標(biāo)題啤酒酵母泥綜合利用與研究動態(tài)班級生物101姓名陳征遠孔飛翔學(xué)號04啤酒酵母泥綜合利用與研究動態(tài)啤酒酵母泥是啤酒生產(chǎn)的重要副產(chǎn)物，其量約占啤酒產(chǎn)量的0.15%（干固物）。2005年我國啤酒產(chǎn)量為3060萬噸，據(jù)此計算，啤酒廢酵母干固物的總量為4.59萬噸。酵母是一種單細(xì)胞蛋白，營養(yǎng)價值很高，除含有50%左右的蛋白質(zhì)、6%-8%的核酸外，還含有豐富的B族維生素、維生素D2原、脂肪、多糖和礦物質(zhì)等成分，此外還含有多種經(jīng)濟價值很高的輔酶和生理活性物質(zhì)，如輔酶A、輔酶Q、輔酶I、細(xì)胞色素C、凝血質(zhì)、谷胱苷肽和麥角甾醇等。目前，包括歐、美、日在內(nèi)的世界各國，由于受環(huán)境保護法嚴(yán)格限制，啤酒酵母泥的綜合利用獲得高度重視。在我國，啤酒酵母泥的研究和利用起步較晚，但發(fā)展速度較快。除有些廠將酵母泥干燥處理后用作飼料酵母外，近年來有許多科研單位和企業(yè)在啤酒酵母泥高附價值產(chǎn)品的研究開發(fā)方面進行了大量的工作。下面就國內(nèi)外啤酒酵母泥綜合利用與研究動態(tài)作一介紹。1蛋白飼料添加劑我國是一個飼料缺乏大國，尤其是高蛋白精飼料嚴(yán)重缺乏，每年花大量外匯從國外進口魚粉和飼料酵母等。啤酒廢酵母是我國蛋白飼添加劑的一個寶貴資源。啤酒酵母中人體必需的八種氨基酸含量均很高，特別是谷物蛋白中含量較少的賴氨酸含量較高。啤酒酵母泥經(jīng)加熱、自溶及干燥后制得的酵母粉，可以直接作為商品出售，也可用做飼料添加劑，這是目前國內(nèi)外啤酒廢酵母綜合利用的最主要方法。如日本的啤酒廢酵母有50%用作混合飼料，12%?13%用作強化飼料。我國七五、八五期間對啤酒廢酵母開發(fā)蛋白飼料作了重點攻關(guān)，目前此項技術(shù)在國內(nèi)己基本成熟，工業(yè)化推廣程度較廣，絕大部分回收的啤酒廢酵母都制成了飼料和飼料添加劑。2調(diào)味品啤酒酵母泥生產(chǎn)的調(diào)味品，通過可食用的啤酒廢酵母經(jīng)自溶作用，即借助菌體的內(nèi)源酶如蛋白酶、核酸酶、碳水化合物水解酶等，將菌體內(nèi)高分子物質(zhì)分解成小分子可溶性物質(zhì)，其中包括游離氨基酸（20種）、核苷酸、多肽、糖分、B族維生素、麥角甾醇、有機酸、礦物質(zhì)及降解后獨特的芳香類物質(zhì)，同時又不含膽固醇及飽和脂肪酸。其中氨基酸的含量豐富、組分平衡，必需氨基酸之間的比例與人體需要模式非常接近，特別是賴氨酸的含量較高，有利于彌補谷物食品中賴氨酸量的不足。氨基酸中的天門冬氨酸和谷氨酸具有鮮味、絲氨酸、蘇氨酸、丙氨酸等具有甜味，使酵母抽提物具有增鮮、增香賦予食品醇厚味的功能，并能掩蓋食品中的異味和異臭，從而將獨特的營養(yǎng)性與呈味性融為一體，成為一種天然、營養(yǎng)型調(diào)味料，在食品行業(yè)中將具有廣泛的應(yīng)用前景。2.1酵母抽提物酵母抽提物，又稱為酵母精、酵母味素，是通過自溶、加酶水解等方法將酵母細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)降解成氨基酸、核酸降解成核苷酸，并將它們和其他有效成分，如B族維生素、谷胱甘肽(GSH)、微量元素等一起從酵母細(xì)胞中抽提出來，所制得的一種兼具調(diào)味、營養(yǎng)和保健3大功能于一體的天然復(fù)合調(diào)味品。它廣泛應(yīng)用于食品加工的各個領(lǐng)域。它的加入能顯著增加食品鮮味，改善風(fēng)味，使食品的味道更加濃厚、圓順。在國外，酵母抽提物被譽為第三代味精。美國一位食品專家曾經(jīng)預(yù)言：21世紀(jì)，在用得著食鹽的地方，必有酵母抽提物的影子。從世界范圍來看，酵母抽提物占整個鮮味劑銷量的37%，且以每年2%的速度增長。酵母抽提物富含多種氨基酸，其中以谷氨酸、甘氨酸、丙氟酸為主，故比單一谷氨酸(即普通味精)鮮昧濃厚。酵母抽提物由于采用現(xiàn)代生化技術(shù)精制而成，所以不含動物蛋白水解液(HAP)、植物蛋白水解液(HVP)中有害的氯丙醇，是目前認(rèn)為最安全的鮮昧劑。目前，一般采用自溶法生產(chǎn)酵母抽提物。雖然各生產(chǎn)廠家具體的生產(chǎn)工藝流程有所差異，但其主要工藝流程基本一致。啤酒酵母泥一過篩、洗海、分離一預(yù)處理(脫苦)一分離一酵母懸浮物一自溶一加熱滅酶一分離一濃縮一酵母抽提物一噴霧干燥一粉狀產(chǎn)品。2.2營養(yǎng)醬油近年來醬油生產(chǎn)的主要蛋白質(zhì)原料一一豆粕(豆餅)價格持續(xù)上升，很多企業(yè)為了降低成本積極尋找新的蛋白質(zhì)原料，這在我國醬油生產(chǎn)中具有十分重要的意義。利用啤酒廢酵母生產(chǎn)醬油，既可解決啤酒廠的污染問題，同時又節(jié)約了能源，降低了醬油生產(chǎn)成本。顯然，這對于我國醬油釀造業(yè)是有很大意義的。根據(jù)酵母細(xì)胞的自溶特性，利用啤酒酵母細(xì)胞內(nèi)的降解酶，添加部分酶制劑，在一定的溫度和pH條件下，可將酵母細(xì)胞內(nèi)富含的蛋白質(zhì)、碳水化臺物、核酸等大分子營養(yǎng)物質(zhì)分解成易于被人體吸收的小分子營養(yǎng)物質(zhì)并擴散到酵母細(xì)胞外的溶液，然后經(jīng)過鹽析、過濾、煮沸等工藝，輔以適當(dāng)?shù)恼{(diào)配，即可生產(chǎn)出色、香、味、營養(yǎng)俱佳的優(yōu)質(zhì)醬油。其關(guān)鍵技術(shù)有以下三個方面：（1）采用物理、化學(xué)和生物化學(xué)的方法，破壞酵母菌的細(xì)胞壁及細(xì)胞膜，使酵母菌中的蛋白質(zhì)、核酸、B族維生素等營養(yǎng)物質(zhì)釋放出來。（2）采用水解方法將蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為多種氨基酸，將核酸轉(zhuǎn)化為呈味核苷酸，從而使水解液具有濃烈的鮮味并富含營養(yǎng)。（3）采用勾兌技術(shù)，開發(fā)出適合不同人口味的和各種用途的多品種超鮮醬油。3食用酵母3.1食用營養(yǎng)酵母由于啤酒酵母泥所含氨基酸、維生素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分比較豐富，因而在食品行業(yè)也有廣泛的應(yīng)用前景。酵母蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值稍低于動物蛋白，但高于植物蛋白質(zhì)，添加蛋氨酸后，可大大提高酵母蛋白質(zhì)的營養(yǎng)值，因而開發(fā)啤酒酵母蛋白食品有可能成為繼SCP之后的新的食用蛋白領(lǐng)域。干啤酒酵母中含有的蛋白質(zhì)高達50%，含有人體必需的8種氨基酸，其氨基酸的配比接近于聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）推薦比例，尤其是谷類食物中的賴氨酸，在啤酒酵母中的含量特別豐富。還含有豐富的維生素B、食物纖維和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分，另外啤酒酵母細(xì)胞壁的。一葡聚糖能激活免疫系統(tǒng)。因而，食用啤酒酵母蛋白食品可以改善人類的營養(yǎng)均衡。日本朝日食品和保健品公司推出的“粉末啤酒酵母”食品，易于消化，可直接飲用，也可用于烹調(diào)和加到酸奶中食用。日本的札幌啤酒公司已利用啤酒酵母蛋白食品與酸奶混合，成功制備減肥食品，受到消費者特別是女性消費者的青睞，因而十分暢銷。3.2藥用酵母啤酒酵母具有生長繁殖快，發(fā)酵周期短，對微量元素吸收率高等特點，是將無機硒轉(zhuǎn)化為有機硒的理想載體。硒是人和動物體內(nèi)谷胱甘肽過氧化物(glutathioneperoxidase,GSHPX)的輔助因子，具有清除對機體有害的自由基，防止細(xì)胞膜氧化受損的作用，廣泛存在于生命機體的肝、腎、心、肺等。而缺硒可能導(dǎo)致癌癥、心肌梗塞等多種疾病的發(fā)生，通過膳食攝取足夠的硒可起到預(yù)防有關(guān)疾病的作用，GSHPX利用谷胱甘肽使有毒性的過氧化物還原為無害的羥基化合物，使過氧化物分解，清除活性自由基部位，保護細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能，修復(fù)分子損傷。酵母具有較高的富硒能力并能將毒性高的無機硒轉(zhuǎn)化為安全的有機硒。硒酵母作為一種安全有效的食品硒源，受到國內(nèi)外研究者的重視，并對硒酵母中硒的有機結(jié)合形態(tài)、生物學(xué)作用機制等進行了研究。硒酵母在一些國家已成為一種商業(yè)化產(chǎn)品，目前國外報道的富硒酵母硒含量達1400pg/g。國內(nèi)報道的富硒酵母一般是將普通的釀酒酵母或稍作篩選的酵母在添加有適量亞硒酸鈉的發(fā)酵培養(yǎng)基中，于一定的培養(yǎng)條件下獲得，細(xì)胞硒含量在300?1200pg/g之間。隨著生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展,微量元素硒作為一種人體必需的營養(yǎng)元素已引起人們的高度重視。銘(III)是葡萄糖耐量因子(GlucoseToleranceFactor,GTF)的中心活性成分，能協(xié)助胰島素維持正常糖耐量，并影響糖類、脂類、蛋白質(zhì)和核酸的代謝啤酒酵母具有富集多種微量元素的能力，是目前作為微量元素載體可能性最大的菌種。利用啤酒酵母的這一特點來制備富銘酵母，使其作為功能性補銘食品和治療糖尿病及其他心血管疾病的藥品，己愈來愈成為人們致力于研究的熱門課題，為啤酒廢酵母的綜合利用開辟了一條新的途徑。4啤酒活性干酵母啤酒酵母的培養(yǎng)及管理是啤酒生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。大多數(shù)中、小型啤酒廠不具備酵母培養(yǎng)的成套設(shè)備與技術(shù)，生產(chǎn)所需的酒母(酵母泥)依賴大型啤酒廠提供，由于其質(zhì)量和供應(yīng)得不到保證，常影響生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。即使是具有完整的酵母培養(yǎng)系統(tǒng)和技術(shù)力量強的大型啤酒廠，啤酒酵母的培養(yǎng)也存在著生產(chǎn)過程不連續(xù)、設(shè)備利用率低和酒母質(zhì)量不穩(wěn)等問題。啤酒活性干酵母具有質(zhì)量穩(wěn)定、可長期保存、使用方便、技術(shù)容易掌握等特點。用啤酒活性干酵母代替?zhèn)鹘y(tǒng)的啤酒酵母泥進行啤酒發(fā)酵，對穩(wěn)定和改善中小型啤酒廠的產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動生產(chǎn)率具有重要意義。收集一代和二代啤酒酵母泥，經(jīng)洗滌、活化后，采用流加培養(yǎng)技術(shù)進行增殖；再經(jīng)分離、洗滌、壓榨或過濾后，采用快速低溫和真空包裝即可制得啤酒活性干酵母產(chǎn)品。可供應(yīng)中小型啤酒廠和啤酒坊使用。對于大型啤酒集團公司，可由其核心廠統(tǒng)一生產(chǎn)啤酒活性干酵母，供各分廠使用。這對穩(wěn)定啤酒分廠的產(chǎn)品質(zhì)量、提高集團公司的信譽和總體經(jīng)濟效益具有重要意義。5生理活性物質(zhì)5.1SOD“SOD”啤酒。在食品、醫(yī)藥等行業(yè)的需求也日益增長，經(jīng)濟效益頗高。目前受到原料來源的限制，僅從牲畜血液中提取，且質(zhì)量不穩(wěn)定。研究表明，從啤酒廢酵母中提取的Cu-Zn—SOD與從動物血液中提取的Cu-Zn—SOD相比較最大特點是不存在抗原反應(yīng)，成本低。從啤酒廢酵母中提取SOD有萃取離心法、分步萃取法、微濾超濾法等工藝。5.2?RNA啤酒工業(yè)副產(chǎn)物中含有RNA(核糖核酸)，其含量占廢酵母干物質(zhì)的6%一8%。RNA是重要的生物遺傳物質(zhì)，主要分布在細(xì)胞質(zhì)中，是指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的模板物質(zhì)。核酸大分子的不完全水解產(chǎn)物中有核苷和核苷酸。其中鳥苷酸(GMP)和肌苷酸(IMP)是強力助鮮劑，胞苷酸(CMP)和尿苷酸(UMP)可作為生產(chǎn)治療癌癥、肝炎及冠心病等藥物的原料。自1977年美國營養(yǎng)學(xué)家Frank博士“核酸營養(yǎng)學(xué)與核酸代謝療法”提出后，經(jīng)實踐證明，補充外源性核酸可增強體內(nèi)的核酸代謝，提高能量代謝，促進蛋白質(zhì)(酶)的合成，進而從整體上提高生理代謝水平，具有明顯的保健功能。所以，核酸營養(yǎng)學(xué)的誕生，標(biāo)志著人類進入了以核酸為核心內(nèi)容的全營養(yǎng)時代。RNA主要有三大類，其中，核糖體RNA(rRNA)占RNA總數(shù)的80%以上，一般從酵母中提取的大分子RNA主要是rRNA。從啤酒廢酵中提取RNA的方法有酚法、酶法、自溶法、氨法、稀堿法、濃鹽法等。工業(yè)生產(chǎn)一般采用濃鹽法，且在對數(shù)生長期的初期培養(yǎng)基內(nèi)碳源與氮源比例低，即RNA含量較高時，提取RNA，并降解成在化妝品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品等方面有廣泛應(yīng)用的核苷酸制品。在化妝品中加入核酸或其水解物，可促進皮膚蛋白合成，達到養(yǎng)護皮膚的作用。在農(nóng)業(yè)上，RNA降解物具有促進作物生長增產(chǎn)的作用，現(xiàn)已在水稻、小麥、柑橘及多種蔬菜中生產(chǎn)應(yīng)用，取得了良好效果。綜合利用廢棄酵母泥提取核酸，不僅可以增加經(jīng)濟效益，還能解決飼料酵母存在高核酸的問題，這將實現(xiàn)啤酒行業(yè)變廢為寶，更為企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。5.3?GSH利用啤酒酵母泥還可制取谷胱甘肽。谷胱甘肽化學(xué)名為：N-(N-L-y-Glutamyl—L—cysteniny1)glycine，艮口N—(N-L—y—谷氨酰一L一半胱氨酰｝甘氨酸。它是由L-谷氨酸、L—半胱氨酸和甘氨酸縮合而成的一種含有巰基的生物活性三肽化合物，以還原態(tài)(GSH)和氧化態(tài)(GSSG)兩種形態(tài)存在。它是機體內(nèi)的重要活性物質(zhì)，具有參加肝細(xì)胞內(nèi)的氧化還原反應(yīng)、清除自由基、解毒、激活SH酶、提高Fe2+酶活性及維持紅細(xì)胞膜的完整性、維持DNA的生物合成、細(xì)胞的正常生長及細(xì)胞免疫等多種生理功能。谷胱甘肽廣泛存在于生物體內(nèi)，是主要的抗氧化劑，參與細(xì)胞內(nèi)的多種反應(yīng)。兩分子還原型GSH被氧化后可形成一分子氧化型谷胱甘肽(GSSG)。谷胱甘肽是多種酶反應(yīng)的輔酶，對生物內(nèi)蛋白質(zhì)分子上的巰基有保護作用，可維持某些酶的活性。此外還有防止脂質(zhì)氧化、解毒、防止白內(nèi)障發(fā)展和保護皮膚等作用。臨床上用于肝臟疾病、有機物及重金屬的解毒、癌癥治療造成的藥物性損傷保護等。近年來由于人們膳食結(jié)構(gòu)的不合理，生活節(jié)奏的加快，老齡人口的增加，環(huán)境不庭因素的影響等等，人體內(nèi)谷胱甘肽降低，從而導(dǎo)致早衰和誘發(fā)疾病。因此，從外界獲取功能肽顯得十分迫切，故谷胱甘肽在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用日益受到人們的重視。谷胱甘肽的生產(chǎn)方法主要有生物提取法、發(fā)酵法、化學(xué)合成法及酶法等。酵母細(xì)胞中谷胱甘肽的含量約為干重的1%，用啤酒酵母泥提取谷胱甘肽的基本工藝流程為：啤酒酵母泥一洗滌、過篩一醋酸抽提一離心一分離純化一成品。5.4?FDP利用啤酒酵母以酶法制取果糖二磷酸鈉(Fructose-1，6-diphosphate，簡稱FDP)是啤酒酵母深加工開發(fā)利用的一個新途徑。1，6-二磷酸果糖是細(xì)胞內(nèi)糖代謝過程中的中間產(chǎn)物，是一種在分子水平上改善細(xì)胞代謝的生化藥物，有聚增細(xì)胞內(nèi)高能磷酸物質(zhì)濃度，促進鉀離子回流，回復(fù)細(xì)胞極化狀態(tài)，從而有利于細(xì)胞損傷、缺氧、休克等狀態(tài)下細(xì)胞對葡萄糖的代謝與利用，修復(fù)細(xì)胞所至的損傷等。另外FDP還具有減少血小板粘附、聚集、保護紅細(xì)胞韌性的能力，具有直接的抗氧化作用，抑制自由基的產(chǎn)生；因此，F(xiàn)DP近年來在醫(yī)藥領(lǐng)域受到重視。在臨床上廣泛應(yīng)用于急性心肌梗塞、心肌缺氧、休克、缺血及缺氧等危重病人的急救和治療。應(yīng)用于體外循環(huán)手術(shù)和血液凈化的治療中，還可用于酒精中毒、肝炎和糖尿病等的輔助治療。用啤酒酵母泥生產(chǎn)FDP的工藝流程為如下：啤酒廢酵母一粗濾一多次水洗一離心分離一干凈啤酒廢酵母一培養(yǎng)、發(fā)酵?????!??????????????!啤酒花、米殼????????????滅酶????????????????!酵母殘渣一分離!FDP提純5.5?葡聚糖目前對啤酒廢酵母的綜合利用，大多集中在對其中蛋白質(zhì)、核酸、維生素、微量元素和酶方面，但對其細(xì)胞壁多糖的研究甚少，酵母自溶殘渣主要成分是酵母多糖。到目前為止，特別在我國，這部分資源沒有得到很好的開發(fā)利用。酵母細(xì)胞壁含葡聚糖50%，甘露糖20%，蛋白質(zhì)10%—15%，脂類8%—9%，幾丁質(zhì)10%或更少。胞壁葡聚糖在化學(xué)成分上是不均一的，物理結(jié)構(gòu)上是各向異性的。酵母細(xì)胞壁從外向內(nèi)分為3層，分別為甘露聚糖、蛋白質(zhì)和葡聚糖。制備酵母葡聚糖必須從酵母細(xì)胞壁中消除甘露聚糖和蛋白質(zhì)。葡聚糖可用堿溶液處理加以分離，一種成分是6—(1，3)—糖苷鍵結(jié)合成的堿不溶性葡萄糖，并含有3%—6%的&—(1—6)分枝，顯微鏡觀察表明它是聚焦在細(xì)胞壁內(nèi)表層的徽纖維中；另一種成分是堿溶性的葡聚糖，它的化學(xué)結(jié)構(gòu)和堿不溶性葡聚糖基本相似，但有更多6—(1—6)一糖苷鍵。它和少量的甘露聚糖低聚糖結(jié)合，表明這一層葡聚糖可能是和壁上的甘露糖蛋白相結(jié)合的，對應(yīng)于壁中的無定型葡聚糖部分。酵母葡聚糖由于其在人的消化器官中難以被消化，可以作為非卡路里食品添加劑，提供脂肪樣口感在冷凍甜點的生產(chǎn)中作為脂肪替代物；由于具有高持水能力，可用于香腸等肉制品中作為持水持油劑；作為膳食纖維來發(fā)揮作用。酵母葡聚糖作為一種功能因子，還具有獨特生物活性。啤酒酵母的。一(1,3)-D-葡聚糖有抗腫瘤、抗放、抗炎、降低血脂等功能，是一種極富生物活性的多糖，它表現(xiàn)出很強的刺激免疫和抗腫瘤活性，是一種良好的生物反應(yīng)調(diào)節(jié)劑(biologicalresponsemodifiers，BRM)。5.6?甘露聚糖酵母甘露聚糖(MOS)是酵母細(xì)胞壁外包被著的一層膠狀的糖蛋白。多糖活性和分子量、溶解量、粘度等物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。對多糖分子的修飾(結(jié)構(gòu)改造)，可以大大提高多糖的活性，如甲基化、乙酰解、硫栓酸化等，這對于多糖的研究具有極大的促進作用。據(jù)報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類型和不同結(jié)構(gòu)的多糖。甘露聚糖是較主要的一種酵母多糖，存在于細(xì)胞壁外層，具有免疫活性和抑制腫瘤生長等作用。研究甘露聚糖的