啤酒废酵母的综合利用

啤酒废酵母的综合利用

根据数据，2001年中国的啤酒产量达到2200万吨，连续几年达到世界第二人。随着我国啤酒产量的连年增加,废糟、废酵母也相应的增加,不仅浪费资源,而且造成了环境的污染。各大啤酒企业把稳定和扩大产量,开发新产品作为生产的主要任务来抓。其实从另一个角度来看,解决产量与效益同步升级的困扰,可以从啤酒工业是典型的生物技术产业入手,将生物技术引入到其废弃物的开发利用上,开发潜在的高附加值产品,从而提高企业的经济效益。本文主要对当前啤酒废酵母的综合利用进行探讨,以求对大家有所启发。在啤酒的生产过程中,每生产1000吨啤酒,就会产生大约1～1.5吨的剩余酵母,其中60%左右是主发酵酵母,这部分酵母质量比较好,杂质少,是酵母利用的主要部分;酵母含有丰富的蛋白质,以干物计其含量约为50%。这些蛋白质由各种氨基酸组成,其成分见表1、表2。可见这些氨基酸绝大部分是人和动物所必需的氨基酸,因此酵母不论为人类食品或是动物饲料都是有价值的。酵母还含有丰富的B族维生素,其含量之多和全面被认为是食品中独一无二的。下面将从啤酒废母酵母综合利用技术入手,对目前可行的手段进行介绍。1现在，使用的技术比较简单1.1酵母泥沙实际养酱油这是利用酵母中所含的多种营养成分生产风味独特的营养酱油,其工艺比较简单。每吨酵母泥(含水80%)可制成2.5～3.5吨酱油,其生产成本比传统酱油成本降低一半。目前技术已经成熟,在此不再详细说明。1.2废啤酵母抽提物自溶法酵母精又名酵母抽提物,它是利用废弃酵母采用酸法、碱法和自溶处理而得到的一种食品营养添加剂。该产品富含蛋白质、18种氨基酸,尤其以赖氨酸的含量最为丰富。而且它还含有丰富的B族维生素、矿物质、核酸、有机酸和糖类,具有调味、强化营养、抗衰老、抗氧化作用。目前国内酵母抽提物的市场售价为2万元/吨,成本不过3000元。其工艺过程可以简述为:先将新鲜废啤酵母,用100-80目的筛子过筛,然后加水并添加占酵母干重1%～5%的NaCl和纯碱调节pH至8-9,充分搅拌,离心分离并用水多次清洗。将得到的酵母泥做自溶处理,即使用6%(体积比)的酒精,在45℃～65℃的温水下溶解,搅拌20-48h。在自溶结束后,将悬浮液在90℃～100℃温度下,保温30分钟,灭酶。离心分离得滤液滤渣,将滤液于60℃减压浓缩,可得糊状物,如再经干燥,则可得糊状酵母抽提物。在国外抽提物被誉为第三代味精。1999年,酵母抽提物占世界鲜味剂销量的37%,且以每年2%的速度增长。酵母抽提物中含有Mailand反应的天然香料,是制备肉类香精的天然基料,此外,由于其含有各种氨基酸、B族维生素,是一种优良的微生物生长培养基。已有啤酒厂家将此技术应用到生产,产品广泛应用在生化培养、生物制药领域,产品附加值很高。1.3可使用发酵啤酒糟我国是一个饲料缺乏大国,尤其是高蛋白精饲料严重缺乏,每年花大量外汇从国外进口鱼粉和饲料酵母。国家的“九五计划”中,将开发蛋白饲料添加剂作为重点布置,所以用啤酒废母生产蛋白饲料一举两得。以啤酒糟为主要原料,采用曲霉和酵母混合发酵技术,使微生物体内的各种酶系协同作用。首先是曲霉将啤酒糟中禽畜不易消化吸收的成分转化成单糖和各种氨基酸,然后酵母菌利用以上的糖类和氨基酸合成营养价值高、适口性好的蛋白饲料。从而大幅度提高啤酒糟的蛋白质含量,降低粗纤维含量,改善了啤酒糟的品质,增加了饲料的利用率和消化率。其粗蛋白的质量分数为46、63%(是未发酵啤酒糟的2倍),粗纤维质量分数为8.72%(低于未发酵啤酒糟的1/2),还富含多种消化酶、维生素及钙、磷。通过喂养试验证明,该饲料可以代替豆粕喂养生长育肥猪,比豆粕对照组多盈利2.845元/头。这种饲料不仅可用于牛、马、羊等牲畜,还可用于猪和鸡等畜禽,大大提高了啤酒糟的饲用价值,同时也可以减少环境污染。此工艺过程比较简单。一般有两种方法。一是将酵母加热搅拌处理后,滚筒干燥,即为粗蛋白饲料添加剂;其二是接种细菌于酸解的啤酒酵母纤维质上发酵,使得酵母纤维转化为细菌蛋白质。生产出的产品可适用于各种营养成分的增强。这两种工艺投资少见效快,适合于中小啤酒厂。其缺点是产品档次较低,产品开发力度不够。1.4酵母壁酶解法这是充分利用啤酒酵母营养丰富的特点,通过全酶工艺,将酵母壁酶解,除去异味,产品中含人体必需的8种氨基酸。日本扎幌啤酒公司将其制成“干燥啤酒酵母”可继续深加工为高蛋白饮料、减肥食品、保健食品。2由于工艺过程复杂，产品附加特性的应用2.1总rna提取啤酒酵母核苷酸含量较高,其中DNA为0.31%,RNA0.389%(干物质计),RNA的碱基比是:腺嘌呤28.9:鸟嘌呤24.5:胞嘧淀21.2:尿嘧啶25.7。酵母体核糖核酸大多和蛋白质结合成核蛋白,提取核酸首先要破坏酵母细胞壁,使核蛋白能从细胞壁中溶出。其一般流程为:啤酒酵母→一次压滤洗涤→盐处理→菌体分离→清液提取核糖核酸→抽滤→干燥→成品(RNA)二次压滤的残渣经脱盐洗涤后干燥可制成酵母干粉。随着高科技生物工程的快速发展,RNA作为生物工程原料在医药食品保健、化妆品、农业等诸多领域均显示和发挥着重要和不容忽视的作用,产品附加值高。比如说核酸降解物可作为促进作物生长、结果的生长调节剂,选用啤酒废酵母进行RNA提取生产核苷酸类营养型植物生长调节剂,研究结果表明,施用核酸降解后能增加龙眼雌花量,提高龙眼雌雄花比例,增加每穗座果数,最后表现在单株产量上比CK增加了128.94%,此产品附加值高。另外,为了满座市场牛乳乳母化的需要,需要在牛乳中补充除IMP和GMP以外的UMP、CMP、AMP成分。以求与母乳核苷酸成分相同。已知酵母自溶后,用热水提出核酸在经5-磷酸二酯酶解后,可分离得到UMP和CMP,此酶可从废弃的麦芽根中提取,经济实惠。整个工艺成本不是很高,但其产品可作为治疗癌症、病毒病辅助药物,核酸和核苷类药物具有扩张末端血管,增加血红蛋白的浓度,增加红血球数、白血球数,减轻浮肿和抗病毒等作用,是重要的医药原料,市场价值很高。2.2活性酵母的酶促进磷酸化反应转化为fdp利用啤酒酵母内酶系生产FDP是目前医药工业中较新的技术。FDP是1,6二磷酸果糖的简称。FDP临床广泛用于急性心肌梗塞、心肌缺血且有降低凝血和溶血作用,药用价值极高,市场售价很高。其生产原理是利用单糖或蔗糖等和磷酸盐为底物,经啤酒酵母中的酶促进磷酸化反应转化为FDP。生产工艺可描述为以下过程:废弃的啤酒酵母泥+生理盐水(1:2∼3)−→−1℃∼2℃2∼3)→1℃∼2℃搅拌均匀→过筛(80目～100目)→沉降并除去上层清液→再用1℃～2℃生理盐水重复洗涤两次→缓冲溶液洗涤(pH=7)→离心分离→湿酵母细胞菌体400g→加入0.2%阳离子活性剂4升→加入0.1磷酸盐缓冲溶液(pH=7)中−→−−−−−24℃保持15min→24℃保持15min离心分离→纯净菌体→加入发酵培养(葡萄糖+磷酸盐)−→−−−−发酵4h温度保持30℃→发酵4h温度保持30℃发酵液产品(FDP)75g/L→精制、超滤、真空干燥、浓缩脱色重结晶→白色粉末产品(FDP)其过程对葡萄糖和磷酸盐的转化率为41.1%和91.7%,可以工业化生产。2.3啤酒酵母糖的提取从啤酒废酵母中提取SOD也是可行的方法。众所周知SOD一般是从牲畜血液中提取,原料有限,其他生物法成本不过关。而啤酒酵母细胞恰恰含有较多的“SOD”,日本啤酒企业早年就从酵母废弃物中提取所谓的“AB103”,其实就是SOD,而我国的啤酒企业从事此项研究的人员并不多,SOD潜在的生产来源被忽视。从啤酒酵母中提取SOD,目前的工艺是采用“异丙醇”提取啤酒酵母细胞内的“SOD”,用易得的丙酮二次分级沉淀纯化SOD,使SOD酶比活达(3048μ/mg),利用啤酒酵母在提取SOD前需经洗涤复壮,其活性测定采用的微量磷苯三酚自氧化法。提取后的酵母残渣经干燥后可以作为饲料的蛋白质来源。具体做法是酵母复壮后,按每克酵母湿细胞加入109ml异丙醇,浸泡120min,抽滤除去溶剂,加入3倍体积50mmol/L磷酸钾缓冲液(pH7.0),搅拌120min,离心除去菌体,即得SOD粗提液。然后用2mol/LHCl调节SOD粗提液pH至5.0,加入丙酮,搅拌均匀后,离心(5000r/min)除去沉淀杂蛋白。将上清液调pH到4.0,继续加入丙酮(丙酮二次沉淀),离心收集沉淀便得SOD纯化产品。另有报道用啤酒废酵母残渣制备碱不溶性葡聚糖。酵母葡聚糖由于在人的消化器官中难以消化,可以作为非卡路里食品添加剂,提供脂肪样口感;由于具有高持水能力,可用于香肠等肉制品工业中作为持水持油剂;还可作为膳纤维来发挥作用。酵母葡聚糖作为一种功能因子,还具有独特生物活性。3啤酒副产物再利用工程的展望综上是目前一些国内外啤酒企业通过处理废料,而增加经济效益的方法。近年来,针对啤酒副产物的处理与利用,国内外学者进行了众多卓有成效的探索与尝试,为合理地利用这一资源。变废为宝,提供了较多可供监的途径。a.21世纪是资源与环境的时代,合理利用资源、保护环境是摆在人们面前的一项严肃而又艰巨的任务,啤酒生产副产物产率较高,对其实施有效的处理与再利用可大大降低企业的生产成本,同时还能减轻啤酒废弃物对环境污染。b.为适应市场发展的需要,啤酒副产物的处理与利用技术应兼顾企业和社会的经济承受能力;投资大、投资回收期过长的技术将失去其实际的推广价值。因此,务必进一步挖掘市场潜力,走深层开发利用的道路,并提高产品的科技含量,努力开发深层提