啤酒酵母工業(yè)化破壁方法的研究

啤酒酵母工業(yè)化破壁方法的研究

據(jù)中研網(wǎng)報道，近三年來，受宏觀經(jīng)濟(jì)影響，我國啤酒行業(yè)銷量下滑，利潤空間幾乎為零，導(dǎo)致許多小型啤酒廠面臨虧損。因此，啤酒企業(yè)一方面需要根據(jù)消費者需求，制定個性化產(chǎn)品及銷售模式；另一方面，則需向百威啤酒學(xué)習(xí)，采用“資源-產(chǎn)品-再生資源”的資源循環(huán)再利用的模式，向內(nèi)部要效益。目前，部分啤酒企業(yè)已在水、啤酒瓶等方面進(jìn)行了循環(huán)再利用模式探索[1-2]，但對廢酵母的利用還不是很充分，大多是經(jīng)過簡單加工制成粗蛋白飼料，烘干作為飼料用，經(jīng)濟(jì)效益不高。甚至不加利用直接排放到河流湖泊中，造成環(huán)境污染以及資源的極大浪費。

啤酒酵母中含有豐富的蛋白質(zhì)、核酸、維生素及多種功能性生物活性物質(zhì)，如果能加以利用，不僅能減少對環(huán)境的污染，而且還能回收大量的

本文以啤酒廢酵母為原料，選用高壓勻漿法、異丙醇法、自溶法、高壓勻漿法+自溶法4種方法破碎酵母細(xì)胞壁，考察影響因素包括處理量、處理時間、破壁率。

啤酒廢酵母細(xì)胞；工業(yè)化破壁；SOD高附加值資源，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。然而，由于啤酒酵母細(xì)胞壁不易被破碎，從而限制其開發(fā)前景。因此，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的實驗研究，以期找到理想的破壁方法[3-10]。但上述研究多拘泥于實驗室階段。本研究通過對比啤酒酵母4種可規(guī)模化破壁方式在處理量、處理時間、成本方面的結(jié)果，探索適于啤酒酵母工業(yè)化破壁的技術(shù)參數(shù)，為啤酒企業(yè)采用“資源-產(chǎn)品-再生資源”的模式開發(fā)啤酒酵母發(fā)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

1 材料和設(shè)備

1.1 原料

啤酒酵母細(xì)胞（由四川工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院啤酒實訓(xùn)室提供）。

1.2 試劑

NaCl（AP）、磷酸氫二鈉（AP）、磷酸二氫鈉（AP）、三羥甲基氨基甲烷（Tris）、鹽酸（濃鹽酸）、考馬斯藍(lán)G250、異丙醇和牛血清蛋白，其他試劑均為分析純。

1.3 實驗儀器

高速冷凍離心機、恒溫水浴鍋、T6新悅-可見分光光度計、A電子天平。各型號燒杯、試管、量筒、帶毛塞試管、漏斗、移液槍、移液管和玻璃棒。

2 實驗方法

2.1 啤酒廢酵母的預(yù)處理

啤酒廢酵母——無菌水稀釋——過篩——離心洗滌——5%酒石酸脫苦——離心洗滌——過篩——離心洗滌——蒸餾水——離心洗滌——干凈酵母泥。

2.2 破壁方法

分別采用以下4種方法處理啤酒酵母細(xì)胞，然后對比上清液中蛋白含量。

1、高壓均質(zhì)破壁法

以pH6.6、0.05 mol/L 磷酸緩沖液為溶劑，料液比為1︰7，60 MPa

□ 余彩霞 李 勤 四川工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院

下處理20 min。4 000 r/min離心15 min，收集上清即為粗酶液。

表1 不同破壁方法處理量的比較表

表2 不同破壁方法的處理時間比較表

表3 不同破壁方法對酵母細(xì)胞破碎率的影響表

2、異丙醇法

將異丙醇、酵母細(xì)胞以9︰1比例浸提120 min，過濾后在65 ℃下用pH6.6、0.05 mol/L 磷酸緩沖液保溫120 min。4 000 r/min離心15 min，收集上清即為粗酶液。

3、自溶法

以pH6.6、0.05 mol/L 磷酸緩沖液為溶劑，料液比為1︰7，加入NaCl 制成濃度為1%鹽溶液，65 ℃水浴中處理12 h。4 000 r/min離心15 min，收集上清即為粗酶液。

4、高壓均質(zhì)法+自溶法

以pH6.6、0.05 mol/L 磷酸緩沖液為溶劑，料液比為1︰7，60 MPa下處理10 min，加入NaCl制成濃度為1%鹽溶液，65 ℃水浴中處理4 h。4 000 r/min離心15 min，收集上清即為粗酶液。

2.3 破壁率的測定方法

對比四種破壁方法后上清液中可溶性蛋白的含量，采用考馬斯亮藍(lán)比色法測定。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同破壁方法處理量的比較

由表1可知，4種破壁方式在處理量上相差不大，都可用于工業(yè)化生產(chǎn)。具體應(yīng)根據(jù)各單位設(shè)備的具體情況定。

3.2 不同破壁方法的處理時間比較

由表2可知，4種破壁處理時間中，以自溶法的破壁提取時間最長，為12 h；高壓均質(zhì)法的破壁提取時間最短，為20 min。

3.3 不同破壁方法對酵母細(xì)胞破碎率的影響

4種破壁方法破壁后，測定每克菌體中蛋白含量。由表3可知，上清液中蛋白含量最高的是高壓均質(zhì)法，為3.6 mg/g；自溶法破壁后上清中蛋白含量最少0.5 mg/g。4種方法的破壁效果為高壓均質(zhì)法＞高壓均質(zhì)法+自溶法＞異丙醇法＞自溶法。

4 結(jié)論

實驗結(jié)果表明，僅從細(xì)胞破碎率方面考慮，則可采取高壓均質(zhì)法。但在實際工業(yè)化生產(chǎn)中，考慮高壓均質(zhì)法細(xì)胞碎片過多、過小，不利于后續(xù)的分離純化。而異丙醇法則存在一定的安全隱患，一旦發(fā)生滲漏，高濃度蒸氣有麻醉性、刺激性，且易生成過氧化物，有低毒。因此，綜合考慮各方面因素，建議啤酒酵母工業(yè)化破壁方法采用高壓均質(zhì)法+自溶法，即以pH6.6、0.05 mol/L 磷酸緩沖液為溶劑，料液比為1︰7，60 MPa下處理10 min，加入NaCl制成濃度為 1%鹽溶液，65 ℃水浴中處理4 h。

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四川工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院課題（編號：09NC01）。

余彩霞（1973-），女，陜西華縣人，碩士研究生，副教授。研究方向：微生物發(fā)酵及蛋白質(zhì)的分離與提純。