啤酒废酵母的综合利用分析研究进展

啤酒废酵母的综合利用研究进展

苏海荣，王家林

<青岛科技大学生物工程与技术系发酵工程实验室，山东青岛 266042）

摘要：啤酒废酵母是啤酒工业的副产物，它含有丰富的营养成分及生理活性物质，应用前景广阔，本文主要从啤酒酵母泥的营养成分、生理活性物质及其在污水处理方面的作用等方面介绍了啤酒废酵母的应用研究进展。

关键词：啤酒废酵母；生理活性物质；污水处理

我国是啤酒生产大国，产量居世界之首，而啤酒废酵母是啤酒行业的主要副产物之一，充分合理利用酵母泥，变废为宝，不仅可获得一定的经济效益，而且还具有明显的环境效益和一定的社会效益。啤酒酵母属于真菌，含有丰富的营养成分，据测定，它含有50%左右的蛋白质，6%～8%的RNA，细胞壁中含有25%～35%的酵母多糖，维生素和矿物质含量也十分丰富[1]。同时，啤酒酵母还含有丰富的酶系和生理活性物质，如辅酶A、辅酶Q、辅酶I、细胞色素C、凝血质、谷胱甘肽等，应用前景广阔。国外对啤酒酵母泥的综合利用研究比较深入，而国内研究则相对落后，没有将其充分利用。随着科学技术的进步和生物技术的不断发展，啤酒酵母泥的利用与开发越来越受到人们的关注。

1.啤酒废酵母营养成分的应用研究

啤酒废酵母含有丰富的蛋白质、碳水化合物、脂肪、粗纤维、矿物质等营养成分，蛋白质含量高达细胞干重的50%，含有人体和动物必需的8种氨基酸，在食品工业与饲料生产行业中应用广泛。

1.1食用营养酵母

食用营养酵母是一种可食用的、营养丰富的单细胞微生物，是一种无酶活力、干燥的死酵母，既不需要提取，也不需要附加物。将废啤酒泥回收，经过清洗、脱苦、干燥工艺即可得到低水分含量的干酵母粉末[2]。目前直接食用营养酵母，以获取酵母的丰富、均衡的营养，发挥酵母的各种保健作用，正在欧美等发达国家和地区流行。随着我国居民营养知识的普及和对酵母的认识，食用酵母的营养价值逐渐被接受。食用酵母的主要营养成分包括：蛋白质及氨基酸、B族维生素、矿物质、多糖、麦角固醇、谷胱甘肽等。在日本，食用营养酵母作为减肥食品，深受消费者欢迎。

1.2酵母抽提物

酵母抽提物又称酵母精等，是以啤酒废酵母为原料，采用一定的方法，将酵母细胞内蛋白质降解成氨基酸和多肽，核酸降解成核苷酸，并把它们和其他有效成分一起从酵母细胞中抽提出来所制得的人体可直接吸收利用的可溶性营养及风味物质的浓缩物。酵母抽提物中含有丰富的氨基酸、小分子肽类、呈味核苷酸、

维生素B族、微量元素和挥发性芳香化合物等组分，具有营养、调味和保健功能，在食品工业方面具有广泛的应用前景。制备方法主要有自溶法、酶解法、酸碱分解法、高压均质机法等。

袁仲，杨继远[3]以啤酒废酵母为原料，采用复合酶解法制备酵母抽提物，通过各酶制剂间互相复合的实验，最终筛选出碱性蛋白酶A和风味蛋白酶A进行复合酶解的最佳酶解工艺技术路线，制备酵母抽提物。陈军[4]以啤酒废酵母为原料，利用木瓜蛋白酶及自身酶系的共同酶解作用制备酵母抽提物。实验表明，脱苦的最佳条件为：0.5%NaHCO3搅拌1h，酶解的最佳条件为：酶量0.3%<以酵母干基计），pH6.0，温度50℃，时间36h。张霁等[5]以啤酒生产的废弃酵母为原料，制备酵母抽提物。经各种单酶及各单酶间的复合实验，筛选

出碱性蛋白酶与胰蛋白酶进行复合酶解，在料水比1:4、复合酶添加量0.4%<以干酵母粉计，2种酶添加量各为0.2%）、酶解温度45℃、酶解pH值8.5、酶解时间18d~20d的优化工艺

条件下，酵母抽提物α-

氨基酸态氮的含量为4587mg/L。莫重文[6]研究了以啤酒酵母为主要原料，通过自溶法和酶解法生产酵母味素。他研究了洗涤、均质、自溶时间酶制剂的选择及搅拌等因素对酵母细胞自溶的影响，得出了啤酒酵母自溶的最佳工艺条件，啤酒酵母经0.5%NaHCO3脱苦，加2 .5倍体积的水和3%食盐，用胶体磨均质l min，55℃自溶10 h，加入1.5%蛋白酶和0.2%葡萄糖酶自溶12 h(搅拌20 min停30 min>，然后95℃灭酶10 min，再加入核酸酶55℃自溶3.5

h，经分离、浓缩可获得68.5%的酵母味素。王仁雷[7]做了基于功能性调味剂开发的啤酒废酵母自溶工艺条件的研究，结果表明：啤酒废酵母脱苦的最佳NaHCO3浓度为0.5%，最佳的自溶条件为0.3%NaCl溶液和0.05%的溶壁酶作促进剂、pH

7.0、自溶温度55℃、自溶时间60 h。

1.3酵母酱油

由于啤酒废酵母含有丰富的蛋白质等营养成分，因此成为调味品生产原料的佳选。以啤酒酵母为主要原料，辅以豆粕等蛋白质物料，采用现代生物技术方法，使其酵母细胞内容物和豆粕中的物质溶出并分解成相应的水解产物，再经过一系列的后加工处理，生产出比传统酿造酱油更鲜美、营养更高的新型酱油产品—

酵母酱油，可为消费者提供一种新的选择。莫重文[8]以啤酒酵母和豆粕为原料，结合酵母抽提物和传统酱油酿造工艺，提出了生产酵母酱油的方法。通过对水洗、混合料比、均质、酶解及热反应等因素的研究，得出了最佳的工艺条件：先将水洗、均质后的啤酒酵母与蒸煮、酶解后的豆粕混合均匀，加入0.6％的葡聚糖酶，在温度55℃、pH值6.5条件下水解6 h后，添加复合蛋白酶水解10h，再添加风味蛋白酶水解，酶解后，95℃灭酶20

min，水解液经分离、浓缩、热反应即可生产出酵母酱油。

1.4核糖核酸的制备

作为啤酒工业废弃物之一的啤酒废酵母，其RNA含量达4%~8%，是很好的工业上提取RNA 的原料。从啤酒酵母中提取RNA的工艺方法很多，主要有稀碱法、氨解法、浓盐法等。初期阶段人们常用碱法，但是RNA在酸或碱中不稳定，故若需获得未降解状态的RNA，应尽量避免使用酸或碱，氨解法抽提RNA ，抽提率和纯度都很低，而且氨对人体有刺激作用，因此工业上通常利用盐法提取酵母RNA。胡刚等[9]做了浓盐法提取啤酒废酵母核糖核酸的研究，以抽提率和收率为指标，通过单因素实验，确定了盐法提取啤酒废酵母中核糖核酸的参数，并通过正交实验获得了最佳提取工艺：提取时间5

h，提取温度100℃，氯化钠浓度8%，酵母浓度8%，在此条件下RNA抽提率为7.12%，收率为99.30%，OD260/OD280为2.01。

1.5蛋白质、氨基酸的制备

啤酒酵母中蛋白质含量占其干物质的50%，并且富含人体必需的八种氨基酸，且氨基酸的组成比例接近联合国粮农组织推荐的理想氨基酸的比例，是很好的蛋白质、氨基酸生产原料。张俊杰[10]研究了啤酒酵母蛋白的提取工艺，确定了主要工艺路线。实验采用1mol/ L的Tween20作为表面活性剂和180分钟的超声破碎啤酒酵母细胞的破壁率达到了68.67%，提取物酵母蛋白的产率为0.106mg/mL。任静，朱凯[11]采用风味蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶作为外加酶对啤酒废酵母进行酶解，制备富含氨基酸的酶解液，结果表明风味蛋白酶酶解效果优于木瓜蛋白酶、中性蛋白酶。采用氨基酸分析仪对酵母酶解液进行分析，共检测出17种游离氨基酸，总含量为36.89 mg/mL。