分 类 号：
密 级： 学 号：
毕 业 设 计
学生姓名： 刘元元
所在系部： 化学工程学院
专 业： 应用化工技术
指导教师姓名： 刘芳
2015 年 6 月 21 日
啤酒废酵母的综合利用
随着啤酒行业的快速发展 ,啤酒废酵母产量也日益增长. 目前 ,我国啤酒企业有 500多家年产啤酒近3000多万吨 ,每年产啤酒废酵母 60 ～90万吨 ,合理地利用啤酒废酵母进行开发和深加工 ,可以减少资源的浪费并能有效的降低环境污染 ,为啤酒工业治理“三废 ”到了一条有效的途径 ,同时能够给啤酒企业带来可观的经济利益[ 1 ]. 啤酒废酵母的应用范围很广 ,可用于食品、医药等领域. 本文具体介绍利用啤酒废酵母生产酵母浸膏、天然调味品，复合肥振动筛超氧化物岐化酶 (SOD)以及利用啤酒废醇母生产饲料、酵母精、谷胱甘肽、海藻糖和核酸的研究情况 ,为合理开发啤酒废酵母提供一些依据. 1分析：
1.1啤酒废酵母的营养成分
啤酒废酵母含有丰富的蛋白质、碳水化合物、脂肪粗纤维、矿物质等多种营养成分，干燥酵母的具体营养成分见。啤酒干酵母中含有丰富的维生素 Ｂ１，及 Ｂ２ Ｂ６ Ｂ１２叶酸、泛酸等生理活性物质。酵母中的蛋白质含量较高，并含有 １８ 种氨基酸，其中人体必
需的 ８ 种氨基酸含量及氨基酸的组比例接近联合国粮农组织（ＦＡＯ）推荐的理想氨基酸的比例，具有较重要的氨基酸药理作用。
2应用 ：
2.1生产酵母浸膏
酵母浸膏是借酵母菌体的内源酶（蛋白酶、核酸酶、碳水化合物水解酶等）将菌体的高分子物质水解成小分子而溶解所得的物质。酵母浸膏可用于生物培养、食工业调味滋补剂及医药工业高级营养制品等。酵母浸膏的生产工艺流程：啤酒废酵母-预处理-自溶-浓缩-调配-成品。 为了提高成品的感官质量，成品中-ＮＨ２ 含量及收率，去除酵母泥中残余的酒花苦味，须对废弃啤酒酵母进行预处理，使细胞壁组织疏松，便于提取。ＳｈｏｔｉｐＡ 等人发现采用旋转式微滤装置对啤酒废酵母进行脱苦处理，效果较好，并且可以通过调整旋转速率来平蛋白质提取率及脱苦效率。 啤酒废酵母自溶是一个比较复杂的过程，受到较多因素的影响。吴方思等对啤酒废酵
母自溶条件进行了优化，得出影响酵母自溶的因素依次为：ｐＨ＞ 加水量 食盐用量 ＞ 温度；酵母自溶最适条件为：ｐＨ６．０，加水量２５０ ％，食盐用量 ２ ％，温度 ５０度；氨基氮收率 ５．１４ 但吴鑫颖等人却发现影响酵母自溶的因素依次为：度网络取书 ＞ｐＨ 值 ＞ 食盐用量 ＞ 加水量；自溶最佳条件为：温度４０度，ｐＨ５．０，食盐用量痔疮仪 １．０ ％，加水量 ２００ ％，自溶 ４８ ｈ氨基氮收率可达到 ５．９４２ ％。宋莲军等人研究发现酵自溶的最佳条件为：加水量为 １/２，ｐＨ６．５，在 ４７-５２ .下自溶 ２４ ｈ，氨基氮含量可达到 ５４９ ｍｇ／１００ ｍＬ。 添加一定量的酶能促进啤酒酵母溶解。研究表明，葡萄糖糖化酶、甘露聚糖酶、葡聚糖酶、真菌酸性a-１蛋白酶、木瓜蛋白酶对酵母自溶有促进作用，使用葡萄糖化酶时，自溶液中含较高的葡萄糖，但其中a-ＮＨ２ 含量却比不上使用蛋白酶时食品烤箱a-ＮＨ２ 的含量。祝忠付现，添加中性蛋白酶及葡聚糖酶对酵母自溶有较大帮助，食盐对酵母自溶有促进作用，在 ５０度下酶解 ２０ ｈ，氨基酸浓度达到 ５６０ ｍｇ／１００ ｍＬ。陈洁等人研究了机械破壁、ｐＨ 值以及麦芽根核酸酶对啤酒酵母自溶作用过程的影响，得出均质破壁能显著提高自溶速率及酵母抽提物中蛋白质和核苷酸的含量，麦芽根核酸酶的加入有效地提高了酵母抽提物中 ５-核苷酸含量，啤酒废酵母经预处理后，加入一定量的核酸酶，在 ４０ ＭＰａ下均质３次，然后升温到 ５５度，自溶 ３０ ｈ 得到酵母抽提物中 ５-核苷酸，含量高达 ６．３７ ｍｇ／ｇ。
从以上研究可看出，影响啤酒废酵母自溶的因素较多，主要有温度、值、自溶时间、加水量、助溶剂、酶、ｐＨ等，但影响因素的先后次序则并没有唯一确定，这就需要研究者根据具体条件来确定。
2.2生产营养调味品
利用废酵母可以生产富含多种氨基酸、多肽、呈味核苷酸、维生素、多种微量元素的调味品，产品不仅滋味鲜美，而且营养丰富，是当今市场较流行的集调味、营养功能于一体的天然食品。
利用啤酒废酵母生产营养酱油，其方法有两种：一种是利用废酵母自溶液和豆粕按一定比例发酵而成；另一种是将废酵母自溶液和不同鲜味剂调配而成。
胡根河采用第一种方法生产营养酱油，其工艺流程为：
啤酒废酵母-预处理-自溶水解液 麸皮，豆粕-混合润水-煮沸-通风制曲-成曲-发酵-浸泡-淋油-灭菌-成品酱油
第二种方法的生产工艺流程为：
啤酒废酵母-预处理-自溶-过滤-调配-灌装-杀菌-营养酱油 Ｋｏｕｔｉｎａｓ．ＡＡ等发现在使用啤酒废酵母生产酱油过程中，啤酒废酵母的自溶程度受 ｐＨ 影响较小，但受温度、初始固体浓缩物浓度和发酵周期影响较大。
2.3生产胞壁多糖
酵母细胞壁由 ８５ ％-９０ ％的碳水化合物及 １０ ％、１５ ％的蛋白质组成，约一半的碳水化合物主要为葡聚糖和甘露聚糖，细胞壁中还含有大量甘露糖蛋白。葡聚糖和甘露聚糖在人的消化道中难以被消化，可作为膳食纤维发挥作用，并具有增强细胞免疫力、提高巨噬细胞活性及治癌等功效。
刘烺新等采用酵母自溶与机械破碎相结合的方法提取胞壁多糖，使得胞壁多糖得率达到 １０ ％，纯度达８３ ％。其提取工艺为：酵母沉淀-自溶-机械破碎-碱溶-中和-沉淀-洗涤-分离-烘干。 张玉香、尹卓容用酶法从啤酒酵母中提取的甘露糖蛋白，经乙醇沉淀和层析提纯，样品中含多糖 ８８ ％，含蛋白质 １２ ％，薄层层析表明单糖组分中只有甘露糖。
2.4生产超氧化物岐化酶(SOD)
超氧化物岐化酶 (SOD)是一种含有铜、锌、铁、锰的新型金属酶 , 1938年由 Mann和 Keilin首次从牛红血球中分离出一种蓝铜蛋白 (最初定名为血铜蛋白 Hemocuprein) ,而在 1969年由 Mccord和 Fridovich发现其能够催化超氧阴离子自由基发生歧化反应而命名金纳米颗粒[2, 3 ]. SOD在生物体中普遍存在 ,是一种重要的氧自由基清除剂 ,该酶作用于底物超氧阴离子 (O2) ,将其分解成 O2 和 H2O2, H2O2 再经过氧化物酶与过氧化氢酶的催化变成 H2O,从而解除了超氧阴离子对生物体细胞的损伤 ,发挥着有效的清除作用和生理效用. 因此 ,它对机体的防护和抗衰老、抗炎症、抗肿瘤、抗自身免疫疾病、抗辐射、抗休克、抗氧中毒等均有积极的作用 ,已受到国内外医药界和生物化学界的高度重视 ,同时它还被越来越多地应用于食品及化妆品添加剂等领域. 如在化妆品市场上 ,尤其引人注目 ,像大宝、霞飞、奥琪、隆力琪等品牌都冠之为 SOD面蜜. 在食品领域 ,目前已面市的有 SOD啤酒、SOD蛋黄酱、牛奶、可容性咖啡、奶糖、酸牛奶等保健食品. 可见 , SOD具有广阔的应用前景.
目前 ,国内 SOD基本上是以动物血为原料制备 ,典型的制备工艺是先经溶血 ,然后 ,采用热变和有机溶剂处理提取 ,最后用柱层析纯化. 这种方法的缺点是易受原料来源、产率、产品质量不稳定及安全性等方面的限制 ,而用微生物为原料制取 SOD,具有原料便宜易得 ,可以规模化生产的优点. 近年来 ,国外利用微生物发酵生产 SOD的相关报道很多 ,其中发酵法生
产 SOD是一条经济可行的途径. 国内对微生物 SOD的研究主要集中于微生物细胞中 SOD的含量、酯的活性测定及其提取方法等方面的研究. 研究表明 ,酵母细胞中含有较多的 SOD,因此 ,作为生产 SOD的材料来源之一 ,它具有繁殖快 ,代谢时间短 ,产率高 ,易培养 ,易大规模工业化生产 ,不受季节与自然条件的限制等优点.
以酵母菌为例,因为 SOD属于胞内酶 ,在提取 SOD前必须对细胞进行破壁处理 ,通常采用的方法有细胞自溶法、酶法、甲苯法、异丙醇法和氯仿一乙醇法. 在细胞破壁之后 ,要经过离心 ,盐析 ,透析 ,离子交换层析2～3次和凝胶层析等工艺 ,得到精制的 SOD. 国内西北大学化工学院的杨明琰等人[ 4 ]利用酿酒酵母 CNU94经发酵培养后 ,离心收集菌体 ,将菌体用甲苯法破壁得到粗酶液调节 pH除杂蛋白 ,丙酮二次沉淀后 ,用 DE2AE - 32纤维素柱层析梯度洗脱 ,得到纯化的 SOD, ,其比活为 3500 u/mg,收率为 58. 3%. PAGE电泳后的活性染显示 ,酵母超氧化物歧化酶具有 4条明显的同工酶. 该样品 KCN, H2O2, CHCl3 - 乙醇抑制试验 ,酶类型为 Cu/ZnSOD. 沈阳药科大学的苏昕[ 3 ]用已筛选出的一株 Y12酵母菌对其在优化培养条件下发酵培养得到湿菌体 ,破壁抽提得 SOD粗酶液 ,采用硫铵盐析、丙酮沉淀、Sephadex G 100凝胶过滤和 QAE - Sephadex A -50离子交换柱层析 ,分离得到醇母SOD并
测定其部分酶学性质. 但是针对啤酒废酵母 ,必须先进行预处理 ,将回收的啤酒废酵母泥用 2～3倍的无菌冷水洗涤,用 80目 ～100目的不锈钢孔板筛过滤 ,除去酒花树脂等杂质. 离心分离后 ,再用无菌冷水清洗 1～2次 ,直到所有上层清液无无味 ,酵母呈现纯白为止. 然后将处理过的酵母泥加入萃取剂进行破壁处理 ,离心后得到酵母 SOD的粗酶液. 然后经过除杂蛋白、有机溶剂沉淀、离子交换柱层析等工艺得到外观带淡蓝绿的精品SOD[ 5]。
2.5生产饲料
目前我国啤酒工业对啤酒酵酒的回收利用已初步取得成绩. 啤酒废醇母含有丰富的蛋白质、碳水化合物、脂肪、粗纤维、矿物质等多种营养成分 ,因此 ,经过处理后的啤酒废酵母在干燥之后 ,可以作为生产蛋白饲料的添加剂 ,通常作为配制其他混合饲料的蛋白源 ,可配制畜牧、鱼虾等饲料 ,生产工艺流程为 :酵母泥→ 酵母浆 →滚筒干燥 →成品
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