啤酒废酵母的综合利用

・综　述・
啤酒废酵母的综合利用
常雅宁,俞建瑛,袁勤生
(华东理工大学应用生物学系,上海　200237)
摘　要　概述了啤酒酵母的结构和组成,主要论述了啤酒废酵母在饲料工业、食品工业和医药工业中的广泛用途,并介绍了世界各国啤酒废酵母的研究和利用现状。

关键词　啤酒废酵母;利用
中图分类号　Q09 文献标识码　A 文章编号　1005-7021(2001)02-0030-03
啤酒酵母是一种单细胞微生物,细胞呈圆形或卵形,细胞大小一般为3～7μm×5～10μm,主要由细胞壁、细胞膜、细胞核、液泡等组成。

啤酒酵母的含水量为75%～85%,它的干物质占湿重的15%～25%,细胞壁主要组成为葡聚糖[1]。

啤酒酵母细胞内含有丰富的蛋白质、核酸、维生素、碳水化合物、类脂物质、矿物质等多种营养成分,干燥酵母的营养成分:水分5%～7%、蛋白质40%～50%、脂肪1.5%、灰分7%、粗纤维1.5%、碳水化合物30%～35%、含18种氨基酸[2,3]。

其中人体必需的8种氨基酸含量及氨基酸的组成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,谷物中缺乏的赖氨酸,啤酒酵母中则含量丰富。

另外,啤酒酵母中富含维生素B1,B2,B6,B12,麦甾醇、烟酸、叶酸、泛酸、肌醇等生理活性物质,还含有磷、铁、钙、钠、钾、镁等矿物质。

其中麦甾醇和硒是其他食物中含量比较贫乏的,但又是人体所必需的。

麦甾醇受紫外线照射后会转化为维生素D,而维生素D对骨骼的形成极为重要;硒是人体内不可缺少的微量元素之一,可以保护心脏,当食物中缺乏硒时,会引起心血管病、克山病等疾病。

啤酒酵母中还含有丰富的核酸和其它含磷化合物,经研究啤酒酵母中含有RNA的量达4.5%～8.3%,且啤酒酵母本身是一个活细胞体,它的细胞内含有新陈代谢的完整酶系,因此可开发多种有价值的生化物质。

20世纪80年代,我国啤酒工业崛起,20世纪90年代,我国已成为世界啤酒生产大国。

最近几年,啤酒生产仍会有一个稳定的发展时期。

啤酒生产过程中,经主发酵和后发酵的酿造工序后,产生大量的泥状酵母称酵母泥。

酵母泥除一部分留作下一批啤酒发酵接种之用外,大部分作为剩余的酵母泥而废弃。

剩余的酵母泥数量一般约为啤酒产量的2%～3%,酵母泥是由啤酒和酵母细胞组成的泥浆状混合物,营养丰富,商品价值高,以前由于没有合适的处理方法,不但浪费了这样宝贵的资源,还因其丰富的营养而增加了排水的BOD负荷。

若按每生产万吨啤酒产酵母15t(干重)计,1996年共计产1400万t,就有21万t啤酒废酵母资源可开发和利用[5],可制成干酵母4.9万t,经济效益和社会效益非常可观,是一种值得开发利用的原料。

1　啤酒废酵母在饲料工业中的应用
1.1　生产蛋白饲料添加剂
蛋白饲料添加剂,含有丰富的蛋白质,通常作为配制其它混合饲料的蛋白源,可配制畜牧、鱼虾等饲料,代替一直进口的秘鲁鱼粉,前景十分广阔。

其生产过程如下:酵母泥搅拌
加热
_酵母浆_滚筒干燥_成品1.2　生产混合饲料
将酵母泥、糖化废麦糟、过酒后的废硅藻土分别压滤、干燥,再加入制麦所得废麦根进行混合粉碎,可制得颗粒混合饲料,产品广泛适用于饲养业,其生产工艺过程如下:酵母泥(麦糟、硅藻土)_压滤_干燥麦根
_混合、粉碎_制粒_成品
应用这种方式,对啤酒厂废弃固形物进行综合治理和利用,不仅减少环境污染,变废为宝,并且有可观的经济效益。

一个年产12万t啤酒、1.6万t 麦芽的啤酒厂,每年可制成800t混合饲料,可创产值1120万元/年,获利润500万元以上[6]。

2　啤酒废酵母在食品工业中的应用啤酒酵母由于所含氨基酸、维生素和矿物质等营养成分比较丰富,因而在食品行业具有广阔的应用前景。

2.1　生产食用酵母蛋白质
随着世界人口的快速增长,食物缺乏日益显著,尤其是蛋白质食品出现短缺。

研究者们在寻求其它新型的蛋白质食品资源,开拓了从含蛋白质的微生物中获取蛋白质的新领域—单细胞蛋白的生产(简称SCP)。

收稿日期:2000-08-01
作者简介:常雅宁　女,硕士,讲师。

现从事酶及酶类药物的研究。

03微生物学杂志2001年6月第21卷第2期　JOURNAL OF MICROBIOLO GY J une2001Vol.21No.2
表1　酵母蛋白质的营养价值[7]
蛋白质源生物价可消化率净蛋白质利用动物蛋白 蛋　1009797
奶939790植物蛋白　燕麦粉796047
碎玉米727655
马铃薯697451
啤酒酵母(干) 52～8770～9036～78
啤酒酵母(1次生长)70～8091～9264～82
注:生物价—被吸收的蛋白质中,供给机体生长和维持生命的那部分蛋白质的比例;消化率—摄入总蛋白质中被机体吸收的部分;净蛋白利用率—生物价和消化率的乘积,该值是衡量蛋白质的尺度。

由表1可见,酵母蛋白质的营养价值低于动物蛋白,但接近甚至略高于植物蛋白质,添加蛋氨酸后,可大大提高酵母蛋白质的营养值。

2.2　生产酵母浸膏
酵母浸膏含有丰富的营养物质,既可作食品营养添加剂,又可作为发酵工业原料。

制得的酵母通常含水份0.25%、蛋白质41%～45%、脂肪0.7%、碳水化合物1.8%、磷17mg/g、钙0.95mg/g、铁0.037mg/g,因此常食用酵母浸膏,有益于人体的健康[8]。

2.3　生产天然调味品[9]
利用酵母可生产富含十多种氨基酸、肽、呈味核苷酸、维生素多种微量元素的天然调味品,产品不仅滋味鲜美,而且营养丰富,是集调味、营养两大功能于一体的天然食品。

每吨酵母泥(含水85%)可以制成2.5～3.5t的鲜酱油,可节约粮食750t。

2.4　生产甘露糖蛋白[10]
酵母泥(含水85%)提取甘露糖的工艺并不复杂,因为甘露糖蛋白分子中亲水基是甘露糖聚合物,亲油基一端是蛋白质的R部分,所以它作为水包油型(O/W)乳化剂,在饮料、奶制品(包括豆奶)的新品开发和乳化中很有现实意义。

2.5　其它
在食品中还有利用啤酒酵母作培养基的主成份,加入双岐因子经发酵生产双歧酵母保健食品。

还有报道利用啤酒酵母制代可可粉[11],并用之加工巧克力和可可饮料,结果表明,其效果与天然可可粉类同。

最近又有报道,酵母抽提物各组分和转移因子比较,不仅有相似活性而且作用更强。

将超滤液和截留液分别配制成功能饮料。

两种饮料淡黄色,清亮,无沉淀、无酵母味,味甜美[12]。

3　啤酒废酵母在生物制药工业上的
　应用
啤酒酵母是单细胞微生物,一个酵母细胞就是一个生命体,具有生长、繁殖、新陈代谢等完整的生命功能。

它的细胞内除了含有多种生物活性物质外,还含有许多完整的酶系,所以啤酒酵母是提取多种生化物质及生化药物的宝贵资源。

3.1　从酵母细胞中提取凝血质、麦甾醇和卵磷脂
酵母细胞中含有大量的凝血质,凝血质通过凝血酶的作用使人体或动物血浆内可溶性的纤维蛋白元变成不可溶的纤维蛋白,从而达到凝血。

从酵母中提取凝血质工艺简便,安全性高,是凝血药品的理想资源[13]。

麦甾醇即维生素D前体,工业生产麦甾醇主要是从酵母细胞中提取。

在工业生产中,培养基中含氮增加时,酵母细胞麦甾醇积累减少;培养达16h时,含量达最高峰;鲜酵母经50～55℃水溶液中自溶12h,麦甾醇可增加20%。

啤酒酵母由于本身富含麦甾醇,所以它是生产麦甾醇的较好原料。

啤酒酵母在提取上述两物质同时,还可以得到酵母卵磷脂、酵母海藻糖和多种氨基酸[14]。

3.2　制取核酸、核苷酸、核苷类药物[15]
啤酒酵母中含有丰富的核糖核酸(RNA),主要存在于细胞质内,含量可达4.5%～8.3%。

提取的核酸又可降解生成核苷酸,核苷酸可脱去磷酸根生成核苷。

所以可以利用啤酒酵母作为提取核酸、核苷酸、核苷的原料。

核酸和核苷类药物具有扩张末端血管,增加血红蛋白的浓度,增加红血球数、白血球数,减轻浮肿和抗病毒等作用。

核酸包含在酵母细胞内,首先必须借助物理、化学或生物化学的方法破坏细胞壁,使核酸释放出来,然后再用各种方法使核酸和杂质分离得到要求纯度的核酸。

核酸进一步降解,可以得到核苷酸。

目前常用的是酶降解法或碱降解法,酶降解主要生成5′2核苷酸,所用的酶是5′2磷酸二酯酶;碱法降解核酸生成2′,3′2核苷酸,降解率可达90%,以上制得的核苷酸都是4种核苷酸的混合体,要制得纯净的单核苷酸,可以用离子交换树脂分离纯化。

核苷可由核苷酸或核酸降解制取。

目前工业上常用酵母自溶或加酶降解的方法,此药物临床上用于白血球减少症及肝炎等疾病,有一定的疗效。

3.3　利用啤酒酵母制取药物果糖二磷酸钠(FDP)
利用啤酒酵母以酶法制取果糖二磷酸钠是啤酒酵母深加工开发利用的一个新途径。

工业酶法生产FDP即是利用啤酒酵母中的活性酶,用糖类和磷酸盐进行生物合成。

3.4　制取谷胱苷肽
利用啤酒酵母还可制取谷胱苷肽药物,谷胱苷肽(由谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸构成的三肽)具有参加肝细胞内的氧化还原反应及对SH酶的激活和提高Fe2+酶活性作用,它作为肝脏病与药物中毒的治
13
2期 常雅宁等:啤酒废酵母的综合利用
疗已经商品化。

3.5　用啤酒废酵母制碱不溶性葡聚糖[16]
利用啤酒厂排弃的废酵母,采用碱制备法或酶2碱制备2种方法,可生产出白色粉末状的β(123)2D 葡聚糖。

碱法制备工艺为:废酵母处理后自溶,离心,沉淀物用3%NaOH60℃处理3.5h,离心,沉淀物再用2%NaOH90℃处理2h,离心,水洗,去脂干燥。

3.6　其它
由于酵母细胞中含有2%的B族维生素,所以还可用酵母细胞提取维生素、细胞色素C。

在提取细胞色素C的同时,还可以得到辅酶A、酵母多糖和核糖核酸等多种产品。

另外酵母是微量元素的载体,它能大量吸收和同化微量矿物质元素,并将其转化成有机形态,成为容易被人体所利用的微量矿物质元素。

在啤酒废酵母的利用领域中,日本的研究者们做了大量的工作,处于领先地位。

中国人也作出了一定的成绩。

欧美各国在此领域中的报道较少,详细情况见表2。

表2　各国啤酒酵母利用情况一览表
国家 啤酒废酵母利用方式
比利时[17]啤酒酵母进行水解,水解产物作为一种酱色的
着色剂,成为食品中的风味香料。

西班牙[18]主要利用特殊设备尽可能回收酵母泥中的啤酒
匈牙利[19]从啤酒酵母中分离Cu,Zn2SOD基因,通过改变
物种品系提高SOD的产量。

美　国利用发酵废液,80度糖度的浓缩废糖浆通过适当稀释加入酵母生长素及酶,将这种糖浆转化为酒精。

澳大利亚利用酵母提取物制备酵母蛋白
日　本[20]进行了酵母制备甘露糖、葡萄糖、海藻糖的研究。

已产业化的其中制药17%～18%,食品20%,
强化饲料13%～12%,混合饲料50%。

中　国主要生产饲料添加剂,调味品以及生产核酸。

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COMPREHENSIVE UTI L IZATION OF WASTE BEER YEAST
Chang Yaning et al.
(Dept.Appl.Bio.,Huadong Univ.Sci.&Tech.Shanghai200237)
Abstract　Structure and component of beer yeast were reviewed.Main utilization of it is in forage,food,and medical industries. Current study and its utilization the world over are introduced.
K eyw ords　waste beer yeast,utilization.
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KERATINASE PR OD UCTION B Y Aspergillus terricola
Cao J un et al.
(Inst.Appl.Ecology,Chinese Academy of Sciences,Shenyang,110015)
Abstract　A keratinase producing strain was screened and identified as Aspergillus terricola.The yield of it was increased by 80%after treated with UV and optimizing the fermentation conditions.It could be activated by DTT,and inhibited by Hg2+and formaldehyde etc.It has the specific property of serine protease.And its optimum p H and temperature are7.5and45℃respectively.
K eyw ords　Aspergillus terricola,keratinase,mutation,condition optimization.
23微　生　物　学　杂　志 21卷。