啤酒酵母工业化破壁方法的研究

据中研网报道，近三年来，受宏观经济影响，我国啤酒行业销量下滑，利润空间几乎为零，导致许多小型啤酒厂面临亏损。因此，啤酒企业一方面需要根据消费者需求，制定个性化产品及销售模式；另一方面，则需向百威啤酒学习，采用“资源-产品-再生资源”的资源循环再利用的模式，向内部要效益。目前，部分啤酒企业已在水、啤酒瓶等方面进行了循环再利用模式探索[1-2]，但对废酵母的利用还不是很充分，大多是经过简单加工制成粗蛋白饲料，烘干作为饲料用，经济效益不高。甚至不加利用直接排放到河流湖泊中，造成环境污染以及资源的极大浪费。

啤酒酵母中含有丰富的蛋白质、核酸、维生素及多种功能性生物活性物质，如果能加以利用，不仅能减少对环境的污染，而且还能回收大量的

本文以啤酒废酵母为原料，选用高压匀浆法、异丙醇法、自溶法、高压匀浆法+自溶法4种方法破碎酵母细胞壁，考察影响因素包括处理量、处理时间、破壁率。

啤酒废酵母细胞；工业化破壁；SOD高附加值资源，具有巨大的经济效益和社会效益。然而，由于啤酒酵母细胞壁不易被破碎，从而限制其开发前景。因此，国内外学者进行了大量的实验研究，以期找到理想的破壁方法[3-10]。但上述研究多拘泥于实验室阶段。本研究通过对比啤酒酵母4种可规模化破壁方式在处理量、处理时间、成本方面的结果，探索适于啤酒酵母工业化破壁的技术参数，为啤酒企业采用“资源-产品-再生资源”的模式开发啤酒酵母发奠定技术基础。

1 材料和设备

1.1 原料

啤酒酵母细胞（由四川工商职业技术学院啤酒实训室提供）。

1.2 试剂

NaCl（AP）、磷酸氢二钠（AP）、磷酸二氢钠（AP）、三羟甲基氨基甲烷（Tris）、盐酸（浓盐酸）、考马斯蓝G250、异丙醇和牛血清蛋白，其他试剂均为分析纯。

1.3 实验仪器

高速冷冻离心机、恒温水浴锅、T6新悦-可见分光光度计、A电子天平。各型号烧杯、试管、量筒、带毛塞试管、漏斗、移液枪、移液管和玻璃棒。

2 实验方法

2.1 啤酒废酵母的预处理

啤酒废酵母——无菌水稀释——过筛——离心洗涤——5%酒石酸脱苦——离心洗涤——过筛——离心洗涤——蒸馏水——离心洗涤——干净酵母泥。

2.2 破壁方法

分别采用以下4种方法处理啤酒酵母细胞，然后对比上清液中蛋白含量。

1、高压均质破壁法

以pH6.6、0.05 mol/L 磷酸缓冲液为溶剂，料液比为1︰7，60 MPa

□ 余彩霞 李 勤 四川工商职业技术学院

下处理20 min。4 000 r/min离心15 min，收集上清即为粗酶液。

表1 不同破壁方法处理量的比较表

表2 不同破壁方法的处理时间比较表

表3 不同破壁方法对酵母细胞破碎率的影响表

2、异丙醇法

将异丙醇、酵母细胞以9︰1比例浸提120 min，过滤后在65 ℃下用pH6.6、0.05 mol/L 磷酸缓冲液保温120 min。4 000 r/min离心15 min，收集上清即为粗酶液。

3、自溶法

以pH6.6、0.05 mol/L 磷酸缓冲液为溶剂，料液比为1︰7，加入NaCl 制成浓度为1%盐溶液，65 ℃水浴中处理12 h。4 000 r/min离心15 min，收集上清即为粗酶液。

4、高压均质法+自溶法

以pH6.6、0.05 mol/L 磷酸缓冲液为溶剂，料液比为1︰7，60 MPa下处理10 min，加入NaCl制成浓度为1%盐溶液，65 ℃水浴中处理4 h。4 000 r/min离心15 min，收集上清即为粗酶液。

2.3 破壁率的测定方法

对比四种破壁方法后上清液中可溶性蛋白的含量，采用考马斯亮蓝比色法测定。

3 结果与分析

3.1 不同破壁方法处理量的比较

由表1可知，4种破壁方式在处理量上相差不大，都可用于工业化生产。具体应根据各单位设备的具体情况定。

3.2 不同破壁方法的处理时间比较

由表2可知，4种破壁处理时间中，以自溶法的破壁提取时间最长，为12 h；高压均质法的破壁提取时间最短，为20 min。

3.3 不同破壁方法对酵母细胞破碎率的影响

4种破壁方法破壁后，测定每克菌体中蛋白含量。由表3可知，上清液中蛋白含量最高的是高压均质法，为3.6 mg/g；自溶法破壁后上清中蛋白含量最少0.5 mg/g。4种方法的破壁效果为高压均质法＞高压均质法+自溶法＞异丙醇法＞自溶法。

4 结论

实验结果表明，仅从细胞破碎率方面考虑，则可采取高压均质法。但在实际工业化生产中，考虑高压均质法细胞碎片过多、过小，不利于后续的分离纯化。而异丙醇法则存在一定的安全隐患，一旦发生渗漏，高浓度蒸气有麻醉性、刺激性，且易生成过氧化物，有低毒。因此，综合考虑各方面因素，建议啤酒酵母工业化破壁方法采用高压均质法+自溶法，即以pH6.6、0.05 mol/L 磷酸缓冲液为溶剂，料液比为1︰7，60 MPa下处理10 min，加入NaCl制成浓度为 1%盐溶液，65 ℃水浴中处理4 h。

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四川工商职业技术学院课题（编号：09NC01）。

余彩霞（1973-），女，陕西华县人，硕士研究生，副教授。研究方向：微生物发酵及蛋白质的分离与提纯。