啤酒废酵母的综合利用分析研究进展

啤酒废酵母的综合利用研究进展苏海荣，王家林<青岛科技大学生物工程与技术系发酵工程实验室，山东青岛 266042）摘要：啤酒废酵母是啤酒工业的副产物，它含有丰富的营养成分及生理活性物质，应用前景广阔，本文主要从啤酒酵母泥的营养成分、生理活性物质及其在污水处理方面的作用等方面介绍了啤酒废酵母的应用研究进展。

关键词：啤酒废酵母；生理活性物质；污水处理我国是啤酒生产大国，产量居世界之首，而啤酒废酵母是啤酒行业的主要副产物之一，充分合理利用酵母泥，变废为宝，不仅可获得一定的经济效益，而且还具有明显的环境效益和一定的社会效益。

啤酒酵母属于真菌，含有丰富的营养成分，据测定，它含有50%左右的蛋白质，6%～8%的RNA，细胞壁中含有25%～35%的酵母多糖，维生素和矿物质含量也十分丰富[1]。

同时，啤酒酵母还含有丰富的酶系和生理活性物质，如辅酶A、辅酶Q、辅酶I、细胞色素C、凝血质、谷胱甘肽等，应用前景广阔。

国外对啤酒酵母泥的综合利用研究比较深入，而国内研究则相对落后，没有将其充分利用。

随着科学技术的进步和生物技术的不断发展，啤酒酵母泥的利用与开发越来越受到人们的关注。

1.啤酒废酵母营养成分的应用研究啤酒废酵母含有丰富的蛋白质、碳水化合物、脂肪、粗纤维、矿物质等营养成分，蛋白质含量高达细胞干重的50%，含有人体和动物必需的8种氨基酸，在食品工业与饲料生产行业中应用广泛。

1.1食用营养酵母食用营养酵母是一种可食用的、营养丰富的单细胞微生物，是一种无酶活力、干燥的死酵母，既不需要提取，也不需要附加物。

将废啤酒泥回收，经过清洗、脱苦、干燥工艺即可得到低水分含量的干酵母粉末[2]。

目前直接食用营养酵母，以获取酵母的丰富、均衡的营养，发挥酵母的各种保健作用，正在欧美等发达国家和地区流行。

随着我国居民营养知识的普及和对酵母的认识，食用酵母的营养价值逐渐被接受。

食用酵母的主要营养成分包括：蛋白质及氨基酸、B族维生素、矿物质、多糖、麦角固醇、谷胱甘肽等。

在日本，食用营养酵母作为减肥食品，深受消费者欢迎。

1.2酵母抽提物酵母抽提物又称酵母精等，是以啤酒废酵母为原料，采用一定的方法，将酵母细胞内蛋白质降解成氨基酸和多肽，核酸降解成核苷酸，并把它们和其他有效成分一起从酵母细胞中抽提出来所制得的人体可直接吸收利用的可溶性营养及风味物质的浓缩物。

酵母抽提物中含有丰富的氨基酸、小分子肽类、呈味核苷酸、维生素B族、微量元素和挥发性芳香化合物等组分，具有营养、调味和保健功能，在食品工业方面具有广泛的应用前景。

制备方法主要有自溶法、酶解法、酸碱分解法、高压均质机法等。

袁仲，杨继远[3]以啤酒废酵母为原料，采用复合酶解法制备酵母抽提物，通过各酶制剂间互相复合的实验，最终筛选出碱性蛋白酶A和风味蛋白酶A进行复合酶解的最佳酶解工艺技术路线，制备酵母抽提物。

陈军[4]以啤酒废酵母为原料，利用木瓜蛋白酶及自身酶系的共同酶解作用制备酵母抽提物。

实验表明，脱苦的最佳条件为：0.5%NaHCO3搅拌1h，酶解的最佳条件为：酶量0.3%<以酵母干基计），pH6.0，温度50℃，时间36h。

张霁等[5]以啤酒生产的废弃酵母为原料，制备酵母抽提物。

经各种单酶及各单酶间的复合实验，筛选出碱性蛋白酶与胰蛋白酶进行复合酶解，在料水比1:4、复合酶添加量0.4%<以干酵母粉计，2种酶添加量各为0.2%）、酶解温度45℃、酶解pH值8.5、酶解时间18d~20d的优化工艺条件下，酵母抽提物α-氨基酸态氮的含量为4587mg/L。

莫重文[6]研究了以啤酒酵母为主要原料，通过自溶法和酶解法生产酵母味素。

他研究了洗涤、均质、自溶时间酶制剂的选择及搅拌等因素对酵母细胞自溶的影响，得出了啤酒酵母自溶的最佳工艺条件，啤酒酵母经0.5%NaHCO3脱苦，加2 .5倍体积的水和3%食盐，用胶体磨均质l min，55℃自溶10 h，加入1.5%蛋白酶和0.2%葡萄糖酶自溶12 h(搅拌20 min停30 min>，然后95℃灭酶10 min，再加入核酸酶55℃自溶3.5h，经分离、浓缩可获得68.5%的酵母味素。

王仁雷[7]做了基于功能性调味剂开发的啤酒废酵母自溶工艺条件的研究，结果表明：啤酒废酵母脱苦的最佳NaHCO3浓度为0.5%，最佳的自溶条件为0.3%NaCl溶液和0.05%的溶壁酶作促进剂、pH7.0、自溶温度55℃、自溶时间60 h。

1.3酵母酱油由于啤酒废酵母含有丰富的蛋白质等营养成分，因此成为调味品生产原料的佳选。

以啤酒酵母为主要原料，辅以豆粕等蛋白质物料，采用现代生物技术方法，使其酵母细胞内容物和豆粕中的物质溶出并分解成相应的水解产物，再经过一系列的后加工处理，生产出比传统酿造酱油更鲜美、营养更高的新型酱油产品—酵母酱油，可为消费者提供一种新的选择。

莫重文[8]以啤酒酵母和豆粕为原料，结合酵母抽提物和传统酱油酿造工艺，提出了生产酵母酱油的方法。

通过对水洗、混合料比、均质、酶解及热反应等因素的研究，得出了最佳的工艺条件：先将水洗、均质后的啤酒酵母与蒸煮、酶解后的豆粕混合均匀，加入0.6％的葡聚糖酶，在温度55℃、pH值6.5条件下水解6 h后，添加复合蛋白酶水解10h，再添加风味蛋白酶水解，酶解后，95℃灭酶20min，水解液经分离、浓缩、热反应即可生产出酵母酱油。

1.4核糖核酸的制备作为啤酒工业废弃物之一的啤酒废酵母，其RNA含量达4%~8%，是很好的工业上提取RNA 的原料。

从啤酒酵母中提取RNA的工艺方法很多，主要有稀碱法、氨解法、浓盐法等。

初期阶段人们常用碱法，但是RNA在酸或碱中不稳定，故若需获得未降解状态的RNA，应尽量避免使用酸或碱，氨解法抽提RNA ，抽提率和纯度都很低，而且氨对人体有刺激作用，因此工业上通常利用盐法提取酵母RNA。

胡刚等[9]做了浓盐法提取啤酒废酵母核糖核酸的研究，以抽提率和收率为指标，通过单因素实验，确定了盐法提取啤酒废酵母中核糖核酸的参数，并通过正交实验获得了最佳提取工艺：提取时间5h，提取温度100℃，氯化钠浓度8%，酵母浓度8%，在此条件下RNA抽提率为7.12%，收率为99.30%，OD260/OD280为2.01。

1.5蛋白质、氨基酸的制备啤酒酵母中蛋白质含量占其干物质的50%，并且富含人体必需的八种氨基酸，且氨基酸的组成比例接近联合国粮农组织推荐的理想氨基酸的比例，是很好的蛋白质、氨基酸生产原料。

张俊杰[10]研究了啤酒酵母蛋白的提取工艺，确定了主要工艺路线。

实验采用1mol/ L的Tween20作为表面活性剂和180分钟的超声破碎啤酒酵母细胞的破壁率达到了68.67%，提取物酵母蛋白的产率为0.106mg/mL。

任静，朱凯[11]采用风味蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶作为外加酶对啤酒废酵母进行酶解，制备富含氨基酸的酶解液，结果表明风味蛋白酶酶解效果优于木瓜蛋白酶、中性蛋白酶。

采用氨基酸分析仪对酵母酶解液进行分析，共检测出17种游离氨基酸，总含量为36.89 mg/mL。

1.6饲料生产啤酒酵母具有丰富的营养成分，特别是高蛋白含量，可以用来生产高蛋白饲料、营养型发酵饲料、混合饲料等。

利用啤酒废酵母生产饲料，对啤酒厂废弃固形物进行综合治理和利用，不仅减少环境污染、变废为宝，并且有可观的经济效益。

2.啤酒废酵母生理活性物质的应用研究啤酒酵母还含有丰富的酶系和生理活性物质，如辅酶A、辅酶Q、辅酶I、细胞色素C、凝血质、谷胱甘肽等，利用废啤酒酵母提取具有生物活性的功能物质已逐渐成为研究的热点，目前主要生产和开发胞壁多糖、蛋白肽、海藻糖、SOD、谷胱苷肽等产品。

2.1胞壁多糖酵母细胞的细胞壁中含有25%～35%的酵母多糖，主要为葡聚糖和甘露聚糖。

葡聚糖位于细胞壁的最内层，占细胞壁干重的30%～60%[12]，具有抗肿瘤、促进和激活人体免疫力等作用。

甘露聚糖和蛋白质骨架相连，位于细胞壁最外层，是构成细胞壁的重要成分，具有抗辐射、抗肿瘤、刺激动物机体免疫反应机能、降低胆固醇含量的作用。

天然海藻糖是由2分子葡萄糖构成，化学性质极稳定，广泛分布于细菌、真菌、植物和动物体内，能稳定大分子物质，广泛用于保持生物制品的活性，啤酒酵母中海藻糖含量约为5%。

马森等[13]采用酶处理对啤酒酵母残渣中的β-1,3-葡聚糖进行纯化，并研究了酶处理纯化的最佳工艺。

结果表明：酵母残渣中添加208U/g底物的木瓜蛋白酶，在50℃、pH6.0条件下酶解8h，蛋白质去除率可达到62.82%，β-1,3-葡聚糖最终纯度为90.50%，得率为11.00%。

汪立平等[14]以啤酒废酵母为原料，研究了自溶法制备甘露聚糖的最佳工艺条件，并将优化后的自溶法和常用的酸碱法进行了比较，最后对最佳自溶条件在5L发酵罐中进行了放大实验。

研究表明，自溶24h后，酵母残渣中的甘露聚糖含量达到最高值，制备啤酒废酵母细胞壁的最佳自溶条件为温度50℃、NaCl2%、pH6。

此条件下，酵母自溶残渣中甘露聚糖含量达到164.95mg/g，优于传统的酸法、碱法，自溶因素的重要性次序为：温度＞NaCl浓度＞pH值。

放大实验结果表明，最优自溶条件下甘露聚糖含量达到149.00mg/g。

2.2 酵母蛋白肽生物活性肽是具有氨基酸顺序的多肽，具有多种人体代谢和生理调节功能，易消化吸收，有促进免疫、激素调节、抗菌、抗病毒、降血压、降血脂等作用，引起了食品学术界的广泛重视。

邵伟等[15]以啤酒废酵母为原料，选用碱性蛋白酶<Alcalase）酶，制备酵母蛋白肽，分别从底物浓度、酶解温度、加酶量、酶解pH值和酶解时间等因素来研究Alcalase酶对啤酒废酵母水解度的影响，并通过正交实验优化酶解条件，其最佳酶解条件为：酵母浓度20%、pH8.0、加酶量0.5%、酶解温度55℃、酶解时间16h。

王广莉，凌秀梅，胡鹏刚[16]采用Se phadexG-25凝胶层析分离出10种多肽，经过总抗氧化性的测定发现分离出来的多肽具有一定的总抗氧化性，其中两种组分的总抗氧化性较强，一种达到0.59 U/mg多肽，另一种达到0.58 U/mg多肽；洗脱曲线表明，自溶12 h能得到比较多的这两种组分。

2.3海藻糖啤酒酵母中海藻糖含量丰富，约占细胞干重的5%，天然海藻糖是由2分子葡萄糖构成，化学性质极稳定，广泛分布于细菌、真菌、植物和动物体内，能稳定大分子物质。

在食品工业中，主要利用海藻糖具有的非还原性、保湿性、耐冻性、耐干燥性以及良好的甜味，用来防止因干燥或冷冻引起的变性，或与其它甜味剂混合使用作为食品的甜味剂，还可以作为一些调料、食品的品质改良剂。

张雪莲等[17]先对废啤酒酵母进行微波、高温处理促使酵母细胞破壁，再以40%的乙醇溶剂进行浸提，最后经脱色、脱蛋白、脱盐后结晶干燥得到了海藻糖成品。