利用啤酒廢酵母制備風(fēng)味酵母提取物及多糖的方法
【專利摘要】本發(fā)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(fēng)味酵母提取物及多糖的方法。本發(fā)明采用天然物質(zhì)殼聚糖加速酵母細(xì)胞自溶，高壓勻質(zhì)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(duì)環(huán)境的污染；充分利用啤酒廢酵母資源，同時(shí)得到3種多糖制品和風(fēng)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(chǎn)出活性更高的葡聚糖，而且，避免了有機(jī)溶劑的污染，實(shí)現(xiàn)了資源利用與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合，開創(chuàng)了污染少、效益高的生產(chǎn)模式；對(duì)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(jìn)行純化，制得的葡聚糖純度高、含量高且具有良好生物學(xué)活性。
【專利說明】利用啤酒廢酵母制備風(fēng)味酵母提取物及多糖的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)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(fēng)味酵母提取物及多糖的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]啤酒廢酵母是啤酒工業(yè)的副產(chǎn)物，在啤酒生產(chǎn)過程中，經(jīng)主發(fā)酵和后發(fā)酵的釀造工藝后大量產(chǎn)生。我國現(xiàn)有啤酒企業(yè)500多家，年產(chǎn)啤酒4200多萬噸，每年產(chǎn)生啤酒廢酵母60-90萬噸。啤酒廢酵母的產(chǎn)生對(duì)于整個(gè)生態(tài)環(huán)境具有重要的影響，因此，如能對(duì)啤酒廢酵母加以綜合利用，則可以較大限度地減輕環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)平衡，以便較快地實(shí)現(xiàn)綠色啤酒工業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。
[0003]首先，啤酒廢酵母中含有豐富的蛋白質(zhì)、核酸、維生素、礦物質(zhì)、多糖等，其細(xì)胞壁從外向內(nèi)分層，分別為甘露聚糖、蛋白質(zhì)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(jī)體內(nèi)起著重要的生理活性功能:1、促進(jìn)胃腸道蠕動(dòng)，清除有害物質(zhì)；2、促進(jìn)腸道內(nèi)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?；?、提高巨噬細(xì)胞的活性，增強(qiáng)細(xì)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(nèi)除了作為結(jié)構(gòu)成分，提供能量以外，還對(duì)多種生物活性物質(zhì)具有優(yōu)異的保護(hù)作用。
[0005]第三，啤酒廢酵母經(jīng)自溶后產(chǎn)生的酵母抽提物是一種優(yōu)良的天然調(diào)味料，添加到各類食品中能很好的改善產(chǎn)品風(fēng)味，提高產(chǎn)品品質(zhì)。目前，生產(chǎn)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(chǎn)的酵母抽提物蛋白質(zhì)分解率高、游離氨基酸含量高、風(fēng)味好、成本較低，但呈味核苷酸含量低，而且，其裂解產(chǎn)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(tǒng)工藝中，一般會(huì)加入無機(jī)鹽(如氯化鈉或一些非極性的有機(jī)溶劑)加速裂解，但在自溶后的上清液中進(jìn)行酵母粉的提取時(shí)，會(huì)引入脫鹽或去毒等復(fù)雜的工序。此外，一些工藝中采用酶解法加速自溶，但由于價(jià)格昂貴，只能局限于實(shí)驗(yàn)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(tǒng)工藝中的熱酸堿法會(huì)導(dǎo)致葡聚糖鏈在一定程度上的降解，這不僅降低了產(chǎn)量而且削弱了葡聚糖的生物學(xué)功倉泛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于，提供一種利用啤酒廢酵母泥制備風(fēng)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(shù)問題。
[0008]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種利用啤酒廢酵母制備風(fēng)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(jīng)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(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)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(xì)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(diào)至2.5-7.5，并在30°C -54°C的溫度條件下攪拌10-20小時(shí)；自動(dòng)裂解后的酵母懸浮液按照4000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)20分鐘；產(chǎn)生的上清液過分子量為5000的超濾膜除去大分子物質(zhì)；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(jīng)噴霧干燥后，制得風(fēng)味酵母提取物；
[0012]3、收集步驟2產(chǎn)生的沉淀物，即酵母細(xì)胞壁，將其懸浮于蒸餾水中，然后，通過高壓勻質(zhì)儀進(jìn)行勻質(zhì)處理；采用氫氧化鈉溶液將經(jīng)勻質(zhì)處理的懸浮液的PH值調(diào)至7.0 ;攪拌并加熱懸浮液至125°C，5小時(shí)后，冷卻至45 °C，再用蒸餾水稀釋，并按照4000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移至新的容器中，攪拌并加入乙醇，直到含水量達(dá)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(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收乙醇；經(jīng)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(jīng)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(diào)PH值調(diào)至10.5 ;持續(xù)攪拌，并在時(shí)間點(diǎn)為O、1.5小時(shí)、3小時(shí)分別加入Savinase蛋白酶，每次加入量為7.5ml ;持續(xù)作用5小時(shí)后，用醋酸中和，并按照4000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收乙醇；經(jīng)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(jīng)DEAE-S印hacel柱層析處理除去殘留的蛋白質(zhì)，包含有(6-葡聚糖的沒有結(jié)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(duì)葡聚糖樣品進(jìn)行純化，包含有3 -葡聚糖的沒有結(jié)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(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)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(dá)到廢棄物最大資源化，對(duì)于減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染具有重要意義，同時(shí)，本發(fā)明所述的啤酒廢酵母的綜合利用也顯示出良好的市場(chǎng)前景和經(jīng)濟(jì)效益。具體地說，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]1、采用天然物質(zhì)殼聚糖加速酵母細(xì)胞自溶，高壓勻質(zhì)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(duì)環(huán)境的污染；
[0016]2、充分利用啤酒廢酵母資源，同時(shí)得到3種多糖制品和風(fēng)味酵母提取物，做到了資源的最大化利用；
[0017]3、與傳統(tǒng)的熱酸堿方法相比，本發(fā)明的多糖提取工藝能夠生產(chǎn)出活性更高的葡聚糖，而且，避免了有機(jī)溶劑的污染，實(shí)現(xiàn)了資源利用與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合，開創(chuàng)了污染少、效益高的生產(chǎn)模式； [0018]4、對(duì)(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(jìn)行純化，制得的葡聚糖純度高、含量高且具有良好生物學(xué)活性。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下參考【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0020]本發(fā)明所述利用啤酒廢酵母制備風(fēng)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(jīng)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(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)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(fēng)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(xì)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(diào)至2.5-7.5，并在30°C -54°C的溫度條件下攪拌10-20小時(shí)；自動(dòng)裂解后的酵母懸浮液按照4000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)20分鐘；產(chǎn)生的上清液過分子量為5000的超濾膜除去大分子物質(zhì)；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(jīng)噴霧干燥后，制得風(fēng)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(shù)分鐘，按原料與水按1:9加水，在5°C下浸提24小時(shí)，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(chǎn)生的沉淀物，即酵母細(xì)胞壁，將其懸浮于蒸餾水中，然后，通過高壓勻質(zhì)儀進(jìn)行勻質(zhì)處理；采用氫氧化鈉溶液將經(jīng)勻質(zhì)處理的懸浮液的PH值調(diào)至7.0 ;攪拌并加熱懸浮液至125°C，5小時(shí)后，冷卻至45 °C，再用蒸餾水稀釋，并按照4000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移至新的容器中，攪拌并加入乙醇，直到含水量達(dá)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(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收乙醇；經(jīng)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(jīng)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(diào)PH值調(diào)至10.5 ;持續(xù)攪拌，并在時(shí)間點(diǎn)為O、1.5小時(shí)、3小時(shí)分別加入Savinase蛋白酶，每次加入量為7.5ml ;持續(xù)作用5小時(shí)后，用醋酸中和，并按照4000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收乙醇；經(jīng)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(jīng)DEAE-S印hacel柱層析處理除去殘留的蛋白質(zhì)，包含有(6-葡聚糖的沒有結(jié)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(duì)葡聚糖樣品進(jìn)行純化(伴刀豆親和層析，除去能夠和伴刀豆A結(jié)合的甘露聚糖和甘露蛋白，進(jìn)一步提高葡聚糖樣品純度)，包含有3 -葡聚糖的沒有結(jié)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(duì)溫和的酶解法，而且，不使用極端pH，可以避免對(duì)葡聚糖生物學(xué)功能產(chǎn)生影響，不但簡(jiǎn)單快速、容易大規(guī)模生產(chǎn)而且提取后廢液不含酸堿，對(duì)環(huán)境污染小，相對(duì)于傳統(tǒng)的酸堿法更加環(huán)保。此外，為了提高(6-葡聚糖的純度，對(duì)(6-葡聚糖的粗提物依次利用陰離子 交換和親和層析進(jìn)行了進(jìn)一步純化，從而能夠得到高純度、高含量且具有良好生物學(xué)活性的葡聚糖。
【權(quán)利要求】
1.一種利用啤酒廢酵母制備風(fēng)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(jīng)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(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)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(xì)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(diào)至2.5-7.5，并在30°C -54°C的溫度條件下攪拌10-20小時(shí)；自動(dòng)裂解后的酵母懸浮液按照4000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)20分鐘；產(chǎn)生的上清液過分子量為5000的超濾膜除去大分子物質(zhì)；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(jīng)噴霧干燥后，制得風(fēng)味酵母提取物； (3)收集步驟(2)產(chǎn)生的沉淀物，即酵母細(xì)胞壁，將其懸浮于蒸餾水中，然后，通過高壓勻質(zhì)儀進(jìn)行勻質(zhì)處理；采用氫氧化鈉溶液將經(jīng)勻質(zhì)處理的懸浮液的PH值調(diào)至7.0 ;攪拌并加熱懸浮液至125°C，5小時(shí)后，冷卻至45 °C，再用蒸餾水稀釋，并按照4000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移至新的容器中，攪拌并加入乙醇，直到含水量達(dá)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(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收乙醇；經(jīng)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(jīng)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(diào)PH值調(diào)至10.5 ;持續(xù)攪拌，并在時(shí)間點(diǎn)為O、1.5小時(shí)、3小時(shí)分別加入Savinase蛋白酶，每次加入量為7.5ml ;持續(xù)作用5小時(shí)后，用醋酸中和，并按照4000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收乙醇；經(jīng)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(jīng)DEAE-S印hacel柱層析處理除去殘留的蛋白質(zhì)，包含有(6-葡聚糖的沒有結(jié)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(duì)葡聚糖樣品進(jìn)行純化，包含有3 -葡聚糖的沒有結(jié)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(hào)】C08B37/02GK103750258SQ201410028092
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】王宜磊, 張海麗, 張明 申請(qǐng)人:王宜磊