啤酒酵母生化產品深加工技術

frankduke · 發表于 2010-12-16 19:05:30

一、用途與原理

　　啤酒醇母是一種單細胞微生物，細胞呈圓形或卵形，細胞大小為（3～7）μm×（5～10）μm。啤酒醇母含水量為75%～85%，干物質為15%～25%。啤酒酵母細胞壁主要成分為葡聚糖，細胞內含有豐富的蛋白質、核酸、維生素、碳水化合物、類脂物質、礦物質等多種營養成分，干燥酵母的主要營養成分見表1。

　　表1  干酵母的主要營養成分

　　成分    蛋白質脂肪灰分粗纖維碳水化合物水分

　　含量/%    40～50 1。5 7 1。5 30～35                   5～7

　　此外，啤酒酵母還富含B族維生素，例如維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素B12，以及麥甾醇、煙酸、葉酸、泛酸、肌醇等生理活性物質，其中麥甾醇和硒的含量較為豐富。自20世紀80年代開始，我國啤酒工業崛起，如今我國已經成為世界啤酒生產大國。

　　啤酒生產過程中，主發酵和后發酵工序產生大量的泥狀酵母，稱為酵母泥，一般為啤酒產量的2%～3%，全國一年可產生20萬～25萬噸。

　　酵母泥是由啤酒和酵母細胞組成的泥漿狀混合物，營養豐富，酵母蛋白質的營養價值見表2。

　　表2  酵蛋白質的營養價值

　　蛋白質源生物價/%    可消化率/% 凈蛋白質利用/%

　　蛋       100          97                      97

　　奶          93          97                      90

　　燕麥粉 79          60                      47

　　碎玉米 72          76                      55

　　馬鈴薯 69          74                         51

　　啤酒酵母（干）  52～87          70～90       36～78

　　啤酒酵母（1次生長）70～80          91～92                64～82

　　除酵母蛋白質以外，酵母金屬硫蛋白（MT）也是一類低分子量、富含半胱氨酸、能被金屬誘導產生的金屬結合蛋白。主要參與微量元素的儲存、運輸和代謝，具有清除羥基自由基、拮抗電離和非電離輻射及重金屬解毒等多種生理功能。

　　酵母中谷胱甘肽含量高達1%，高谷胱甘肽酵母中該物質含量高達8%。谷胱甘肽參與體內的氧化還原反應、激活SH酶和提高含Fe2+酶活性等作用，是一種重要的生化藥物。谷胱甘肽可縮短面團混捏時間及存放時間；作為抗氧化劑，可延長油炸食品的保存時間，提取物比單獨使用谷胱甘肽效果更好；作為飼料添加劑，保護動物肝臟功能，改善魚類生長，增加牛奶產量。

　　酵母中B族維生素含量高達2%，B族維生素也是重要的生化藥物，具有多種重要的生物學功能，例如糖代謝、氨基酸代謝、轉甲基作用等。

　　酵母中也含有較高水平的麥角固醇，麥角固醇是維生素D的前體物質，在紫外光照射下轉化成維生素D。

　　酵母細胞壁多糖含量達到30%～35%，具有促生長、抗病毒、增強免疫、調節腸道微生態環境、促進免疫器官發育的作用。

　　綜上所述，酵母中有利用價值的物質主要有蛋白質、RNA、谷胱甘肽、酵母多糖、維生素等。將啤酒酵母用清水反復洗滌、離心，除去啤酒類物質，獲得酵母菌體；將菌體用弱堿處理，使其中的啤酒花類物質皂化脫苦，獲得脫苦酵母；用糖苷酶、蛋白酶、稀強堿低溫處理等破壞酵母細胞壁，使其細胞內容物滲出，滲出物中RNA經過細胞及外加核酸酶的降解生成核苷酸，再經過脫氨酶等處理，生成鳥苷酸和肌苷酸；蛋白質經過蛋白酶水解產生肽及氨基酸；多糖經過糖苷酶水解產生還原糖；還原糖與水解生成的氨基酸或肽發生美拉德反應，產生強烈的肉類風味；制備酵母提取物后的酵母細胞壁殘渣，用強堿或高溫高壓處理，獲得β-葡聚糖提取物，經過乙醇沉淀、干燥獲得β-葡聚糖。

　　二、酵母生化產品制備

　　1，6-二磷酸果糖（FDP）、谷胱甘肽（GSH）、RNA及酵母蛋白等均屬于生化制品，在生物工程、醫藥衛生等行業中有廣泛應用。現分別介紹如下：

　　1．1，6-二磷酸果糖（FDP）制備

　　1，6-二磷酸果糖（FDP）臨床廣泛用于急性心肌梗死、心肌缺血且有降低凝血和溶血作用，藥用價值極高，市場售價很高。利用啤酒酵母內酶系生產1，6-二磷酸果糖（FDP）可明顯降低制備成本，是一項有開發前景的新技術。

　　（1）工藝流程

　　酵母菌體--→復壯菌體--→發酵FDP--→FDP

　　提取液--→上清液--→純化SOD--→SOD凍干粉

　　（2）主要指標

　　FDP含量≥98%，水分含量（包括結晶水）24%～28%，重金屬及微生物指標合格。

　　2．酵母過氧化物歧化酶（SOD）制備

　　過氧化物歧化酶（SOD）是廣泛存在于動物、植物和微生物中的金屬酶，是一種高附加值產品。其主要功能是"一清四抗"即清除體內多余的自由基，"四抗"為抗腫瘤、抗疲勞、抗病及抗衰老。目前主要用于保健品、化妝品、牙膏及出口。例如添加SOD的化妝品具有明顯抗衰老、去褐斑等功效。

　　（1）工藝流程（見1工藝流程）

　　（2）主要指標

　　SOD凍干粉為白色粉末，其比活力為3048U/mg蛋白質。

　　3．廢啤酒酵母發酵谷胱甘肽制備

　　谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成的活性三肽，又稱為還原型谷胱甘肽（GSH），廣泛存在于生物體內，是重要的抗氧化劑，參與細胞內的多種反應。例如保護蛋白質巰基，維持其活性；防止脂質氧化、解毒、保護皮膚。臨床上谷胱甘肽用于治療肝臟疾病、有機物及重金屬中毒、癌癥治療造成的藥物性損傷及白內障等。

　　谷胱甘肽的生產方法主要有生物提取法、發酵法、化學合成法及酶法等，其中發酵法是生產谷胱甘肽最具潛力的方法。

　　（1）工藝流程

　　菌種復壯→發酵培養→分離菌體→提取→除雜蛋白→脫色→濃縮→萃取→反萃取→濃縮→脫鹽→凍干→GSH粉

　　（2）主要指標

　　白色粉末，產品收得率為0。19%～0。23%，GSH含量90。7%，水分5。35%。

　　4．金屬硫蛋白（MT）制備

　　在酵母菌的56個屬中，酵母屬、裂殖酵母屬、假絲酵母屬等近10個種中存在金屬硫蛋白（MT）。這些金屬硫蛋白分為四類：分別是Cu2+誘導產生的類似于哺乳動物的MT，如釀酒酵母；Cu2+和Cd2+鹽誘導合成的MT，類似于植物螯合肽；Cu2+誘導產生的既不同于哺乳動物又不同于植物螯合肽的MT；受不同金屬離子調控，Cu2+誘導時產生類似哺乳動物的Cu2+MT，Cd2+誘導時，則產生類似植物螯合肽的Cd2+結合肽。

　　Cu2+ 、Cd2+誘導的金屬硫蛋白具有抗Cu2+ 和Cd2+的毒害作用，可用于重金屬生產、加工行業，作特殊保健品的原料。

　　（1）工藝流程

　　酵母菌→發酵液→菌體細胞→無細胞抽提液→部分濃縮→Sephadex G-50純化→

　　洗脫→DEAE-Sephadex CL-6B純化→部分濃縮→洗脫→Sephadex G-25純化→洗脫→

　　凍干→金屬硫蛋白凍干粉

　　（2）主要指標

　　白色粉末，兩者均酸性氨基酸含量高，Cu/CD-MT凍干粉收得率0。04%～0。06%，不含芳香族氨基酸或含量極低。Cu2+-MT分子量為7000，每分子含4分子Cys，Cys含量為10%，結合4分子Cu2+/Cu2+-MT；Cd2+-MT分子質量為7。5kDa，每分子含6分子Cys，Cys含量為6。8%，結合4分子Cd2+/Cd2+-MT。