阿拉伯木聚糖溶解、降解机制的研究及酸性木聚糖酶基因的克隆、表达

大麦中的非淀粉多糖主要由阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖组成,在过去的40多年,β-葡聚糖在制麦和酿造过程中的作用已得到研究者广泛而深入的了解,但对阿拉伯木聚糖的研究确却很少。最近研究者开始发现来源于谷物中的阿拉伯木聚糖会造成浸出率降低、麦汁粘度升高、过滤速度减慢、缩短滤膜寿命,甚至造成成品啤酒的浑浊。本文在研究了阿拉伯木聚糖测定方法的基础上,调研了市售啤酒和啤酒用大麦中阿拉伯木聚糖的含量。系统的研究了糖化参数对阿拉伯木聚糖溶解的影响,运用数学模型预测糖化醪中阿拉伯木聚糖浓度,并通过电子显微镜观察了不同分子量的阿拉伯木聚糖对膜孔堵塞的情况。为了实现对酿造中阿拉伯木聚糖的酶法降解,对一株能产酸性木聚糖酶的真菌Aspergillus sp. ZH-26进行鉴定后,优化其产木聚糖酶的发酵条件和培养基组成,并尝试了将Aspergillus sp. ZH-26酸性木聚糖酶基因在大肠杆菌中进行克隆和表达。 本文通过建立糖腈乙酰化气相色谱法测定啤酒（麦汁）中的阿拉伯木聚糖,测定了36种市售啤酒中阿拉伯木聚糖的含量在479～1239 mg/L,多聚阿拉伯木聚糖的含量在283～849 mg/L。测定了36种国产主要啤用大麦中总阿拉伯木聚糖含量在3.50%5.38%,而水溶性阿拉伯木聚糖含量在0.31%0.67%。利用化学统计学的方法研究了啤酒中阿拉伯木聚糖、多聚阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖的含量与啤酒原麦汁浓度、粘度、浊度之间的关系。结论如下:阿拉伯木聚糖和多聚阿拉伯木聚糖与粘度的相关系数分别为0.766和0.736,都要高于β-葡聚糖与粘度的相关系数0.673。啤酒中阿拉伯木聚糖的含量显著受原麦汁浓度的影响。 系统研究了酿造过程中阿拉伯木聚糖的溶解变化,及糖化温度、谷物粉碎细度和机械搅拌等糖化参数对阿拉伯木聚糖溶解的影响。为了满足广大啤酒公司以小麦或小麦芽为辅料降低生产成本的需求,我们采用不同的辅料比、料水比和粉碎细度,在不同的糖化温度下,研究了阿拉伯木聚糖的溶解对麦汁浸出率、麦汁粘度和麦汁过滤的影响。结果如下:麦汁和啤酒中的阿拉伯木聚糖主要来源于谷物中水溶性的阿拉伯木聚糖,以大米为辅料时会降低麦汁和啤酒中阿拉伯木聚糖的含量,采用小麦或小麦芽代替辅料和代替麦芽时,随辅料比的增加,阿拉伯木聚糖的含量增加,从而增加麦汁粘度,阻碍麦汁过滤。麦汁粘度受麦汁中水溶性阿拉伯木聚糖含量的影响要高于麦汁中β-葡聚糖含量对麦汁粘度的影响。糖化温度能够促进麦芽中水溶性阿拉伯木聚糖的浸出,不溶性的阿拉伯木聚糖在高温作用下能够转变为热水可溶性的阿拉伯木聚糖。糖化机械搅拌显著影响麦芽中阿拉伯木聚糖的溶解。 通过构建热力学和动力学方程,配合计算机模拟,建立了能够模拟糖化过程中阿拉伯木聚糖的溶解和降解及麦芽内源内切木聚糖酶随机进攻的数学模型,在给定不同的糖化曲线和初始麦芽条件的情况下能预测出最终糖化麦汁中阿拉伯木聚糖的浓度。在实验室规模对此模型进行验证,说明此模型能较准确的预测糖化麦汁中阿拉伯木聚糖的浓