从啤酒废酵母制取氨基酸工艺的研究

摘要：目的研究以啤酒废酵母为原料生产氨基酸的工艺条件。方法研究温度、pH、食盐浓度、木瓜蛋白酶添加量、自溶（水解）时间等因素对啤酒废酵母水解的影响，确定最佳自溶条件。结果啤酒废酵母最适自溶（水解）条件为：温度55 ℃，pH5.5，食盐浓度3 %，木瓜蛋白酶添加量0.8 %（以啤酒废酵母干重计，自溶16 h后开始添加），自溶（水解）时间28 h。结论确定了利用啤酒废酵母生产氨基酸的最佳自溶（水解）条件。

关键词：啤酒废酵母；自溶；氨基酸

中图分类号：TS201.2+4文标识献码：A文章编号：1672-979X(2008)11-0047-03

Study on Production of Amino Acids from Waste Beer Yeast

TAN Hai-gang, LI Jing

（College of Food Science and Engineering, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China）

Abstract：Objective To study the production conditions of amino acids with waste beer yeast as raw material. Methods The optimum autolysis (hydrolysis) conditions of waste beer yeast were determined by investigating the influences of temperature, pH, NaCl concentration, papain concentration and autolysis time on the autolysis of waste beer yeast. Results The optimum autolysis (hydrolysis) conditions of waste beer yeast were as follows: 55 ℃, pH5.5, 3 % NaCl, 0.8 % papain (counting by the dry weight of waste beer yeast，adding after autolysis for 16 h) and autolysis (hydrolysis) time of 28 h. Conclusion The optimum autolysis (hydrolysis) conditions of waste beer yeast can be obtained in the production of amino acids from waste beer yeast.

Key words：waste beer yeast; autolysis; amino acid

近年我国啤酒工业发展迅速，2002年啤酒产量即达2 540.48万吨，成为世界第一大啤酒生产国[1]。啤酒生产过程中，每生产100吨啤酒就会产生1～1.5吨剩余酵母，其中约60 %是主发酵酵母，这部分酵母质量较好，杂质少[2]。啤酒废酵母的营养价值较高，富含蛋白质、维生素、矿物质、18种氨基酸及核酸等生物活性成分，集营养保健于一体[3]。

目前，美国、日本、荷兰、丹麦等将天然调味料的研制与开发集中于酵母提取物。我国对酵母提取物的研究和生产正处于初始阶段，特别是以啤酒酵母泥生产酵母提取物还有许多待解决的问题，国内酵母提取物在一定程度上还靠进口。面对巨大的市场，需加快酵母提取物的研制、开发与生产，提高质量和产量，降低成本，以满足国内市场的需求，并出口创汇。我们以啤酒废弃酵母为原料，利用除杂、脱苦、细胞自溶等技术对生产氨基酸的工艺条件进行了研究。

1材料与仪器

1.1材料

啤酒废酵母由青岛农业大学食品工程技术训练中心提供。

主要试剂：氯化钠、碳酸氢钠、木瓜蛋白酶（10 000 U/g）、水合茚三酮、氢氧化钠、盐酸等均为国产。

1.2仪器

UV-2100型紫外可见分光光度计（尤尼科）；离心沉淀机（上海医用）；AR2140电子天平（奥豪斯）；电热恒温培养箱（上海跃进）；电热恒温水浴锅（龙口先科）。

2方法

2.1工艺流程

啤酒废酵母―预处理―脱臭、脱苦―离心分离―酵母泥―自溶―加热灭酶―离心分离―上清液。

2.2啤酒废酵母预处理

废酵母加2倍无菌水稀释，搅拌均匀，用80目筛分，3 000 r/min离心10 min，弃上清。

2.3脱臭、脱苦

加入2倍体积的0.5 %NaHCO3溶液，搅拌均匀，离心分离，去上清。再依次用2倍体积的无菌水和0.5 %的NaHCO3溶液洗涤，最后用无菌水洗至无泡沫无啤酒味，待用。

2.4制干酵母

将上述预处理的酵母泥3 000 r/min离心10 min，干燥制得干酵母，以备配制悬浮液。

2.5啤酒废酵母自溶条件的确定

用单因子试验研究温度、pH、自溶促进剂添加量、辅助酶制剂添加量、自溶时间等，测定啤酒废酵母提取液中氨基氮的含量，确定最佳自溶条件。

2.6灭酶、离心分离

迅速将自溶结束后的提取液升温至95 ℃，保温120 min灭酶，冷却，3 500 r/min离心15 min，取自溶上清液。

2.7分析方法

氨基氮检测用水合茚三酮比色法。

3 结果与分析

3.1温度对啤酒废酵母提取液中氨基酸含量的影响

酵母细胞含4种蛋白酶，选择自溶温度为40～60 ℃进行实验。啤酒废酵母悬浮液浓度8 %、pH4.5、自溶时间24 h时，温度对啤酒废酵母自溶的影响见图1。

由图1可见，自溶温度40～55℃时，氨基氮含量上升明显； 55～60℃时，氨基氮含量呈下降趋势。因此，55℃为酵母最佳自溶温度，此时酵母提取液中氨基氮含量最高为2.73 mg/mL。

3.2pH对啤酒废酵母提取液中氨基酸含量的影响

酵母细胞所含4种内源蛋白酶的最适pH分别为：8～9，5～7，5～7，3～4。故选择pH 4.0～7.0实验。温度55 ℃、啤酒废酵母悬浮液浓度8 %、自溶时间24 h时，pH对啤酒废酵母自溶的影响见图2。

由图2可见，pH4.0～5.5时，酵母提取液中氨基氮含量呈上升趋势；pH 5.5～7时，氨基氮含量逐渐下降。因此，pH 5.5为酵母最佳自溶pH值，此时酵母提取液中氨基氮含量最高为3.03 mg/mL。

3.3食盐浓度对啤酒废酵母抽提液中氨基酸含量的影响

温度 55 ℃、啤酒废酵母悬浮液浓度8 %、pH 5.5、自溶时间24 h时，食盐浓度对啤酒废酵母自溶的影响见图3。

由图3可见，食盐浓度3 %以下时，酵母提取液中氨基氮含量上升明显；食盐浓度3 %～5 %时氨基氮含量略有下降，即酵母自溶最佳食盐浓度为3 %，此时酵母抽提液中氨基氮含量最高为3.42 mg/mL。

3.4木瓜蛋白酶添加量对啤酒废酵母提取液中氨基酸含量的影响

酵母的4种蛋白酶活性有限，随着自溶进行，酶活性不断降低。因此外加木瓜蛋白酶以提高酵母水解率，自溶16 h后开始添加。温度55 ℃、啤酒废酵母悬浮液浓度8 %、pH5.5、时间共24 h、3 %食盐时，木瓜蛋白酶添加量（以啤酒废酵母干重计）对啤酒废酵母水解的影响见图4。

由图4可见，添加少量木瓜蛋白酶（0.2 %）即可迅速提高酵母提取液中氨基氮含量，木瓜蛋白酶添加量0.8 %时酵母提取液中氨基氮含量达最大值4.74 mg/mL，超过此添加量时氨基氮含量无明显变化，考虑到生产成本，木瓜蛋白酶添加量以0.8 %为宜。

3.5自溶时间对啤酒废酵母提取液中氨基酸含量的影响

温度55℃、啤酒废酵母悬浮液浓度8 %、pH 5.5、3 %食盐、木瓜蛋白酶添加量0.8 %时，自溶（水解）时间对啤酒废酵母自溶（水解）的影响见图5。

由图5可见，在一定条件下，随着自溶（水解）时间延长，酵母提取液的氨基氮含量不断增加。自溶（水解）时间28 h时，酵母提取液的氨基氮含量趋于稳定，氨基氮含量为4.89 mg/mL，风味好；自溶（水解）时间超过28 h，风味开始变化，32 h出现微苦味，产品略带氨味，表明自溶（水解）过度，36 h时出现严重苦味，因此，最佳自溶（水解）时间为28 h。

4结论

通过实验，确定啤酒废酵母自溶（水解）的最佳条件是温度55 ℃，pH 5.5，食盐浓度3 %，木瓜蛋白酶添加量0.8 %，自溶（水解）时间28 h。

参考文献

[1]谭海刚，李书巧，关凤梅，等. 从啤酒废酵母中提取海藻糖工艺的研究[J].酿酒科技，2005，（4）：78-80.

[2]孔明，姚汝华. 啤酒废酵母综合利用的探讨[J]. 广州食品工业科技，2003，（2）：59-62.

[3]赵光远，李波. 啤酒酵母自溶物乳酸饮料的研制[J].江苏调味副食品，2002，（4）：52-55.