废啤酒酵母的综合应用

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1、废啤酒酵母的综合应用王煜 王家林 (青岛科技大学生物工程与技术系，山东，青岛，266042)摘要：废啤酒酵母可用来生产酵母浸膏、营养调味品、胞壁多糖、SOD、FDP，制作饲料等。目前主要用于饲料行业，其次是食品和生物制药行业，随着生化分离技术的发展，啤酒酵母在生物制药行业中的运用将越来越广泛。综合应用啤酒酵母，不仅获得一定的经济效益，还具有明显的环境效益。本文主要综述了啤酒酵母在食品、饲料、生物医药方面的应用。关键词：废啤酒酵母；食品；饲料；生物医药Comprehensive application of spent beer yeastWANG Yu，WANG JIA LIN( Depart

2、ment of Bioengineering and Tecnology ，Qingdao University of Science & Technology， Qingdao Shandong ，266042 )Abstract：Spent beer yeast could be produced the yeast extracts, nutrition condiment ,polysaccharide of cell wall,SOD,FDP and feeding stuff etc.At present ,It is mainly uesd in the feed industr

3、y，secondly in the food industy and bio-pharmaceutical industry.With the development of biotechnology, Brewers yeast will be uesd more and more widely in the bio-pharmaceutical industry. By comprehensive utilization of brewers yeast,we can not only achieve certain economic benefits but also get an ob

4、vious environmental benefit. This article mainly gives an overview of the brewers yeast which have been uesd in the food industry，the feeding stuff industry，the bio-pharmaceutical industry.Key words： Spent beer yeast；food ；feeding stuff；bio-pharmaceutical；前言废啤酒酵母是啤酒工业的副产物，在啤酒生产过程中，经主发酵和后发酵的酿造工艺之后大量产

5、生。啤酒酵母的营养成分十分丰富，据测定，含有 50左右的蛋白质，其中人体必需的 8 种氨基酸含量均很高，68的 RNA，酵母细胞的细胞壁中含有 2535的酵母多糖，主要为葡聚糖和甘露聚糖。啤酒酵母中的维生素和矿物质含量丰富，富含维生素 Bl、B2、B6、Bl2，而且多以磷酸酯形式存在，故易被人体吸收。此外，酵母细胞中还含有丰富的酶系和生理活性物质，如辅酶 A、辅酶 O、辅酶 I、细胞色素 C、凝血质、谷胱甘肽等 1。近年来，随着我国啤酒工业的迅速发展 ，啤酒产量连年递增。2008 年我国啤酒产量突破 4000 万吨，连续七年蝉联世界第一啤酒大国的称号。然而每生产 100t 啤酒就可得到含水分

6、7580的剩余酵母泥 1.5t2,据此计算 ，仅2008 年可得到的剩余酵母泥达 60 万吨以上。目前，国内对废啤酒酵母的研究已达到一定水平，但与国外相比啤酒酵母利用的生产工艺有待提高。大规模的综合应用废啤酒酵母已成为发展的趋势，必将为啤酒企业创造良好的经济效益，提高的企业竞争力，同时也有利于环境保护，为社会提供更多的就业机会。本文从啤酒酵母在制药、食品、饲料等方面的应用进行综述。1. 在制药工业方面的应用 啤酒酵母由于含有多种氨基酸、核酸、维生素、酶类和其它生物活性物质，因而在生物制药行业中具有广阔的开发前景。其中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

7、发 SOD、核酸及其衍生物、1，6-二磷酸果糖 、谷胱苷肽、葡聚糖、药用干酵母、甘露聚糖等产品。1.1 制取超氧化物歧化酶（S0D） SOD 是一种重要的氧自由基清除剂，具有延缓衰老、提高人体免疫力、预防和治疗某些疾病的作用 。SOD 是近十几年研究较多、发展较快的新型益寿保健品添加剂，主要应用于医药、化妆品和保健食品的生产中。目前，我国 SOD产品主要从牲畜血液中提取 ，这种方法所用原料有限，SOD 质量不稳定。而酵母细胞中含有较多的 SOD，并且酵母菌作为生产 SOD 的材料来源之一，具有繁殖快，代谢时间短，产率高，易培养，易大规模化生产，不受季节与自然条件限制等优点，因此国内外学者研究利

8、用酵母细胞生产 SOD。提取 SOD 后的酵母残渣及杂蛋白可考虑加工为饲料或饲料蛋白添加剂，可真正做到综合利用废啤酒酵母，达到清洁生产的目的，具有较好的应用前景。廖湘萍等 3最新研究了利用异丙醇破壁、丙酮二次纯化提取 SOD 的生产工艺，最佳提取条件为 ：异丙醇浓度 90、时间 120 min、pH 7.0，粗酶液收率 73，所得 SOD 的酶比活性为 3048.7 umg。与胞内提取 SOD 的老工艺相比，具有设备少、操作简单、成本低等特点。1.2 制取谷胱甘肽(GSH) 谷胱甘肽是生物机体内的重要活性物质，具有清除自由基的作用，特别是对于维持生物体内适宜的氧化还原环境起着至关重要的作用。临

9、床试验结果表明，GSH 可以迅速增强机体的免疫力，人体内 GSH 含量增加后对消化系统、呼吸系统和新陈代谢等都有很大的帮助 4。此外，GSH 还有改善性功能和消除疲劳的作用。近年来还发现 GSH 具有抑制艾滋病毒的功效。GSH 与治疗肿瘤的药物配合使用，可以减轻这些药物对肝脏和肾脏的毒性作用，与维生素 G 一起服用，可预防由空气污染和紫外照射诱发的肿瘤等 5。因此，谷胱甘肽在食品、医药等领域的应用日益受到人们的重视。邱雁临等 6研究了从啤酒废酵母中提取 GSH 的工艺流程及参数，结果表明，壳聚糖对啤酒废酵母抽提物中 GSH 有一定的吸附能力，吸附率为 85.68，最佳提取条件为:上柱 GSH

10、抽提液最适 pH 为 7.0,最适洗脱剂为 pH4.4 的磷酸盐缓冲液。在发酵液中添加 L-蛋氨酸可作为产生 GSH 的引物。当啤酒废酵母的浓度达到 30gL 时，葡萄糖和 L-蛋氨酸的浓度分别为 30gL 和 1.0gL，GSH 量达到 13.18 mgg。1.3 生产 1，6-二磷酸果糖(FDP) 大量药理学研究表明，FDP 对休克、急性心肌梗塞、心肌缺等病症具有良好疗效，是临床上广泛应用的心管特效药。目前国产 FDP 药物还不能满足国内市场的需要，仍然依靠进口。王富科等 7进行了利用啤酒废酵母为转化介质，以葡萄糖、磷酸盐为底物的 FDP 生产工艺的研究。采用了正交实验的方法得到了制备 F

11、DP 的最佳优化条件: 温度为 39；pH 为 6.7；反应时间为 5h；葡萄糖浓度为 0.6mo1L；氯化铵为 12mg；PO 4 3-浓度为 0.6molL；氯化钾为 24mg。使得 FDP 的产量达到 110.17mgg。结果表明以啤酒废酵母为转化酶制备 FDP，工艺简单、成本低、具有一定的应用价值。1.4 制取 -葡聚糖 -葡聚糖是构成酵母细胞壁的主要成分。作为一种功能因子，葡聚糖具有增强机体免疫力，抗肿瘤，抗氧化，促进伤口愈合，抗辐射，降低胆固醇和血脂的作用机制。另外，由于其在人的消化器官内难以被消化 ，可以作为非卡路里食品添加剂，提供脂肪样口感，在冷冻食品的生产中作为脂肪替代物。

12、-葡聚糖因其较好的功能性和生物活性引起了国内外学者的重视，因此对其提取方法研究较多，除了传统的酸法浸提、碱法浸提外，又有一些新型的分离纯化方法。李骥等 8人通过单因素和正交实验得出自溶-碱法提取啤酒酵母 - (1，3)-D 葡聚糖的最佳工艺条件为：定量酵母粉，以料液比 1：3O 加入 3NaCl 水溶液，40水浴 24h；、4000rmin 离心去上清，以料液比 1：30 加入 2NaOH水溶液，95水浴提取 3h，4000rmin 离心去上清，蒸馏水洗两次，60烘干，得成品。Naohito Ohno 等 9利用次氯酸钠和二甲基亚砜联合提取 -葡聚糖，避免了 葡聚糖的降解，提高了 -葡聚糖的产

13、量。Suphantharika 10研究最佳抽提 -葡聚糖的工艺条件是在 90下，用 1.0molL 的 NaOH 配成 1：5 (wv)碱液抽提 1h。1.5 甘露聚糖 酵母甘露聚糖是酵母细胞壁外包被着的一层胶状糖蛋白。多糖活性与相对分子质量、溶解度 、黏度等物理化学性质有关。修饰多糖分子结构可大大提高其活性，如甲基化、乙酰解、硫栓酸化等。据报道 ，酵母主要含葡聚糖 、甘露聚糖、半乳甘露聚糖和戊糖基甘露聚糖等多糖成分，不同的酵母含有不同类型和不同结构的多糖。甘露聚糖是较主要的一种酵母多糖，存在于细胞壁外层，具有免疫活性和抑制肿瘤生长等作用。1.6 制备药用干酵母目前药用干酵母已成功用于医药领

14、域 ，其药理作用是助消化，提供蛋白质、维生素等营养物质。生产工艺为 ：酵母泥洗涤 过筛脱苦、脱色过滤喷雾干燥酵母干粉调制药用干酵母 11。1.6.1 制备富硒酵母 啤酒酵母具有生长繁殖快，发酵周期短，对微量元素吸收率高等特点，是将无机硒转化为有机硒的理想载体。硒是人和动物体内谷胱甘肽过氧化物酶 (glutathioneperoxidase，GSHPX)的辅助因子，具有清除对机体有害的自由基，防止细胞膜氧化受损的作用，广泛存在于生命机体的肝、肾、心、肺等。而缺硒可能导致癌症、心肌梗塞等多种疾病的发生，通过膳食摄取足够的硒可起到预防有关疾病的作用。GSHPX 利用谷胱甘肽使有毒性的过氧化物还原为无

15、害的羟基化合物，使过氧化物分解，清除活性 自由基部位，保护细胞膜结构和功能，修复分子损伤。酵母具有较高的富硒能力并能将毒性高的无机硒转化为安全的有机硒。硒酵母作为一种安全有效的食品硒源，受到国内外研究者的重视，并对硒酵母中硒的有机结合形态、生物学作用机制等进行了研究 。硒酵母在一些国家己成为一种商业化产品，目前国外报道的富硒酵母硒含量达 1400ugg。国内报道的富硒酵母一般是将普通的酿酒酵母或稍作筛选的酵母在添加有适量亚硒酸钠的发酵培养基中，于一定的培养条件下获得，细胞硒含量为3001200ugg。随着生物医学技术的发展，微量元素硒作为一种人体必需的营养元素已引起人们的高度重视。国内报道的富

16、硒酵母一股是将普通的酿酒酵母或稍作筛选的酵母在添加有适量亚硒酸钠的发酵培养基中，于一定的培养条件下获得，细胞硒含量为 3001200ugg。1.6.2 制备富含铬酵母铬(III)是葡萄糖耐量因子的中心活性成分，能协助胰岛素维持正常糖耐量并影响糖类、脂类、蛋白质和核酸的代谢。啤酒酵母具有富集多种微量元素的能力，是目前最可能作为微量元素载体的最大菌种。利用啤酒酵母的这一特点制备富含铬的酵母，使其作为功能性补铬食品和治疗糖尿病及其他心血管疾病的药品,已成为学者们研究的热点。1.7 制取核酸、核苷酸类药物作为啤酒工业的副产物之一的啤酒废酵母中 RNA 含量达 68 ，是 RNA 生产的较好原料。RNA 是重要的生物遗传物质，主要分布在细胞质中，是指导蛋 白质合成的模板物质。核酸大分子的不完全水解产物中有核苷和核苷酸。其中鸟苷酸(GMP)和肌苷酸(IMP)是强力助鲜剂 ，胞苷酸(CMP)和尿苷