啤酒廢酵母的綜合利用

啤酒廢酵母的綜合利用

根據(jù)數(shù)據(jù)，2001年中國(guó)的啤酒產(chǎn)量達(dá)到2200萬(wàn)噸，連續(xù)幾年達(dá)到世界第二人。隨著我國(guó)啤酒產(chǎn)量的連年增加,廢糟、廢酵母也相應(yīng)的增加,不僅浪費(fèi)資源,而且造成了環(huán)境的污染。各大啤酒企業(yè)把穩(wěn)定和擴(kuò)大產(chǎn)量,開發(fā)新產(chǎn)品作為生產(chǎn)的主要任務(wù)來(lái)抓。其實(shí)從另一個(gè)角度來(lái)看,解決產(chǎn)量與效益同步升級(jí)的困擾,可以從啤酒工業(yè)是典型的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)入手,將生物技術(shù)引入到其廢棄物的開發(fā)利用上,開發(fā)潛在的高附加值產(chǎn)品,從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本文主要對(duì)當(dāng)前啤酒廢酵母的綜合利用進(jìn)行探討,以求對(duì)大家有所啟發(fā)。在啤酒的生產(chǎn)過(guò)程中,每生產(chǎn)1000噸啤酒,就會(huì)產(chǎn)生大約1～1.5噸的剩余酵母,其中60%左右是主發(fā)酵酵母,這部分酵母質(zhì)量比較好,雜質(zhì)少,是酵母利用的主要部分;酵母含有豐富的蛋白質(zhì),以干物計(jì)其含量約為50%。這些蛋白質(zhì)由各種氨基酸組成,其成分見(jiàn)表1、表2。可見(jiàn)這些氨基酸絕大部分是人和動(dòng)物所必需的氨基酸,因此酵母不論為人類食品或是動(dòng)物飼料都是有價(jià)值的。酵母還含有豐富的B族維生素,其含量之多和全面被認(rèn)為是食品中獨(dú)一無(wú)二的。下面將從啤酒廢母酵母綜合利用技術(shù)入手,對(duì)目前可行的手段進(jìn)行介紹。1現(xiàn)在，使用的技術(shù)比較簡(jiǎn)單1.1酵母泥沙實(shí)際養(yǎng)醬油這是利用酵母中所含的多種營(yíng)養(yǎng)成分生產(chǎn)風(fēng)味獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)醬油,其工藝比較簡(jiǎn)單。每噸酵母泥(含水80%)可制成2.5～3.5噸醬油,其生產(chǎn)成本比傳統(tǒng)醬油成本降低一半。目前技術(shù)已經(jīng)成熟,在此不再詳細(xì)說(shuō)明。1.2廢啤酵母抽提物自溶法酵母精又名酵母抽提物,它是利用廢棄酵母采用酸法、堿法和自溶處理而得到的一種食品營(yíng)養(yǎng)添加劑。該產(chǎn)品富含蛋白質(zhì)、18種氨基酸,尤其以賴氨酸的含量最為豐富。而且它還含有豐富的B族維生素、礦物質(zhì)、核酸、有機(jī)酸和糖類,具有調(diào)味、強(qiáng)化營(yíng)養(yǎng)、抗衰老、抗氧化作用。目前國(guó)內(nèi)酵母抽提物的市場(chǎng)售價(jià)為2萬(wàn)元/噸,成本不過(guò)3000元。其工藝過(guò)程可以簡(jiǎn)述為:先將新鮮廢啤酵母,用100-80目的篩子過(guò)篩,然后加水并添加占酵母干重1%～5%的NaCl和純堿調(diào)節(jié)pH至8-9,充分?jǐn)嚢?離心分離并用水多次清洗。將得到的酵母泥做自溶處理,即使用6%(體積比)的酒精,在45℃～65℃的溫水下溶解,攪拌20-48h。在自溶結(jié)束后,將懸浮液在90℃～100℃溫度下,保溫30分鐘,滅酶。離心分離得濾液濾渣,將濾液于60℃減壓濃縮,可得糊狀物,如再經(jīng)干燥,則可得糊狀酵母抽提物。在國(guó)外抽提物被譽(yù)為第三代味精。1999年,酵母抽提物占世界鮮味劑銷量的37%,且以每年2%的速度增長(zhǎng)。酵母抽提物中含有Mailand反應(yīng)的天然香料,是制備肉類香精的天然基料,此外,由于其含有各種氨基酸、B族維生素,是一種優(yōu)良的微生物生長(zhǎng)培養(yǎng)基。已有啤酒廠家將此技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn),產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在生化培養(yǎng)、生物制藥領(lǐng)域,產(chǎn)品附加值很高。1.3可使用發(fā)酵啤酒糟我國(guó)是一個(gè)飼料缺乏大國(guó),尤其是高蛋白精飼料嚴(yán)重缺乏,每年花大量外匯從國(guó)外進(jìn)口魚粉和飼料酵母。國(guó)家的“九五計(jì)劃”中,將開發(fā)蛋白飼料添加劑作為重點(diǎn)布置,所以用啤酒廢母生產(chǎn)蛋白飼料一舉兩得。以啤酒糟為主要原料,采用曲霉和酵母混合發(fā)酵技術(shù),使微生物體內(nèi)的各種酶系協(xié)同作用。首先是曲霉將啤酒糟中禽畜不易消化吸收的成分轉(zhuǎn)化成單糖和各種氨基酸,然后酵母菌利用以上的糖類和氨基酸合成營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、適口性好的蛋白飼料。從而大幅度提高啤酒糟的蛋白質(zhì)含量,降低粗纖維含量,改善了啤酒糟的品質(zhì),增加了飼料的利用率和消化率。其粗蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46、63%(是未發(fā)酵啤酒糟的2倍),粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.72%(低于未發(fā)酵啤酒糟的1/2),還富含多種消化酶、維生素及鈣、磷。通過(guò)喂養(yǎng)試驗(yàn)證明,該飼料可以代替豆粕喂養(yǎng)生長(zhǎng)育肥豬,比豆粕對(duì)照組多盈利2.845元/頭。這種飼料不僅可用于牛、馬、羊等牲畜,還可用于豬和雞等畜禽,大大提高了啤酒糟的飼用價(jià)值,同時(shí)也可以減少環(huán)境污染。此工藝過(guò)程比較簡(jiǎn)單。一般有兩種方法。一是將酵母加熱攪拌處理后,滾筒干燥,即為粗蛋白飼料添加劑;其二是接種細(xì)菌于酸解的啤酒酵母纖維質(zhì)上發(fā)酵,使得酵母纖維轉(zhuǎn)化為細(xì)菌蛋白質(zhì)。生產(chǎn)出的產(chǎn)品可適用于各種營(yíng)養(yǎng)成分的增強(qiáng)。這兩種工藝投資少見(jiàn)效快,適合于中小啤酒廠。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品檔次較低,產(chǎn)品開發(fā)力度不夠。1.4酵母壁酶解法這是充分利用啤酒酵母營(yíng)養(yǎng)豐富的特點(diǎn),通過(guò)全酶工藝,將酵母壁酶解,除去異味,產(chǎn)品中含人體必需的8種氨基酸。日本扎幌啤酒公司將其制成“干燥啤酒酵母”可繼續(xù)深加工為高蛋白飲料、減肥食品、保健食品。2由于工藝過(guò)程復(fù)雜，產(chǎn)品附加特性的應(yīng)用2.1總rna提取啤酒酵母核苷酸含量較高,其中DNA為0.31%,RNA0.389%(干物質(zhì)計(jì)),RNA的堿基比是:腺嘌呤28.9:鳥嘌呤24.5:胞嘧淀21.2:尿嘧啶25.7。酵母體核糖核酸大多和蛋白質(zhì)結(jié)合成核蛋白,提取核酸首先要破壞酵母細(xì)胞壁,使核蛋白能從細(xì)胞壁中溶出。其一般流程為:啤酒酵母→一次壓濾洗滌→鹽處理→菌體分離→清液提取核糖核酸→抽濾→干燥→成品(RNA)二次壓濾的殘?jiān)?jīng)脫鹽洗滌后干燥可制成酵母干粉。隨著高科技生物工程的快速發(fā)展,RNA作為生物工程原料在醫(yī)藥食品保健、化妝品、農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域均顯示和發(fā)揮著重要和不容忽視的作用,產(chǎn)品附加值高。比如說(shuō)核酸降解物可作為促進(jìn)作物生長(zhǎng)、結(jié)果的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,選用啤酒廢酵母進(jìn)行RNA提取生產(chǎn)核苷酸類營(yíng)養(yǎng)型植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,研究結(jié)果表明,施用核酸降解后能增加龍眼雌花量,提高龍眼雌雄花比例,增加每穗座果數(shù),最后表現(xiàn)在單株產(chǎn)量上比CK增加了128.94%,此產(chǎn)品附加值高。另外,為了滿座市場(chǎng)牛乳乳母化的需要,需要在牛乳中補(bǔ)充除IMP和GMP以外的UMP、CMP、AMP成分。以求與母乳核苷酸成分相同。已知酵母自溶后,用熱水提出核酸在經(jīng)5-磷酸二酯酶解后,可分離得到UMP和CMP,此酶可從廢棄的麥芽根中提取,經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。整個(gè)工藝成本不是很高,但其產(chǎn)品可作為治療癌癥、病毒病輔助藥物,核酸和核苷類藥物具有擴(kuò)張末端血管,增加血紅蛋白的濃度,增加紅血球數(shù)、白血球數(shù),減輕浮腫和抗病毒等作用,是重要的醫(yī)藥原料,市場(chǎng)價(jià)值很高。2.2活性酵母的酶促進(jìn)磷酸化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為fdp利用啤酒酵母內(nèi)酶系生產(chǎn)FDP是目前醫(yī)藥工業(yè)中較新的技術(shù)。FDP是1,6二磷酸果糖的簡(jiǎn)稱。FDP臨床廣泛用于急性心肌梗塞、心肌缺血且有降低凝血和溶血作用,藥用價(jià)值極高,市場(chǎng)售價(jià)很高。其生產(chǎn)原理是利用單糖或蔗糖等和磷酸鹽為底物,經(jīng)啤酒酵母中的酶促進(jìn)磷酸化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為FDP。生產(chǎn)工藝可描述為以下過(guò)程:廢棄的啤酒酵母泥+生理鹽水(1:2～3)?→?1℃～2℃2～3)→1℃～2℃攪拌均勻→過(guò)篩(80目～100目)→沉降并除去上層清液→再用1℃～2℃生理鹽水重復(fù)洗滌兩次→緩沖溶液洗滌(pH=7)→離心分離→濕酵母細(xì)胞菌體400g→加入0.2%陽(yáng)離子活性劑4升→加入0.1磷酸鹽緩沖溶液(pH=7)中?→?????24℃保持15min→24℃保持15min離心分離→純凈菌體→加入發(fā)酵培養(yǎng)(葡萄糖+磷酸鹽)?→????發(fā)酵4h溫度保持30℃→發(fā)酵4h溫度保持30℃發(fā)酵液產(chǎn)品(FDP)75g/L→精制、超濾、真空干燥、濃縮脫色重結(jié)晶→白色粉末產(chǎn)品(FDP)其過(guò)程對(duì)葡萄糖和磷酸鹽的轉(zhuǎn)化率為41.1%和91.7%,可以工業(yè)化生產(chǎn)。2.3啤酒酵母糖的提取從啤酒廢酵母中提取SOD也是可行的方法。眾所周知SOD一般是從牲畜血液中提取,原料有限,其他生物法成本不過(guò)關(guān)。而啤酒酵母細(xì)胞恰恰含有較多的“SOD”,日本啤酒企業(yè)早年就從酵母廢棄物中提取所謂的“AB103”,其實(shí)就是SOD,而我國(guó)的啤酒企業(yè)從事此項(xiàng)研究的人員并不多,SOD潛在的生產(chǎn)來(lái)源被忽視。從啤酒酵母中提取SOD,目前的工藝是采用“異丙醇”提取啤酒酵母細(xì)胞內(nèi)的“SOD”,用易得的丙酮二次分級(jí)沉淀純化SOD,使SOD酶比活達(dá)(3048μ/mg),利用啤酒酵母在提取SOD前需經(jīng)洗滌復(fù)壯,其活性測(cè)定采用的微量磷苯三酚自氧化法。提取后的酵母殘?jiān)?jīng)干燥后可以作為飼料的蛋白質(zhì)來(lái)源。具體做法是酵母復(fù)壯后,按每克酵母濕細(xì)胞加入109ml異丙醇,浸泡120min,抽濾除去溶劑,加入3倍體積50mmol/L磷酸鉀緩沖液(pH7.0),攪拌120min,離心除去菌體,即得SOD粗提液。然后用2mol/LHCl調(diào)節(jié)SOD粗提液pH至5.0,加入丙酮,攪拌均勻后,離心(5000r/min)除去沉淀雜蛋白。將上清液調(diào)pH到4.0,繼續(xù)加入丙酮(丙酮二次沉淀),離心收集沉淀便得SOD純化產(chǎn)品。另有報(bào)道用啤酒廢酵母殘?jiān)苽鋲A不溶性葡聚糖。酵母葡聚糖由于在人的消化器官中難以消化,可以作為非卡路里食品添加劑,提供脂肪樣口感;由于具有高持水能力,可用于香腸等肉制品工業(yè)中作為持水持油劑;還可作為膳纖維來(lái)發(fā)揮作用。酵母葡聚糖作為一種功能因子,還具有獨(dú)特生物活性。3啤酒副產(chǎn)物再利用工程的展望綜上是目前一些國(guó)內(nèi)外啤酒企業(yè)通過(guò)處理廢料,而增加經(jīng)濟(jì)效益的方法。近年來(lái),針對(duì)啤酒副產(chǎn)物的處理與利用,國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了眾多卓有成效的探索與嘗試,為合理地利用這一資源。變廢為寶,提供了較多可供監(jiān)的途徑。a.21世紀(jì)是資源與環(huán)境的時(shí)代,合理利用資源、保護(hù)環(huán)境是擺在人們面前的一項(xiàng)嚴(yán)肅而又艱巨的任務(wù),啤酒生產(chǎn)副產(chǎn)物產(chǎn)率較高,對(duì)其實(shí)施有效的處理與再利用可大大降低企業(yè)的生產(chǎn)成本,同時(shí)還能減輕啤酒廢棄物對(duì)環(huán)境污染。b.為適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的需要,啤酒副產(chǎn)物的處理與利用技術(shù)應(yīng)兼顧企業(yè)和社會(huì)的經(jīng)濟(jì)承受能力;投資大、投資回收期過(guò)長(zhǎng)的技術(shù)將失去其實(shí)際的推廣價(jià)值。因此,務(wù)必進(jìn)一步挖掘市場(chǎng)潛力,走深層開發(fā)利用的道路,并提高產(chǎn)品的科技含量,努力開發(fā)深層提