利用啤酒廢酵母制備風味酵母提取物及多糖的方法
【專利摘要】本發明涉及啤酒廢酵母的再利用工藝，具體地說，涉及一種利用啤酒廢酵母制備風味酵母提取物及多糖的方法。本發明采用天然物質殼聚糖加速酵母細胞自溶，高壓勻質破壁使酵母多糖得率高、活性好，且省去了脫鹽和去毒等繁雜的步驟，有效避免了對環境的污染；充分利用啤酒廢酵母資源，同時得到3種多糖制品和風味酵母提取物，做到了資源的最大化利用；多糖提取工藝能夠生產出活性更高的葡聚糖，而且，避免了有機溶劑的污染，實現了資源利用與環境保護相結合，開創了污染少、效益高的生產模式；對β-葡聚糖的粗提物依次利用陰離子交換和伴刀豆親和層析進行純化，制得的葡聚糖純度高、含量高且具有良好生物學活性。
【專利說明】利用啤酒廢酵母制備風味酵母提取物及多糖的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及啤酒廢酵母的再利用工藝，具體地說，涉及一種利用啤酒廢酵母制備風味酵母提取物及多糖的方法。
【背景技術】
[0002]啤酒廢酵母是啤酒工業的副產物，在啤酒生產過程中，經主發酵和后發酵的釀造工藝后大量產生。我國現有啤酒企業500多家，年產啤酒4200多萬噸，每年產生啤酒廢酵母60-90萬噸。啤酒廢酵母的產生對于整個生態環境具有重要的影響，因此，如能對啤酒廢酵母加以綜合利用，則可以較大限度地減輕環境污染，保護生態平衡，以便較快地實現綠色啤酒工業發展的目標。
[0003]首先，啤酒廢酵母中含有豐富的蛋白質、核酸、維生素、礦物質、多糖等，其細胞壁從外向內分層，分別為甘露聚糖、蛋白質和葡聚糖。甘露聚糖和葡聚糖作為難以被人體消化的膳食纖維在機體內起著重要的生理活性功能:1、促進胃腸道蠕動，清除有害物質；2、促進腸道內有益菌的生長和繁殖；3、抑制血清膽固醇的升高并使其代謝正常化；4、提高巨噬細胞的活性，增強細胞免疫力。
[0004]其次，啤酒廢酵母中還含約大量的海藻糖，海藻糖在生物體內除了作為結構成分，提供能量以外，還對多種生物活性物質具有優異的保護作用。
[0005]第三，啤酒廢酵母經自溶后產生的酵母抽提物是一種優良的天然調味料，添加到各類食品中能很好的改善產品風味，提高產品品質。目前，生產酵母抽提物的方法主要有:自溶法、酶分解法和酸分解法等。利用自溶法生產的酵母抽提物蛋白質分解率高、游離氨基酸含量高、風味好、成本較低，但呈味核苷酸含量低，而且，其裂解產物往往固液分離比較困難，還易引起其它微生物的污染。在傳統工藝中，一般會加入無機鹽(如氯化鈉或一些非極性的有機溶劑)加速裂解，但在自溶后的上清液中進行酵母粉的提取時，會引入脫鹽或去毒等復雜的工序。此外，一些工藝中采用酶解法加速自溶，但由于價格昂貴，只能局限于實驗室分析。
[0006]第四，(6-葡聚糖是從啤酒廢酵母自溶后的沉淀中提取的，傳統工藝中的熱酸堿法會導致葡聚糖鏈在一定程度上的降解，這不僅降低了產量而且削弱了葡聚糖的生物學功倉泛。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于，提供一種利用啤酒廢酵母泥制備風味酵母提取物、海藻糖、甘露聚糖及P -葡聚糖的方法，以解決上述的技術問題。
[0008]本發明是通過以下技術方案來實現的:
[0009]一種利用啤酒廢酵母制備風味酵母提取物及多糖的方法，其特征在于:包括如下步驟:
[0010]1、漿狀的啤酒廢酵母加水稀釋，經80目篩粗濾2次，得酵母懸浮液；向酵母懸浮液中加濃度為5%的酒石酸脫苦，30分鐘后，按照3500轉/分的轉速進行離心旋轉15分鐘，棄掉上清液，得純化的啤酒廢酵母；
[0011]2、向純化的啤酒廢酵母中加純水懸浮酵母細胞，純化的啤酒廢酵母:純水=1:2 ；向酵母懸浮液中加入溶有殼聚糖的醋酸溶液和5’-磷酸二酯酶粗酶液，pH值調至2.5-7.5，并在30°C -54°C的溫度條件下攪拌10-20小時；自動裂解后的酵母懸浮液按照4000轉/分的轉速進行離心旋轉20分鐘；產生的上清液過分子量為5000的超濾膜除去大分子物質；超濾濾過液再過分子量為200-300的納濾膜，納濾濃縮液在溫度為70°C，濃度為30%的乙醇溶液中抽提20分鐘，干燥后，制得海藻糖；超濾濃縮液和納濾濾過液經噴霧干燥后，制得風味酵母提取物；
[0012]3、收集步驟2產生的沉淀物，即酵母細胞壁，將其懸浮于蒸餾水中，然后，通過高壓勻質儀進行勻質處理；采用氫氧化鈉溶液將經勻質處理的懸浮液的PH值調至7.0 ;攪拌并加熱懸浮液至125°C，5小時后，冷卻至45 °C，再用蒸餾水稀釋，并按照4000轉/分的轉速進行離心旋轉10分鐘；得到的一次沉淀物用蒸餾水洗滌2次，備用；上清液轉移至新的容器中，攪拌并加入乙醇，直到含水量達到30%，攪拌混合均勻后，置于5°C的條件下過夜；次日過濾，得到的二次沉淀物用濃度為70%的乙醇洗滌2次，并用旋轉蒸發儀回收乙醇；經洗滌并回收乙醇的二次沉淀物在70°C的條件下真空干燥，制得無色無定型粉末，即為粗甘露聚糖；粗甘露聚糖通過Sephsdex G_75層析柱提純,制得精甘露聚糖；
[0013]4、將步驟3中經洗滌的一次沉淀物懸浮于蒸餾水中，總體積至10L，加熱至45°C，并用氫氧化鈉溶液調PH值調至10.5 ;持續攪拌，并在時間點為O、1.5小時、3小時分別加入Savinase蛋白酶，每次加入量為7.5ml ;持續作用5小時后，用醋酸中和，并按照4000轉/分的轉速進行離心旋轉10分鐘；得到的三次沉淀物用蒸餾水洗滌2次，再用乙醇洗滌3次，并用旋轉蒸發儀回收乙醇；經洗滌并回收乙醇的三次沉淀物在70°C的條件下真空干燥，制得淺黃色粉末；取40毫克淺黃色粉末，使其溶解于175微升蒸餾水中，經DEAE-S印hacel柱層析處理除去殘留的蛋白質，包含有(6-葡聚糖的沒有結合的部分用緩沖液洗脫后收集，得到葡聚糖樣品；為除去葡聚糖樣品中殘留的甘露聚糖，用伴刀豆球蛋白A-瓊脂糖凝膠柱對葡聚糖樣品進行純化，包含有3 -葡聚糖的沒有結合的部分用緩沖液洗脫后收集，用雙蒸水透析后，冷凍干燥制得高純度的3 -葡聚糖。
[0014]有益效果:與現有技術相比，本發明提供了一種高效的啤酒廢酵母綜合利用方法，可提高啤酒廢酵母的利用率，達到廢棄物最大資源化，對于減少資源浪費和環境污染具有重要意義，同時，本發明所述的啤酒廢酵母的綜合利用也顯示出良好的市場前景和經濟效益。具體地說，本發明具有以下優點:
[0015]1、采用天然物質殼聚糖加速酵母細胞自溶，高壓勻質破壁使酵母多糖得率高、活性好，且省去了脫鹽和去毒等繁雜的步驟，有效避免了對環境的污染；
[0016]2、充分利用啤酒廢酵母資源，同時得到3種多糖制品和風味酵母提取物，做到了資源的最大化利用；
[0017]3、與傳統的熱酸堿方法相比，本發明的多糖提取工藝能夠生產出活性更高的葡聚糖，而且，避免了有機溶劑的污染，實現了資源利用與環境保護相結合，開創了污染少、效益高的生產模式； [0018]4、對(6-葡聚糖的粗提物依次利用陰離子交換和伴刀豆親和層析進行純化，制得的葡聚糖純度高、含量高且具有良好生物學活性。
【具體實施方式】
[0019]以下參考【具體實施方式】，對本發明做進一步的說明。
[0020]本發明所述利用啤酒廢酵母制備風味酵母提取物及多糖的方法，包括如下步驟:
[0021]1、純化啤酒廢酵母
[0022]漿狀的啤酒廢酵母加水稀釋，經80目篩粗濾2次，得酵母懸浮液；向酵母懸浮液中加濃度為5%的酒石酸脫苦，30分鐘后，按照3500轉/分的轉速進行離心旋轉15分鐘，棄掉上清液，得純化的啤酒廢酵母。
[0023]2、制備海藻糖和風味酵母提取物
[0024]向純化的啤酒廢酵母中加純水懸浮酵母細胞，純化的啤酒廢酵母:純水=1:2 ;向酵母懸浮液中加入溶有殼聚糖的醋酸溶液和5’ -磷酸二酯酶粗酶液，pH值調至2.5-7.5，并在30°C -54°C的溫度條件下攪拌10-20小時；自動裂解后的酵母懸浮液按照4000轉/分的轉速進行離心旋轉20分鐘；產生的上清液過分子量為5000的超濾膜除去大分子物質；超濾濾過液再過分子量為200-300的納濾膜，納濾濃縮液在溫度為70°C，濃度為30%的乙醇溶液中抽提20分鐘， 干燥后，制得海藻糖；超濾濃縮液和納濾濾過液經噴霧干燥后，制得風味酵母提取物；
[0025]在步驟2中，所述殼聚糖的用量為啤酒廢酵母的0.05%-2% ;所述5’ -磷酸二酯酶粗酶液制備方法是:稱取一定量的新鮮麥芽根，加少許石英砂、少量水研磨數分鐘，按原料與水按1:9加水，在5°C下浸提24小時，過濾得5’ -磷酸二酯酶粗酶液。
[0026]3、制備精甘露聚糖
[0027]收集步驟2產生的沉淀物，即酵母細胞壁，將其懸浮于蒸餾水中，然后，通過高壓勻質儀進行勻質處理；采用氫氧化鈉溶液將經勻質處理的懸浮液的PH值調至7.0 ;攪拌并加熱懸浮液至125°C，5小時后，冷卻至45 °C，再用蒸餾水稀釋，并按照4000轉/分的轉速進行離心旋轉10分鐘；得到的一次沉淀物用蒸餾水洗滌2次，備用；上清液轉移至新的容器中，攪拌并加入乙醇，直到含水量達到30%，攪拌混合均勻后，置于5°C的條件下過夜；次日過濾，得到的二次沉淀物用濃度為70%的乙醇洗滌2次，并用旋轉蒸發儀回收乙醇；經洗滌并回收乙醇的二次沉淀物在70°C的條件下真空干燥，制得無色無定型粉末，即為粗甘露聚糖；粗甘露聚糖通過Sephsdex G_75層析柱提純,制得精甘露聚糖。
[0028]4、制備高純度的P -葡聚糖
[0029]將步驟3中經洗滌的一次沉淀物懸浮于蒸餾水中，總體積至10L，加熱至45°C，并用氫氧化鈉溶液調PH值調至10.5 ;持續攪拌，并在時間點為O、1.5小時、3小時分別加入Savinase蛋白酶，每次加入量為7.5ml ;持續作用5小時后，用醋酸中和，并按照4000轉/分的轉速進行離心旋轉10分鐘；得到的三次沉淀物用蒸餾水洗滌2次，再用乙醇洗滌3次，并用旋轉蒸發儀回收乙醇；經洗滌并回收乙醇的三次沉淀物在70°C的條件下真空干燥，制得淺黃色粉末；取40毫克淺黃色粉末，使其溶解于175微升蒸餾水中，經DEAE-S印hacel柱層析處理除去殘留的蛋白質，包含有(6-葡聚糖的沒有結合的部分用緩沖液洗脫后收集，得到葡聚糖樣品；為除去葡聚糖樣品中殘留的甘露聚糖，用伴刀豆球蛋白A-瓊脂糖凝膠柱對葡聚糖樣品進行純化(伴刀豆親和層析，除去能夠和伴刀豆A結合的甘露聚糖和甘露蛋白，進一步提高葡聚糖樣品純度)，包含有3 -葡聚糖的沒有結合的部分用緩沖液洗脫后收集，用雙蒸水透析后，冷凍干燥制得高純度的3 -葡聚糖。
[0030]步驟4中，采用相對溫和的酶解法，而且，不使用極端pH，可以避免對葡聚糖生物學功能產生影響，不但簡單快速、容易大規模生產而且提取后廢液不含酸堿，對環境污染小，相對于傳統的酸堿法更加環保。此外，為了提高(6-葡聚糖的純度，對(6-葡聚糖的粗提物依次利用陰離子 交換和親和層析進行了進一步純化，從而能夠得到高純度、高含量且具有良好生物學活性的葡聚糖。
【權利要求】
1.一種利用啤酒廢酵母制備風味酵母提取物及多糖的方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)漿狀的啤酒廢酵母加水稀釋，經80目篩粗濾2次，得酵母懸浮液；向酵母懸浮液中加濃度為5%的酒石酸脫苦，30分鐘后，按照3500轉/分的轉速進行離心旋轉15分鐘，棄掉上清液，得純化的啤酒廢酵母； (2)向純化的啤酒廢酵母中加純水懸浮酵母細胞,純化的啤酒廢酵母:純水=1:2 ;向酵母懸浮液中加入溶有殼聚糖的醋酸溶液和5’ -磷酸二酯酶粗酶液，pH值調至2.5-7.5，并在30°C -54°C的溫度條件下攪拌10-20小時；自動裂解后的酵母懸浮液按照4000轉/分的轉速進行離心旋轉20分鐘；產生的上清液過分子量為5000的超濾膜除去大分子物質；超濾濾過液再過分子量為200-300的納濾膜，納濾濃縮液在溫度為70V，濃度為30%的乙醇溶液中抽提20分鐘，干燥后，制得海藻糖；超濾濃縮液和納濾濾過液經噴霧干燥后，制得風味酵母提取物； (3)收集步驟(2)產生的沉淀物，即酵母細胞壁，將其懸浮于蒸餾水中，然后，通過高壓勻質儀進行勻質處理；采用氫氧化鈉溶液將經勻質處理的懸浮液的PH值調至7.0 ;攪拌并加熱懸浮液至125°C，5小時后，冷卻至45 °C，再用蒸餾水稀釋，并按照4000轉/分的轉速進行離心旋轉10分鐘；得到的一次沉淀物用蒸餾水洗滌2次，備用；上清液轉移至新的容器中，攪拌并加入乙醇，直到含水量達到30%，攪拌混合均勻后，置于5°C的條件下過夜；次日過濾，得到的二次沉淀物用濃度為70%的乙醇洗滌2次，并用旋轉蒸發儀回收乙醇；經洗滌并回收乙醇的二次沉淀物在70°C的條件下真空干燥，制得無色無定型粉末，即為粗甘露聚糖；粗甘露聚糖通過Sephsdex G_75層析柱提純,制得精甘露聚糖； (4)將步驟(3)中經洗滌的一次沉淀物懸浮于蒸餾水中，總體積至10L，加熱至45°C，并用氫氧化鈉溶液調PH值調至10.5 ;持續攪拌，并在時間點為O、1.5小時、3小時分別加入Savinase蛋白酶，每次加入量為7.5ml ;持續作用5小時后，用醋酸中和，并按照4000轉/分的轉速進行離心旋轉10分鐘；得到的三次沉淀物用蒸餾水洗滌2次，再用乙醇洗滌3次，并用旋轉蒸發儀回收乙醇；經洗滌并回收乙醇的三次沉淀物在70°C的條件下真空干燥，制得淺黃色粉末；取40毫克淺黃色粉末，使其溶解于175微升蒸餾水中，經DEAE-S印hacel柱層析處理除去殘留的蛋白質，包含有(6-葡聚糖的沒有結合的部分用緩沖液洗脫后收集，得到葡聚糖樣品；為除去葡聚糖樣品中殘留的甘露聚糖，用伴刀豆球蛋白A-瓊脂糖凝膠柱對葡聚糖樣品進行純化，包含有3 -葡聚糖的沒有結合的部分用緩沖液洗脫后收集，用雙蒸水透析后，冷凍干燥制得高純度的3 -葡聚糖。
【文檔編號】C08B37/02GK103750258SQ201410028092
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月22日 優先權日:2014年1月22日
【發明者】王宜磊, 張海麗, 張明 申請人:王宜磊