1、南京师范大学毕 业 论 文-L-阿拉伯糖苷酶对全麦馒头粉面团的影响学生姓名：学 号：指导教师：院 系：学科专业：食品科学与工程答辩日期：2015 年 5月 16号南京师范大学摘 要本实验中采用来源于短小芽孢杆菌的阿拉伯糖苷酶，对小麦木聚糖的酶解条件（pH、温度和时间）分别进行优化，结果表明：最适 pH 为 6.2，最适温度为 45，最适酶解时间为 14h。分别将不加酶、40 U/g、60U/g 的阿拉伯糖苷酶处理的木聚糖添加到馒头粉中，对其进行粉质参数、烘焙特性和抗氧化活性的比较研究，观察酶对小麦粉粉质曲线和馒头加工过程及馒头品质的影响。结果表明：小麦木聚糖的加入可以使馒头粉的吸水量和弱化度减
2、小，面团形成时间和稳定时间增加；而加入阿拉伯糖苷酶可以使面团的稳定时间进一步增加，弱化度减小，改善了面团面筋的网络结构，提高了面团的稳定性和强度。加酶的混合粉可以使馒头体积增大，内瓤结构气孔均匀细密；还可以使馒头的咀嚼性和弹性提高，其中，提高加酶量的效果更加明显，对馒头的感官品质和质构特性有显著的改善作用。小麦木聚糖和其酶解产物都可以提高馒头清除 ABTS+自由基的能力，并且提高阿拉伯糖苷酶的浓度能更好的增加馒头的抗氧化活性。 关键词：木聚糖；阿拉伯糖苷酶；全麦馒头；粉质参数南京师范大学IAbstractThis experiment adopts the Arab glycosidase f
3、rom short bacillus, the wheat xylan enzymatic hydrolysis conditions (pH, temperature and time) were optimized respectively, the results showed that the optimum pH is 6.2, the optimum temperature 45 , the optimum enzymolysis time for 14 h.Take not add enzyme, 40 U/g, 60 U/g Arab xylan glycosidase tre
4、atment added to the steamed bread powder, powder to qualitative parameters, baking characteristics and comparative study of antioxidant activity, enzyme on wheat flour powder processing process curve and steamed bread and steamed bread quality.Observe the effects of processing different additive on
5、flour farinogram and baking quality . The results showed that: adding bran bun can lead to shorten the settling time, degree of softening, increased adhesion, make bun specific volume decreases, the hardness increases elasticity, decreased sensory quality. Join 60 U/g arabinosidase mixed powder can
6、make whole wheat bread during storage water loss rate decreased significantly, significantly improved sensory quality and bun baking properties. Therefore, the impact of whole wheat bread baking properties can be improved by the addition of enzyme degradation of xylan.Wheat xylan and its enzyme solu
7、tion product can improve the ability of steamed bread to remove ABTS+ free radicals, and increase the concentration of the Arab glycosidase can better increase the antioxidant activity of steamed bread.Keywords: Xylanase; Arabinosidase; whole wheat bun; farinogram南京师范大学II目录摘 要 .Abstract .目录 .第一章 前言
8、.11.1 本课题的研究背景 .11.2 本课题的目的及意义 .21.3 本课题的研究内容 .3第二章 材料与方法 .42.1 材料与仪器 .42.1.1 菌种与质粒 .42.1.2 培养基 .42.1.3 主要试剂及其来源 .42.1.4 主要材料及其来源 .42.1.5 主要设备及其来源 .52.2 试验方法 .52.2.1 阿拉伯糖苷酶粗酶液的制备 .52.2.2 阿拉伯糖苷酶酶活测定 .62.2.3 木聚糖水解条件的优化 .62.2.4 面团流变学特性分析 .72.2.5 馒头制作工艺 .72.2.6 馒头品质评定 .72.2.7 清除 ABTS+自由基能力的测定方法 .82.2.8
9、阿魏酸含量的测定方法 .92.2.9 还原糖含量的测定方法 .9第三章 结果与讨论 .103.1 木聚糖水解的条件优化 .103.2 木聚糖酶解液中还原糖和阿魏酸含量分析 .103.3 酶解产物对面团流变学特性的影响 .113.4 馒头品质的评定 .123.4.1 馒头感官评价 .123.4.2 馒头比容和高径比测定 .133.4.3 馒头质构特性测试(TPA) . 13南京师范大学III3.5 ABTS 法测小麦木聚糖及其馒头制品的总抗氧化能力 .15第四章 总结 .174.1 主要研究结论 .174.2 创新点和展望 .17谢辞 .18参考文献 .19南京师范大学0第一章 前言1.1 本课
10、题的研究背景随着人们逐渐了解全谷物食品在对人体健康方面的促进作用，也正在进一步关注着全麦粉的生产与消费。在目前谷物食品的消费市场中，对其的需求和消费也越来越大。但是在感官品质，贮藏稳定性，市场消费和主食品加工适宜性等方面，全麦粉依然有着诸多缺陷和不足。国内目前在全谷物制品方面的研究很多，谷物行业发展有着极好的前景，全谷物产业尤其是全麦粉，将会在我国粮食行业中日益崛起。但还是有很多原因在制约着全谷物产品产业的发展，例如：麸皮中有很多对人体有益的膳食纤维，但同时麸皮的存在会影响加工产品的食用口感和主食品的加工特性 【1】 。所以，处理和改善全谷物食品的食用口感和感官质量，逐渐吸引消费者的接受度和关
11、注度，并且不断去引导和建立健康粮食消费理念 【2】 ，是目前在全谷物食品产业发展过程中适当其冲所面临的问题。赵文华等人 【3】 研究结果表明，在面粉中添加麦麸，可以使面团的吸水率增大，制成馒头等产品可以增大体积；同时，面团的形成时间与稳定时间也会升高，弱化度下降，从而改善面团的粉质特性。另外，添加麦麸膳食纤维，可以增大面团的抗拉伸阻力与拉力之比，减小面团的拉伸能量和延伸性。添加麦麸存在一定劣化，馒头的感官指标呈下降的趋势；同时，8%的添加量可以得到较高的评价值，是消费者所接受的适宜量。谢洁，陈宁春和张斌 【4】 的研究中发现，在全麦粉中添加了真菌 -淀粉酶，可以提高面团的弹性和持气能力，得到的
12、馒头产品松软膨大，增加感官评分值，改善面粉的加工特性；同时，葡萄糖氧化酶可以增强面团的韧性和机械搅拌性能，降低它的粘度，对粉质特性和拉伸特性有很好的改善作用。任红涛和程丽的研究结果表明，- 淀粉酶、葡萄糖氧化酶、木聚糖酶对馒头品质也有显著影响，增强面粉筋力和改善面粉的粉质特性。酶制剂的应用在我国已变得越来越广泛，市场前景也非常可观。目前常用的改良剂主要有：酶制剂、酵母食料、氧化剂、乳化剂、营养强化剂和防腐剂等 【5】 。酶制剂在馒头制作过程中，可以促进酵母的发酵，提高面团持气性和耐醒性，改善面筋网络结构，显著地增大馒头体积。刘英 【6】 研究结果表明，添加适量酶制剂（真菌淀粉酶、木聚糖酶、葡萄
13、糖氧化酶与脂肪酶）蒸制出来的馒头，其效果更佳，并且保鲜的时间更长，其复蒸效果比不加酶制剂的馒头有明显改善。王金水，崔剑锋和司学艺 【7】 研究结果表明，实验中所用的酶制剂（麦芽糖淀粉酶、脂肪酶、木南京师范大学1聚糖酶、葡萄糖氧化酶真菌和 -淀粉酶）作用于馒头时对其有一定的抗老化作用。分析目前的研究现状，我们可以发现，酶制剂在改善面粉面团特性和全麦食品方面的研究非常广泛。其中阿拉伯呋喃糖苷酶，在植物纤维的生物转化中起着至关重要的作用，它与木聚糖酶协同作用，可以进一步降解木聚糖类半纤维素，已经成为国外科学家研究的热点。因此，进一步开发-L- 阿拉伯糖苷酶的应用性研究正是今后需要研究的重点工作和热点
14、问题。1.2 本课题的目的及意义全麦面粉是指小麦粉中包含外层的麸皮，使其内胚乳和麸皮的比例与原料中小麦成分相同。目前市场上销售的全麦面粉，是在面粉中加入一定量的麸皮制成的。小麦麸皮中含有膳食纤维(dietary fiber)，是指不能被人体消化道分泌的消化酶所消化且不能被人体所吸收利用的多糖 【8】 ，小麦麸皮中膳食纤维主要是由非淀粉多糖组成，在人体中可以减少小肠对葡萄糖的吸收，减缓淀粉的水解，另外，肠道中的有益细菌可以利用小麦麸膳食纤维产生挥发性脂肪酸，如乙酸、丁酸等。这些脂肪酸可以抑菌，减少致癌物质，从而降低了癌症的发病率 【9】 。其中，-葡聚糖和戊聚糖可以调节血糖、降低血脂和预防结肠癌
15、等，并且麸皮中还含有许多对人体有益的物质如矿物质与维生素。但是研究发现，添加麸皮会劣化面粉的粉质特性和加工性能，弱化面团面筋，减小馒头产品的体积和比容，降低感官评价值和食用口感等【10】 。随着人们对食品和安全越来越关注，对面粉添加剂安全高效的要求越来越多【11】 ，目前研究中，常用的酶制剂主要有 -淀粉酶、木聚糖酶、蛋白酶、脂酶、半纤维素酶、葡萄糖氧化酶和植酸酶等等 【12】 。其中木聚糖酶可以水解不可溶戊聚糖( 阿拉伯木聚糖)，适量的水溶性阿拉伯木聚糖，对面团的持水性和加工性能有显著的改善作用 【13】 。由于木聚糖结构复杂，所以完全降解就需要多种水解酶的共同参与。木聚糖非还原性末端的阿拉
16、伯糖残基对木聚糖随机作用时会产生空间阻碍作用，-L-阿拉伯糖苷酶的水解作用可以减少这些残基，同时，木聚糖酶水解后会产生的带有阿拉伯糖侧枝的寡聚糖，为进一步分解为单糖，则必须要通过阿拉伯糖苷酶脱去侧枝，然后在木糖苷酶的作用下分解 【14】 。阿拉伯糖苷酶是木聚糖降解的限速酶之一，它在植物残体的生物转化、食品加工与纸浆漂白中具有非常广泛的应用前景【15】 。本实验中，主要通过单因素试验来考察不同酶量的阿拉伯糖苷酶作用于定量小麦木聚糖中，然后添加到面粉中制成面团的改良作用，研究阿拉伯糖苷酶的添加对于面团粉质特性指标和馒头感官与质构特性的影响。探讨阿拉伯糖苷酶的添加量对南京师范大学2面团流变学特性的改
17、良作用，为开发基于阿拉伯糖苷酶改善麦麸膳食纤维食品做理论基础研究，期望通过人们的日常饮食来预防一些疾病。1.3 本课题的研究内容大量制备阿拉伯糖苷酶，将不同剂量的阿拉伯糖苷酶作用于小麦木聚糖，酶解产物冷冻干燥后用于粉质仪分析和全麦馒头的制备。通过粉质参数，感官评价和质构测评研究其对全麦馒头粉面团的影响，并采用薄层色谱法检测小麦木聚糖酶解前后阿拉伯糖的含量变化及其在全麦馒头制作过程中的变化情况进而评估全麦馒头的功能性，为进一步研发功能性全麦馒头提供理论依据。南京师范大学3第二章 材料与方法2.1 材料与仪器2.1.1 菌种与质粒大肠杆菌 E.coli DH10B 购自 Promega 公司；短小
18、芽孢杆菌来源的阿拉伯糖苷酶（pHsH-Ara(B.P)）由实验室任凤娇师姐和董媛媛师姐构建并保存。 2.1.2 培养基（1）重组菌筛选培养基：氨苄青霉素(AMP)抗性筛选培养基：培养基加 AMP 至终浓度 100 mg/mL。（2）化转用 SOC 培养基.：蛋白胨 2 g，酵母膏0.5 g，2 mol/L 葡萄糖 1 mL， 0.5 mol/L MgCl2 0.25 mL，0.5 mol/L MgSO 4 0.25 mL，1 mol/L NaCl 1 mL，水加至100 mL （3）大肠杆菌的培养基采用 LB 培养基：固体养基：胰蛋白胨 10 g/L，酵母膏 5 g/L，NaCl 5 g/L，
19、琼脂 20 g/L。液体培养基：胰蛋白胨 10 g/L，酵母膏 5 g/L，NaCl 5 g/L。2.1.3 主要试剂及其来源试剂 生产厂家胰蛋白胨 上海生工酵母提取物 上海生工琼脂粉 上海生工硫酸亚铁 宁氏试剂氯化钠 宁氏试剂水杨酸 宁氏试剂无水乙醇 宁氏试剂磷酸氢二钠 宁氏试剂浓硫酸 宁氏试剂ABTS（2，2-联氮-二(3-乙基 -苯并噻唑-6-磺酸 )二铵盐）SIGMA磷酸氢二钠 宁氏试剂柠檬酸 宁氏试剂2.1.4 主要材料及其来源南京师范大学4材料 生产厂家中筋面粉安琪儿即发酵母南京泰润粮油有限公司上海安琪儿有限公司小麦木聚糖 合肥博美试剂有限公司2.1.5 主要设备及其来源仪器 生产
20、厂家恒温震荡培养箱 上海知楚仪器超声波细胞破碎仪 SANYO恒温培养箱 SHEL LAB高压灭菌锅 造鑫企业有限公司超净台 台湾造鑫高速冷冻离心机 THERMO IEC分光光度计 UNICOHH-S2数显恒温水浴锅 金坛市医疗仪器厂超低温冰箱 Thermo Forma, USA真空冷冻干燥机 广州金本机械设备有限公司搅拌机 广州金本机械设备有限公司质构测定仪 Stable Micro Sy stems( 英国)JFZD300 型粉质仪 郑州粮源分析仪器有限公司2.2 试验方法2.2.1 阿拉伯糖苷酶粗酶液的制备（1）化学化转取 1.5l 质粒化转并加到化转感受态细胞内在冰上放置半小时于 42 水浴锅放置 1 min30 s 立刻在冰上静置 2 min30 s加 400 l 培养基，此期间无菌操作，不能掺入杂菌混匀之后转入 5 ml 管中
