基于基因表达监控的麦芽溶解度评价方法与流程

文档序号:15457526发布日期:2018-09-15 01:32
本发明涉及食品检测领域,尤其涉及一种基于基因表达监控的麦芽溶解度评价方法。
背景技术
:啤酒中的各种组分来源于麦芽、酒花、酵母。麦芽的质量好坏直接影响着啤酒的质量。麦芽为酵母发酵提供糖、氨基酸等营养物质,为啤酒泡沫提供蛋白、多糖等生物大分子骨架,同时增加啤酒醇厚柔滑的口感。麦芽对啤酒的生产、质量、成本、风味稳定起着举足轻重的作用。选择高品质的麦芽,成为啤酒生产企业的生产高质量啤酒的关键。麦芽质量的好坏是由麦芽溶解的好坏决定的。麦芽的溶解是指麦粒中胚乳结构的理化性质的变化。在制麦过程中,胚乳中的淀粉和蛋白等生物大分子在水解酶的作用下被分解成糖和氨基酸,用于给大麦的萌发提供能量和组分。因此麦芽质量指标的差异从本质上来说是麦芽中蛋白、多糖等生物大分子的溶解差异。目前针对麦芽溶解度的评价主要从成品麦芽入手,通过利用库尔巴哈值等指标进行评价。库尔巴哈值是指麦芽中总可溶性氮与麦芽总氮的比值,是反映麦芽蛋白质溶解情况的一项重要指标。这种方法存在滞后性,无法在大麦萌发阶段提前做出判断。此外该方法操作繁琐、复杂,需要使用浓硫酸等腐蚀性化学试剂,费时费力。建立一种更加快速的预测方法,从大麦萌发初期就能预测麦芽溶解度,将能够为制麦工艺调整提供依据,快速指导生产。而向源头追溯,麦芽中蛋白、多糖等生物大分子的溶解差异是由于制麦过程中淀粉、蛋白水解酶的差异造成。胚乳的溶解,首先是生成的蛋白酶作用于胚乳细胞壁间的蛋白质,接着葡聚糖酶,戊聚糖酶和半纤维素酶分解细胞壁使其形成多孔结构,随后淀粉酶和蛋白酶等进入胚乳细胞内,进行一系列分解反应,致使胚乳组织疏松,并且淀粉质外露而呈现粉状结构。从溶解过程可以看出,酶在制麦过程中发挥了十分重要的作用。这些水解酶的种类和活性直接决定着胚乳的溶解状况,进而决定了麦芽质量。而这些水解酶的活性则由制麦过程中相关基因的表达量高低决定。目前并没有基于这些水解酶基因的溶解度评价方法。技术实现要素:本发明的目的在于提供一种基于基因表达监控的麦芽溶解度评价方法,基于淀粉、蛋白水解酶的基因表达监控,建立预测麦芽库尔巴哈值(以下简称库值)的方法,从而用于评价麦芽溶解度;与传统的测定方法相比,准确度高,效率高且方法简便。为了达到上述目的,本发明提供了一种基于基因表达监控的麦芽溶解度评价方法,包括总RNA的提取与纯化、逆转录反应制备cDNA模板、多重PCR反应、毛细管电泳得到基因电泳图谱、图谱数据分析得到麦芽溶解相关基因的表达峰高H、利用麦芽溶解相关基因的表达峰高H计算麦芽溶解度库值,针对麦芽溶解相关基因LD,AMY1,AMY4,GLU,ASP,CYS,SERⅠ,SERⅢ,MET,TRX,PDI,SEP,WRKY和内控基因ACT;逆转录反应制备cDNA模板应用引物为SEQIDNO.2、SEQIDNO.4、SEQIDNO.6、SEQIDNO.8、SEQIDNO.10、SEQIDNO.12、SEQIDNO.14、SEQIDNO.16、SEQIDNO.18、SEQIDNO.20、SEQIDNO.22、SEQIDNO.24、SEQIDNO.26和SEQIDNO.28;多重PCR反应中应用引物SEQIDNO.1、SEQIDNO.3、SEQIDNO.5、SEQIDNO.7、SEQIDNO.9、SEQIDNO.11、SEQIDNO.13、SEQIDNO.15、SEQIDNO.17、SEQIDNO.19、SEQIDNO.21、SEQIDNO.23、SEQIDNO.25和SEQIDNO.27;其中,利用上述麦芽溶解相关基因的表达峰高H计算麦芽溶解度库值的公式如下:麦芽溶解度库值=55.10+10*[-0.49*H(AMY1)/H(ACT)-0.50*H(TRX)/H(ACT)-0.26*H(SERⅠ)/H(ACT)-1.50*H(MET)/H(ACT)+0.25*H(CYS)/H(ACT)-0.31*H(PDI)/H(ACT)+0.24*H(ASP)/H(ACT)+0.78*H(SEP)/H(ACT)+0.87*H(WRKY)/H(ACT)+4.90*H(LD)/H(ACT)+10.57*H(AMY4)/H(ACT)-3.36*H(GLU)/H(ACT)-2.93*H(SERⅢ)/H(ACT)]。具体的麦芽溶解度评价方法步骤如下:(1)使用下述多重引物进行麦芽溶解度库值预测:筛选与大麦发芽过程蛋白、多糖水解相关的基因和内控基因,设计符合GeXP多重PCR反应特点的、且与大麦发芽过程蛋白、多糖水解相关的基因表达的特异性上下游引物,参见表1。表1麦芽溶解度相关基因的特异性上下游引物其中每条引物分别配制成100μM的储存液,等比例混合制备混合引物工作液。下游混合引物工作液为500nM,上游混合引物工作液为200nM;(2)总RNA提取与纯化:采用通用的RNA提取方法和纯化方法,从大麦的麦芽细胞中提取得到纯化的麦芽总RNA;(3)逆转录反应制备cDNA模板:以麦芽总RNA为模板合成cDNA第一链,使用BeckmanCoulter公司的GenomeLabTMGeXP启动试剂盒,以上述步骤(1)中的多重引物的下游引物为特异性引物,反应体系为10μL,具体见表2、表3。表2逆转录反应制备cDNA模板的反应体系每管成分标准反应无DNA酶/RNA酶水3μL5×反转录缓冲液4μLKANrRNA(1:50稀释)5μL反转录酶1μL下游引物(500nM)2μLRNA模板(5-20ng/μL)5μL逆转录反应制备cDNA模板反应参数设置如下:48℃1分钟;42℃60分钟;95℃5分钟。(4)多重PCR:以上述合成的逆转录反应制备cDNA模板为模板,上述(1)中的多重引物的上游引物为特异性引物,进行多重PCR扩增反应,每个样品设3个平行管,采用BeckmanCoulte公司的DNA聚合酶以及GenomeLabTMGeXP启动试剂盒进行,具体反应条件见表3。表3多重PCR的反应条件RT-PCR扩增参数设置如下:95℃10分钟,94℃30秒,56℃30秒,71℃1分钟;35个循环。(5)多重PCR产物毛细管电泳:取1μLPCR多重产物加到分装有39μL的95%去离子甲酰胺(SLS)和400bpMarker混合液的上样板的孔中,用移液枪混匀后覆盖一滴石蜡油。另外,在缓冲液板每孔中加入250μL的分离缓冲液。全部准备完后,上机进行毛细管电泳,得到毛细管电泳图谱。(6)分析毛细管电泳图谱,得到麦芽溶解相关基因的表达峰高H。(7)利用麦芽溶解相关基因的表达峰高H计算麦芽溶解度库值,公式如下:麦芽溶解度库值=55.10+10*[-0.49*H(AMY1)/H(ACT)-0.50*H(TRX)/H(ACT)-0.26*H(SERⅠ)/H(ACT)-1.50*H(MET)/H(ACT)+0.25*H(CYS)/H(ACT)-0.31*H(PDI)/H(ACT)+0.24*H(ASP)/H(ACT)+0.78*H(SEP)/H(ACT)+0.87*H(WRKY)/H(ACT)+4.90*H(LD)/H(ACT)+10.57*H(AMY4)/H(ACT)-3.36*H(GLU)/H(ACT)-2.93*H(SERⅢ)/H(ACT)]。与现有技术相比,本发明的优点和积极效果在于:(1)采用本发明的评价方法能够快速、准确地评价溶解度。(2)本发明采用的GeXP多重基因表达定量分析技术与常规的基因表达定量分析技术(荧光定量PCR)相比具有更强的特异性和灵敏性、自动化程度高等特点,保证了结果的可靠性和可重复性。另外,由于GeXP多重基因表达定量分析技术可以同时检测多达30个基因的表达丰度,大大缩短了实验时间。(3)本发明能够提前对麦芽溶解度进行预判,相比传统获得麦芽后再进行溶解度检测的方式,把预测时间提前了3-4天,从而能够指导工厂进行工艺调整。附图说明图1为本发明实施例1所提供的毛细管电泳图谱;图2为本发明实施例2所提供的毛细管电泳图谱;图3为本发明实施例3所提供的毛细管电泳图谱。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。实施例1本发明实施例提供了一种基于基因表达监控的加拿大麦芽溶解度评价方法。上述方法包括总RNA的提取、逆转录反应制备cDNA模板、多重PCR反应、毛细管电泳得到基因电泳图谱、图谱数据分析得到麦芽溶解相关基因的表达峰高H、利用麦芽溶解相关基因的表达峰高H计算麦芽溶解度库值,针对麦芽溶解相关基因LD,AMY1,AMY4,GLU,ASP,CYS,SERⅠ,SERⅢ,MET,TRX,PDI,SEP,WRKY和内控基因ACT;逆转录反应制备cDNA模板应用引物为SEQIDNO.2、SEQIDNO.4、SEQIDNO.6、SEQIDNO.8、SEQIDNO.10、SEQIDNO.12、SEQIDNO.14、SEQIDNO.16、SEQIDNO.18、SEQIDNO.20、SEQIDNO.22、SEQIDNO.24、SEQIDNO.26和SEQIDNO.28;多重PCR反应中应用引物SEQIDNO.1、SEQIDNO.3、SEQIDNO.5、SEQIDNO.7、SEQIDNO.9、SEQIDNO.11、SEQIDNO.13、SEQIDNO.15、SEQIDNO.17、SEQIDNO.19、SEQIDNO.21、SEQIDNO.23、SEQIDNO.25和SEQIDNO.27。(1)根据LD,AMY1,AMY4,GLU,ASP,CYS,SERⅠ,SERⅢ,MET,TRX,PDI,SEP,WRKY和ACT基因的全长序列,使用PrimerPremier5软件设计符合GeXP多重PCR反应特点的,与大麦发芽过程蛋白、多糖水解相关的,特异性上下游引物,引物序列见表4。表4麦芽溶解相关基因的特异性上下游引物(2)在制麦过程中,取发芽1天的绿麦芽,液氮研磨粉碎得麦芽样品,样品立即进行RNA提取,或者放置于-80℃进行保存。(3)TRIZOL法提取总RNA1)取50-100mg样品,加1mlTrizol;2)震荡裂解后于4℃12000g离心5min,将上清移至Phasemarker管,静置5min;3)加入0.2ml氯仿,手动摇晃15s,静置10min;4℃12000g离心10min;4)取上清约450-550μl至EP管中,添加250微升96%乙醇,枪尖混合;5)将混合液硅胶吸附,12000g离心1min,去除流下的废液;6)加700μlWB1(ThermoFisherRNA纯化试剂盒:GeneJETPlantRNAPurificationKit),12000g离心1min,去除流下的废液;7)加500μlWB2(ThermoFisherRNA纯化试剂盒:GeneJETPlantRNAPurificationKit),12000g离心1min,去除流下的废液;8)加500μlWB2(ThermoFisherRNA纯化试剂盒:GeneJETPlantRNAPurificationKit),12000g离心1min,将硅胶管移至1.5mlEP管;9)加50μlnuclease-free水,静置1min,12000g离心1min;10)收集离心下来的RNA溶液,放置于-80℃保存。(4)逆转录反应制备cDNA模板:以上述RNA为模板,使用BeckmanCoulter公司的GenomeLabTMGeXP启动试剂盒,上述表5中的多重引物的下游引物为特异性引物,合成cDNA第一链,反应体系为10μL。cDNA第一链合成反应体系设置见表5,其中NTC和RT-为阴性对照:表5逆转录反应制备cDNA模板的反应条件每管成分NTCRT-标准反应无DNA酶/RNA酶水8μL4μL3μL5×反转录缓冲液4μL4μL4μLKANrRNA(1:50稀释)5μL5μL5μL反转录酶1μL01μL下游引物(500nM)2μL2μL2μLRNA模板(5-20ng/μL)05μL5μL逆转录反应制备cDNA模板反应参数设置如下:48℃1分钟;42℃60分钟;95℃5分钟。(5)RT-PCR:采用BeckmanCoulter公司的DNA聚合酶及GenomeLabTMGeXP启动试剂盒进行。以上述表2中合成的逆转录反应制备cDNA模板为模板,上述表5中的多重引物的上游引物为特异性引物,进行RT-PCR扩增反应,每个样品设3个平行管,具体反应条件见表6。表6RT-PCR的反应条件成分体积(μL)25mMMgCl24.0μL5×PCR缓冲液4.0μLDNA聚合酶0.7μL上游引物(200nM)2μLcDNA第一链9.3μLRT-PCR扩增参数设置如下:95℃10分钟;94℃30秒;56℃30秒;71℃1分钟(35个循环)。(6)多重PCR产物毛细管电泳:取1μLPCR多重产物加到分装有39μL的95%去离子甲酰胺(SLS)和400bpMarker混合液的上样板的孔中,用移液枪混匀后覆盖一滴石蜡油。另外,在缓冲液板每孔中加入250μL的分离缓冲液。全部准备完后,上机进行毛细管电泳,得到毛细管电泳图谱,参见图1。(7)分析毛细管电泳图谱利用GeXP系统参数对毛细管电泳结果进行分析,记录结果,如图1所示,每个不同大小的峰均对应其相应的基因,且每个峰的高度对应着基因的表达量,测量麦芽溶解相关基因的表达峰高H,结果如下表7。表7加拿大麦芽溶解度相关基因峰高H(8)利用麦芽溶解相关基因的表达峰高H计算麦芽溶解度库值,公式如下:麦芽溶解度库值=55.10+10*[-0.49*H(AMY1)/H(ACT)-0.50*H(TRX)/H(ACT)-0.26*H(SERⅠ)/H(ACT)-1.50*H(MET)/H(ACT)+0.25*H(CYS)/H(ACT)-0.31*H(PDI)/H(ACT)+0.24*H(ASP)/H(ACT)+0.78*H(SEP)/H(ACT)+0.87*H(WRKY)/H(ACT)+4.90*H(LD)/H(ACT)+10.57*H(AMY4)/H(ACT)-3.36*H(GLU)/H(ACT)-2.93*H(SERⅢ)/H(ACT)]。计算得到麦芽溶解度库值=41.7%,相比于传统的凯氏定氮方法得到的库值为42.0%,二者库值相近,说明本发明的基于基因表达监控的麦芽溶解度评价方法准确度高,效率高。实施例2本发明实施例提供了一种基于基因表达监控的澳大利亚麦芽溶解度评价方法。步骤(1)-(6)同实施例1,毛细管电泳图谱参见图2。(7)分析毛细管电泳图谱利用GeXP系统参数对毛细管电泳结果进行分析,记录结果,如图2所示,每个不同大小的峰均对应其相应的基因,且每个峰的高度对应着基因的表达量,测量麦芽溶解相关基因的表达峰高H,结果如下表8。表8澳大利亚麦芽溶解相关基因峰高H(8)利用麦芽溶解度相关基因的表达峰高H计算麦芽溶解度库值,公式如下:麦芽溶解度库值=55.10+10*[-0.49*H(AMY1)/H(ACT)-0.50*H(TRX)/H(ACT)-0.26*H(SERⅠ)/H(ACT)-1.50*H(MET)/H(ACT)+0.25*H(CYS)/H(ACT)-0.31*H(PDI)/H(ACT)+0.24*H(ASP)/H(ACT)+0.78*H(SEP)/H(ACT)+0.87*H(WRKY)/H(ACT)+4.90*H(LD)/H(ACT)+10.57*H(AMY4)/H(ACT)-3.36*H(GLU)/H(ACT)-2.93*H(SERⅢ)/H(ACT)]。计算得到麦芽溶解度库值=47.6%,相比于传统的凯氏定氮方法得到的库值为47.6%,二者库值相同,说明本发明的基于基因表达监控的麦芽溶解度评价方法准确度高,效率高。实施例3本发明实施例提供了一种基于基因表达监控的国产麦芽溶解度评价方法。步骤(1)-(6)同实施例1,毛细管电泳图谱参见图3。(7)分析毛细管电泳图谱利用GeXP系统参数对毛细管电泳结果进行分析,记录结果,如图3所示,每个不同大小的峰均对应其相应的基因,且每个峰的高度对应着基因的表达量,测量麦芽溶解相关基因的表达峰高H,结果如下表9。表9国产麦芽溶解相关基因峰高H(8)利用麦芽溶解相关基因的表达峰高H计算麦芽溶解度库值,公式如下:麦芽溶解度库值=55.10+10*[-0.49*H(AMY1)/H(ACT)-0.50*H(TRX)/H(ACT)-0.26*H(SERⅠ)/H(ACT)-1.50*H(MET)/H(ACT)+0.25*H(CYS)/H(ACT)-0.31*H(PDI)/H(ACT)+0.24*H(ASP)/H(ACT)+0.78*H(SEP)/H(ACT)+0.87*H(WRKY)/H(ACT)+4.90*H(LD)/H(ACT)+10.57*H(AMY4)/H(ACT)-3.36*H(GLU)/H(ACT)-2.93*H(SERⅢ)/H(ACT)]。计算得到麦芽溶解度库值=45.4%,相比于传统的凯氏定氮方法得到的库值为45.2%,二者库值相同,说明本发明的基于基因表达监控的麦芽溶解度评价方法准确度高,效率高。序列表<110>青岛啤酒股份有限公司<120>基于基因表达监控的麦芽溶解度评价方法<130>QP1180418<141>2018-04-13<160>28<170>SIPOSequenceListing1.0<210>1<211>38<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>1aggtgacactatagaatatgctcttcaaagccttacaa38<210>2<211>37<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>2gtacgactcactatagggaaaacccattcggctctaa37<210>3<211>38<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>3aggtgacactatagaataaagcagagcggcgggtggta38<210>4<211>38<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>4gtacgactcactatagggattcgttggagacggagtgc38<210>5<211>38<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>5aggtgacactatagaatatacatcttgttctggtggga38<210>6<211>41<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>6gtacgactcactatagggatctgcctatgtttatcctgatt41<210>7<211>38<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>7aggtgacactatagaataactatgccgagttctgcttc38<210>8<211>39<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>8gtacgactcactatagggatggaagtccctcgccctctg39<210>9<211>38<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>9aggtgacactatagaatagctacctccactcacgctac38<210>10<211>40<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>10gtacgactcactatagggaagtaatacctggctcctttgt40<210>11<211>38<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>11aggtgacactatagaatagttgcgatgctaacaagaaa38<210>12<211>38<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>12gtacgactcactatagggaccgtgaagatacccgattt38<210>13<211>37<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>13aggtgacactatagaatacgacggattcgcatacttt37<210>14<211>38<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>14gtacgactcactatagggatccttgtatccctttgacg38<210>15<211>36<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>15aggtgacactatagaataatgtcgctcgtctggaac36<210>16<211>41<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>16gtacgactcactatagggactgtataggctttgtattggat41<210>17<211>37<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>17aggtgacactatagaatatttctgggacctctattgc37<210>18<211>37<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>18gtacgactcactatagggaagaccttcgccactgatt37<210>19<211>38<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>19aggtgacactatagaataaacttcagtgcttcgtggtg38<210>20<211>37<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>20gtacgactcactatagggaggatgtcccatgttgagc37<210>21<211>37<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>21aggtgacactatagaatagaccaggcaccacttatcc37<210>22<211>39<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>22gtacgactcactatagggacagccacaactaccttcaca39<210>23<211>36<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>23aggtgacactatagaataaatctgaggtccagtccg36<210>24<211>39<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>24gtacgactcactatagggacattaagaaggtggaaatcg39<210>25<211>37<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>25aggtgacactatagaataccactacagcaagcaccat37<210>26<211>37<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>26gtacgactcactatagggaaatacggccatcaggaca37<210>27<211>36<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>27aggtgacactatagaataatggtcaaggctggtttc36<210>28<211>37<212>DNA<213>大麦(Hordeumvulgare)<400>28gtacgactcactatagggaatgtcatcccagttgctt37当前第1页1 2 3 
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