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(guó)的啤酒總面積超過(guò)2300萬(wàn)噸，是世界上最重要的。在啤酒發(fā)酵過(guò)程中形成的啤酒發(fā)酵污泥達(dá)到40萬(wàn)噸。除了一些被遺棄的細(xì)菌，大多數(shù)垃圾不僅浪費(fèi)了資源，而且嚴(yán)重污染了環(huán)境。啤酒酵母細(xì)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(xì)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(jìn)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(yù)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(guó)內(nèi)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(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重,工藝步驟多,所得產(chǎn)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(chǔ)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(shí)現(xiàn)了酵母多糖和酵母浸膏生產(chǎn)的聯(lián)產(chǎn),并進(jìn)一步討論了這個(gè)領(lǐng)域的開(kāi)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(chǎng)提供;酵母粉:酵母泥經(jīng)低溫干燥后,粉碎制得;葡萄糖及甘露糖標(biāo)準(zhǔn)品:由SigmaCo.USA生產(chǎn);木瓜蛋白酶:由廣東汕建國(guó)際食品開(kāi)發(fā)有限公司提供。1.2可見(jiàn)光分光光度計(jì)高速離心機(jī),由UNIVERSAL320R德國(guó)Hettich公司生產(chǎn);721可見(jiàn)光分光光度計(jì),由上海奧普勒儀器有限公司生產(chǎn);S21-3磁力攪拌器,由上海司樂(lè)自動(dòng)化科技有限公司生產(chǎn)。1.3測(cè)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(jié)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(yīng)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(shè)計(jì)確定的條件處理相應(yīng)時(shí)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(duì)酵母濃度、自溶時(shí)間、加酶量、NaOH濃度4個(gè)重要工藝參數(shù)設(shè)計(jì)4因素3水平正交試驗(yàn),以確定自溶—酶—堿法的最佳工藝條件。正交試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1。1.3.2關(guān)于母豆性質(zhì)的分析多糖含量:采用苯酚—硫酸法。總氮:采用微量凱氏定氮法測(cè)定。水分含量:采用105℃干燥恒重法測(cè)定?；曳?馬福爐揮發(fā)恒重法測(cè)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(jié)果與分析2.1不同naoh濃度的自溶時(shí)間和時(shí)間對(duì)得率的影響按表1所述的試驗(yàn)條件對(duì)自溶—酶法—堿法工藝進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果見(jiàn)表2。由表2通過(guò)極差分析可知,酵母濃度對(duì)得率的影響最大,加酶量對(duì)得率的影響次之,NaOH濃度對(duì)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(shí)間對(duì)得率的影響最小。從提高生產(chǎn)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(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),其酵母多糖得率達(dá)12.25%,與其他文獻(xiàn)報(bào)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(duì)各成品得率及其多糖含量、總氮、水分、灰份含量進(jìn)行了測(cè)定,結(jié)果見(jiàn)表3。從得率來(lái)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(zhì)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(duì)蛋白質(zhì)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(cè)酵母多糖的純度,以標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖和甘露糖為對(duì)照,取成品進(jìn)行薄層色譜分析,結(jié)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(dá)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(jié)