酵母菌发酵生产糙米酵素条件优化的研究

侯利娟，邱志超，王俊玲，唐富丽，刘　丹，王春雨，宋金潞，张慧娟



酵母菌发酵生产糙米酵素条件优化的研究

侯利娟，邱志超，王俊玲，唐富丽，刘丹，王春雨，宋金潞，张慧娟

（吉林农业科技学院生物工程学院，吉林 吉林 132101）

对酵母菌发酵糙米酵素的生产工艺进行了研究，通过浸泡和厌氧处理糙米，富集其中的γ-氨基丁酸（GABA）。以蛋白酶活和γ-氨基丁酸（GABA）含量为指标，利用酵母菌发酵生产糙米酵素，为糙米酵素生产工艺提供理论依据。

发芽糙米；酵母菌；蛋白酶活；γ-氨基丁酸（GABA）

糙米中含有丰富的营养成分及生物活性成分，但其含有较多的粗纤维，质地硬，食用过程中口感较差，使糙米在食品工业中的应用有一定局限性。研究发现，发芽糙米中营养及生物活性成分的种类和含量比糙米多很多。发芽糙米在食品保健方面具有很大利用价值，在糙米应用过程中，将糙米发芽制备成发芽糙米，可提高其利用度。发芽糙米的实质，是激发、释放和合成新的大量的酶，从而合成更多的生物活性成分，糙米的化学成分及结构发生明显改变［1］，服用发芽糙米制品，可增强免疫力、保持内分泌平衡、降血压、降血脂、降胆固醇，同时还具有抗氧化、延缓衰老、改善血液循环、抗肿瘤、预防糖尿病等功能［2-3］。

大多糙米酵素由酵母菌发酵生产制备。酵母菌通过自身一系列代谢，使底物发生生物化学变化，实现代谢产物之间的相互转化，并成为新的生理活性成分的前体物质。糙米酵素中含有丰富的γ-氨基丁酸（GABA），其含量在一定程度上可反映糙米酵素的营养价值。糙米酵素的本质是生物酶，而酶活力是衡量酶最重要的一个指标。本试验通过酵母菌发酵生产糙米酵素，以蛋白酶活力和γ-氨基丁酸含量为指标，优化发酵工艺过程。

1　材料与方法

1.1菌种及试剂

糙米购于吉林市农贸市场；酵母菌；GABA标准品，酪蛋白，福林酚，酪氨酸均为分析纯。

1.2糙米的发芽处理

精心筛选优质糙米，去除霉变材料及杂质，经浸泡、催芽、发芽、厌氧处理，干燥、粉碎后，制成糙米粉备用。

1.3接种量对发酵的影响

在糙米培养基（糙米粉与无菌水1∶2混合）上分别接种1%、2%、3%、4%、5%菌种，在30℃条件下发酵6h。

1.4培养温度对发酵的影响

在糙米培养基（糙米粉与无菌水1∶2混合）上接种3%菌种，分别在25℃、30℃、35℃、40℃温度梯度下发酵6h。

1.5培养时间对发酵的影响

在糙米培养基（糙米粉与无菌水1∶2混合）上接种3%菌种，在30℃下分别发酵4h、6h、8h、10h、12h。

1.6γ-氨基丁酸含量测定［4］

采用Berthelot比色法测定γ-氨基丁酸含量。

1.7蛋白酶活力测定

比色法测定蛋白酶活，其标准曲线方程为y= 0.0093x-0.0024的方程，其相关系数R2=0.9981。

2　结果与讨论

2.1接种量对发酵的影响

在发酵的过程中，发酵液中GABA的含量和蛋白酶活力随着菌种接种量的增加而有所增加，随后出现下降的趋势。当接种量为3%时，GABA的含量和蛋白酶活力均达到最高值。可能是因为接种量过大导致发酵产物生成量随之而减少，因此在正交试验中接种量选取的三个水平为2%、3%、4%。

2.2发酵时间对发酵的影响

随着酵母菌生长代谢时间延长，蛋白酶含量增加，从而产生大量代谢产物，GABA的生成量增加。当发酵时间为6h时，GABA的含量和蛋白酶活力均达到最高值。当发酵时间超过6h后，GABA的量迅速降低，因此在正交试验中，选取的三个水平为5h、6h、7h。

2.3发酵温度对发酵的影响

在糙米发酵过程中，蛋白酶的含量随酵母菌的生长代谢而累积［5］。在一定条件下，谷氨酸脱羧酶（GAD）可以催化蛋白酶反应产物谷氨酸生成GABA，因此，推测GABA的含量变化与蛋白酶有一定的相关性。酵母菌在适宜的条件下生长旺盛，相应酶的含量也增加，但温度偏低、偏高对酵母菌的生长和GABA的积累不利，产生的相应酶反应产物降低。因此在正交试验中，2℃为梯度设定发酵温度，选取的三个水平为28℃、30℃、32℃。

产生的GABA和蛋白酶具有正相关性，在发酵过程中变化趋势具有一致性，正交试验中以检测蛋白酶的酶活来进行正交试验分析。

2.4正交试验结果与分析

在单因素试验的基础上，进行L9（33）正交试验，正交试验结果见表。

表 正交试验结果Tab.Orthogonal test results

由正交试验结果分析，RA＞RB＞RC，由此可得在酵母菌对糙米进行发酵过程中，对产酶影响大小依次是：接种量＞培养时间＞培养温度，最优方案为A3B1C3，即接种量为4%，最佳培养时间为5h，最佳培养温度为32℃，此时测定 OD660为 0.430，蛋白酶活力为46μg/mL，最后达到优化发酵工艺过程，为γ-氨基丁酸的制备开辟新途径的目的。

［1］ 何新益，刘金福，何菲，等.糙米发芽前后抗氧化活性比较研究［J］.中国粮油学报，2009，（24）：6-8.

［2］ 黄寿恩.功能性发芽糙米制品市场前景看好［J］.食品与机械，2004，20（2）：50-51.

［3］ 杨明毅，袁红奇，杨春华，等.发芽糙米的生理活性化工艺研究与控制［J］.粮油食品科技，2003，（05）：15-18.

［4］ 孙波，梁海文，迟玉杰，等.比色法快速测定酶转化反应中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.糙米发酵最佳条件及在乳酸发酵中的应用研究［J］.中国食品学报，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

吉林农业科技学院大学生创新科研项目（吉农院合字［2015］第043号，吉农院合字［2016］第092号）；吉林农业科技学院青年基金项目（吉农院合字［2016］第Q01号）

侯利娟（1991-），女，吉林吉林人，吉林农业科技学院学生。

王俊玲（1982-），女，讲师，硕士研究生，从事分子酶学工程与微生物工程研究。