自溶啤酒酵母泥中酵母多糖提取工藝研究

自溶啤酒酵母泥中酵母多糖提取工藝研究

中國的啤酒總面積超過2300萬噸，是世界上最重要的。在啤酒發(fā)酵過程中形成的啤酒發(fā)酵污泥達到40萬噸。除了一些被遺棄的細菌，大多數垃圾不僅浪費了資源，而且嚴重污染了環(huán)境。啤酒酵母細胞壁中含有豐富的酵母多糖,主要是葡聚糖和甘露聚糖,其含量占細胞干重的25%～30%。葡聚糖主要由β-1,3葡萄糖苷鍵連接聚合而成,葡聚糖具有抗腫瘤、促進和激活人體免疫力等功能,另外,葡聚糖是低熱量食品,不易消化,因而可以減少血糖含量,預防糖尿病。甘露聚糖主要由α-1,6甘露糖苷鍵連接聚合而成,支鏈上主要是α-1,2甘露糖苷鍵和α-1,3甘露糖苷鍵,甘露聚糖可以防止病原菌在腸道中繁殖,減少腸道疾病的發(fā)生,也可以作為免疫刺激因子,提高人體免疫力。國內外曾有人分別采用堿法、酸—堿法、酶—堿法、酶—Sevage法提取酵母多糖,但這些工藝方法的酸堿用量大,對環(huán)境污染嚴重,工藝步驟多,所得產品的純度不高、得率較低。本研究在比較堿法、酶—堿法、自溶法的基礎上,提出了一種新的酵母多糖提取方法,即自溶—酶—堿法,該方法不僅堿用量少、得率和純度均較高,而且實現(xiàn)了酵母多糖和酵母浸膏生產的聯(lián)產,并進一步討論了這個領域的開發(fā)思路。1材料和方法1.1酵母葡萄糖、甘草糖啤酒廢酵母泥:由鄭州市奧克啤酒廠提供;酵母粉:酵母泥經低溫干燥后,粉碎制得;葡萄糖及甘露糖標準品:由SigmaCo.USA生產;木瓜蛋白酶:由廣東汕建國際食品開發(fā)有限公司提供。1.2可見光分光光度計高速離心機,由UNIVERSAL320R德國Hettich公司生產;721可見光分光光度計,由上海奧普勒儀器有限公司生產;S21-3磁力攪拌器,由上海司樂自動化科技有限公司生產。1.3測試方法1.3.1酵母稀釋液的制備堿法:取10g酵母泥,加2%NaOH溶液50mL,100℃下處理90min,離心去沉淀,用10%鹽酸中和至pH=7.0,3倍乙醇醇析,冷凍干燥。酶—堿法:取10g酵母泥,加10mL蒸餾水,按800U/g濕酵母添加木瓜蛋白酶,55℃下處理36h,然后加2%NaOH溶液50mL處理3h,用10%鹽酸中和至pH=7.0,3倍乙醇醇析,冷凍干燥。自溶法:取10g酵母泥稀釋至10%,加入0.5%NaHCO3處理30min,在55℃、pH=5.0的條件下自溶36h,自溶結束后,在8000r/min下離心15min去除沉淀,用10%鹽酸中和至pH=7.0,3倍乙醇醇析,冷凍干燥,粉碎得成品。自溶—酶—堿法:配制相應濃度的酵母稀釋液、添加0.5%NaHCO3處理30min,在55℃、pH=5.0的條件下,按正交設計確定的條件處理相應時間(表1),然后添加2%NaOH,在80℃下處理30min,然后在8000r/min下離心15min去除沉淀,用10%鹽酸中和至pH=7.0,用3倍乙醇醇析,冷凍干燥,粉碎得成品。對酵母濃度、自溶時間、加酶量、NaOH濃度4個重要工藝參數設計4因素3水平正交試驗,以確定自溶—酶—堿法的最佳工藝條件。正交試驗因素水平見表1。1.3.2關于母豆性質的分析多糖含量:采用苯酚—硫酸法?？偟?采用微量凱氏定氮法測定。水分含量:采用105℃干燥恒重法測定?；曳?馬福爐揮發(fā)恒重法測定。1.3.3單糖的組成分析單糖組成分析采用薄層層析法。2結果與分析2.1不同naoh濃度的自溶時間和時間對得率的影響按表1所述的試驗條件對自溶—酶法—堿法工藝進行優(yōu)化,結果見表2。由表2通過極差分析可知,酵母濃度對得率的影響最大,加酶量對得率的影響次之,NaOH濃度對得率的影響排第3位。從減少堿用量、節(jié)約成本、減少污染的角度考慮,選擇1%的NaOH濃度的自溶時間對得率的影響最小。從提高生產效率的角度考慮,選自溶24h的處理最佳。綜合可知,自溶—酶法—堿法工藝的優(yōu)化工藝:酵母濃度為20%、自溶24h、加酶量為2400U/g濕酵母、NaOH濃度為1%,在該條件下進行驗證試驗,其酵母多糖得率達12.25%,與其他文獻報道的方法相比,提高了2%左右。2.2不同提取方法提取得率及多糖含量按堿法、酶堿法、自溶法和自溶—酶法—堿法工藝分別提取酵母多糖,并對各成品得率及其多糖含量、總氮、水分、灰份含量進行了測定,結果見表3。從得率來看,自溶—酶法—堿法因破壁較充分,條件較溫和,因而提取物的得率較高;自溶法和自溶—酶法—堿法所得提取物的蛋白質含量最低,分別為堿法和酶—堿法的60%和40%左右,這表明自溶法對蛋白質的去除最為有效。而在多糖含量上,堿法處理的最高,自溶—酶—堿法次之,自溶法的最低。4種提取法的水分含量差異不明顯。2.3薄層色譜分析為檢測酵母多糖的純度,以標準葡萄糖和甘露糖為對照,取成品進行薄層色譜分析,結果如圖1所示。由圖1可知,酵母多糖的單糖組分由葡萄糖和甘露糖組成。3酵母多糖的組成采用自溶—酶—堿法從廢啤酒酵母泥中提取酵母多糖,得率高達12.25%,其多糖含量為87.50%、總氮含量為0.1%、水分含量為6.54%、灰分含量為0.85%。薄層色譜分析結