聚糖酶，該木聚糖酶可以改善饅頭的品質。
文檔編號C12N9/42GK102399766SQ20111029155
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月30日 優先權日2011年9月30日
發明者孫寶國, 朱運平, 李娥, 李秀婷, 滕超 申請人:北京工商大學