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学.2006,5
啤酒酵母泥是啤酒生产的主要副产物，约占啤
酒产量的1.5%，其中仅有40%～50%的酵母泥被回
收利用[1]，其余的 50%～60%都被废弃掉，据估算
2006年有近53万吨的酵母泥被废弃。酵母泥中含
有丰富的营养物质，含有近50%的蛋白质，是一种
廉价的蛋白质资源，酵母泥中还含有大量的氨基
酸、维生素，矿物质和食物纤维[2]。
酵母细胞壁一直是酵母蛋白被利用的一道屏
障，国内外许多学者对如何进行酵母泥破壁做了大
量的研究工作。Dunnin和Lilly提出了几种使酵母细
胞释放蛋白质的方法，有细胞自溶法、化学处理法、
酶解法和机械破壁法。细胞自溶法通常反应时间较
长，而蛋白质提取率却较低。化学处理法通常会引起
蛋白质变性。最吸引人的方法是机械破壁法和酶解
法[3~6]。
1 材料与方法
*基金项目：黑龙江省科技厅资助项目
收稿日期：2015-05-21
作者简介：衣海龙（1982-），男，汉族，黑龙江省人，讲师，教师，现从事食品营养与检测专业教学工作。
利用超声波法破碎啤酒酵母细胞壁的工艺研究*
衣海龙
（黑龙江农垦科技职业学院，黑龙江 哈尔滨 150431）
摘 要:目的：采用超生破碎法对啤酒酵母泥进行破壁处理，为废弃啤酒酵母泥的利用提供依据，提高废弃啤酒
酵母泥的利用价值；方法：分别选取底物浓度、超声时间、破碎功率做三因素三水平的正交试验，对啤酒酵母泥的
超声破壁条件进行优化；结果：得到最佳工艺条件为底物浓度 5%、破碎时间 25min、超声功率 300W；结论：进行
三次验证实验，得到啤酒酵母的破碎率的平均值为 66.4%。
关键词：超声波；啤酒酵母；细胞壁
中图分类号：TS262.5；TS261.9；TS261.4 文献标识码：B
Study on The Technology of Breaking the Cell Wall of Beer Yeast by
Ultrasonic Wave
YI Hai-long
(Heilongjiang land reclamation technology of vacational college.harbin 150431,Heilongjiang，China)
Abstract:Objective Using ultrasonic crushing method of beer yeast mud wall breaking treatment, for utilization of waste beer yeast mud
providethebasis, improvetheutilizingvalueofwastebeeryeastmud; Methods Select the substrate concentration, ultrasonic time, broken
power with three factor and three level orthogonal test method, the beer yeast mud ultrasonication conditions were optimized.; Results
Obtained optimum conditions for substrate concentration of 5%, breaking time 25min, ultrasonic power was 300W. Conclusions Yhe
averagefragmentationrateofbeeryeastwas66.4%.
Key words:Ultrasonic wave; beer yeast; cell wall
文章编号:1002-8110（2015）04-0083-03
第42卷 第4期
2 0 1 5 年 7 月
酿 酒
LIQUOR MAKING
Vol.42.№.4
July，2015
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83
1.1 实验材料
啤酒酵母泥，大庆小雪啤酒有限公司；JY92-2D
超声波细胞粉碎机，宁波新芝生物科技股份有限公
司；TD5A型台式多管架离心机，长沙英泰仪器有限
公司；紫外分光光度计，上海第三分析仪器厂；
TG328B分析天平，上海天平仪器厂；SG 2精密pH
计，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；DK-454
型电热恒温水浴锅，上海信森实验仪器有限公司；
电热恒温鼓风干燥箱，上海信森实验仪器有限公司
1.2 实验方法
1.2.1 酵母泥水解工艺路线
1.2.2 水解酵母泥的工艺要点
1.2.2.1 预处理：取新鲜酵母泥，用三倍的 5℃的蒸
馏水洗涤。然后过筛除杂，过80目筛，可除去80%
的杂质，之后再过 100 目筛即可除去全部可见杂
质。静止30～40min，使其自动沉淀，倾出上清液，即
得不含杂质的酵母泥。
1.2.2.2 脱苦、脱臭：用10℃无菌水以酵母量/水量
=1/4的量洗涤三次，用0.5%的小苏打洗涤30min，
即可达到脱苦脱臭的目的。
1.2.2.3 离心分离：采用 2000r/min 离心 5min，得到
脱 1.2.2.4 超声破壁：选取一定的功率、作用时间、
酵母浓度将酵母泥溶液进行超声破碎。处理前后用
血球计数进行细胞计数，计算破碎率。
1.2.3 啤酒酵母破壁率的计算
啤酒酵母破碎率的计算采用血球计数法。在对
啤酒酵母泥进行超声破壁前后通过血球计数板进
行计数，计算破碎率。
细胞破碎率（%）=破碎前细胞总数-破碎后细胞总数
破碎前细胞总数
1.2.4 超声波法对酵母细胞破碎条件的优化试验
根据上述单因素试验结果，选取最佳的底物浓度、
超声时间、破碎功率做三因素三水平的正交试验，
对啤酒酵母泥的超声破壁条件进行优化。
2 结果与分析
2.1 超声波法对酵母细胞破碎的单因素试验结果
2.1.1 底物浓度对破碎率的影响
底物浓度对酵母细胞的破碎率的影响见图 2。
由图可以看出，当底物浓度超过7%时破碎率不再
增加。其原因可能是浓度过大酵母细胞之间会产生
屏蔽作用，从而影响了破碎。所以底物浓度选取
7%。
2.1.2 破碎时间对破碎率的影响
破碎时间对酵母细胞的破碎率的影响见图 3。
由图可以看出，当破碎时间达到25min时破碎率已
达到最大值，时间延长破碎率不再增加不再增加。
所以作用时间选取25min。
2.1.3 超声功率对破碎率的影响
超声功率对酵母细胞的破碎率的影响见图 4。
由图可以看出，当破碎时间达到300w时破碎率不
再增加，所以选取作用功率为300W。
图2 底物浓度对破碎率的影响
图3 破碎时间对破碎率的影响
图4 超声功率对破碎率的影响
破
碎
率
/%
破
碎
率
/%
破
碎
率
/%
60
50
40
30
20
10
0
60
50
40
30
20
10
0
70
60
50
40
30
20
10
0
150 200 250 300 350
功率/w
10 15 20 25 30
时间/min
1 3 5 7 9
底物浓度/%
●●
●
●
●
●
●
●
● ●
●●
●
●
●
图1 酵母泥水解工艺路线图
酵母泥 加水稀释 过筛除杂 沉淀分离
超声破壁 离心分离 脱苦、脱臭
第四期 2015酿 酒
84
衣海龙：利用超声波法破碎啤酒酵母细胞壁的工艺研究*第四期 2015
2.2 超声法破碎酵母细胞条件的优化
根据单因素所确定的水平范围，以正交助手I-
IV3.1作为辅助手段，做三因素三水平正交试验，实
验因素水平编码见表1。
正交试验直观分析见表2。
由表2比较A，B，C 三个因素中R值的大小，
可以看出B>A>C ，B因素，即破碎时间为最重要因
素；其次为A因素，即底物浓度；最后为C因素，即
超声功率。3个因素的主次关系是：
主——————————→次
B A C
方差分析结果显示，FB=115.215＞F0.01(2,2)
=99.00说明B因素差异极显著。F0.01(2,2)=99.00＞
FA=56.278＞F0.05 (2,2)=19.00，F0.01 (2,2)=99.00＞
FC=56.278＞F0.05(2,2)=19.00，说明 A 因素与 C 因
素差异显著。
由直观因素分析图4可知，超声波法对酵母泥
破壁的最佳工艺条件为A1B1C2，即底物浓度为5%、
破碎时间为25min、超声功率300W。
以最佳组合参数为标准，即底物浓度5%、破碎
时间25min、超声功率300W，进行三次验证实验，得
到啤酒酵母的破碎率的平均值为66.4%。
3 结论
本实验以啤酒酵母泥为原料，首先对酵母泥进
行超声波破壁预处理，通过研究底物浓度、破碎时
间、超声功率三个因素对酵母泥破壁率的影响，确
定了各因素的变化范围。在单因素的基础上，应用
正交试验对啤酒酵母泥超声破壁的工艺条件进行
优化，优化后的最佳工艺条件为底物浓度5%、破碎
时间25min、超声功率300W，在此条件下的啤酒酵
母的破碎率达66.4%。
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表2 正交实验直观分析表
因素
1
2
3
4
5
6
7
8
9
均值1
均值2
均值3
极差
底物浓度
1
1
1
2
2
2
3
3
3
62.733
47.07
49.333
15.663
破碎时间
1
2
3
1
2
3
1
2
3
64
40.037
55.1
23.963
超声功率
1
2
3
2
3
1
3
1
2
48.767
59.467
50.903
10.7
试验结果（%）
65.7
57.1
61.4
63.2
32.21
45.8
59.1
30.8
58.1
表3 正交试验方差分析表
因素
底物浓度
破碎时间
超声功率
误差
偏差平方和
430.023
880.355
192.386
7.64
自由度
2
2
2
2
F比
56.278
115.215
25.178
F临界值
19.000
19.000
19.000
显著性
*
**
*
注：*表示显著，**代表极显著
图4 直观因素分析图
破
碎
率
/% ●
●
●
●
●
●●
●
●
70
60
50
40
30
20
10
0
底物浓度/%
6 7 9
破碎时间/min 超声功率/w
20 25 30 250 300 350
表1 正交实验因素及水平表
项目
1
2
3
底物浓度(%)
5
7
9
破碎时间(min)
20
25
30
超声功率(w)
250
300
350
85