全 文 ：华物抹术 4 ( 5 ) : 4一 8 , 1 9 9 4
n l Q l e C n n 0 1o 匕y
啤酒废酵母生物营养素的研究进展
林宇野
(福建师范大学徽生物工 程所 , 福州 )
杨虹 史美榕
(福州大学轻工业系 , 福州 )
据统计 , 19 93 年我国 已成为世界生产啤
酒的第二大国 , 年产啤酒超过 1 30 0 万吨 ,约
占世界总产量 2 %左右 。 啤酒工业的飞速发
展 , 也带来了大量副产物— 啤酒废酵母 。长期以来 , 国内各 厂家对废酵母的综合利用重
视不够 ,把其作为粗饲料出售或废弃物处理 。
而酵母属真菌类微生物 , 富含多种生物营养
素 (见表 1 〔勺 , 按 l 万吨啤酒可得 2 吨啤酒
干酵母计 ,全国每年约有 3 万多吨酵母干粉 ,
从 中含蛋白质约 1 . 5 万 吨 , 无疑这是一个 宝
贵的营养资源 。
蛋 白质
4 5
.
8 9
啤酒废酵母的营养成份 (单位 : g门 0 9干基 )
. 脂肪 …还原糖 】蔗糖 ! 。 族兹生素 灰份
6
.
7 0
谷肤甘肤
4
.
5一 8
.
3
丽一士一硕7川 . - 丰富
,k,一粉ù刊表一创曰
一 、 啤酒废酵母的营养性 蛋白 。 酵母胞内氨基酸种类齐全 ,添加蛋氨酸
啤酒酿造后沉降于发酵罐及贮罐中的泥 后营养价值可大大提高 43[ , 5一腺昔 一 1一蛋氨酸
状酵母称为啤酒废酵母 。 在所有微生物中 ,酵 ( S A m )是合成肌酸 , 肾上腺 素等机体内生理
母所含的 蛋 白质量居首位 , R N A / D NA 值也 活性物质的前体旧 。 而谷胧甘驮是参予人类
最 高 . 其 含 有 的 八 种 必 需 氨 基 酸 量 符 合 肝细胞氧化还原反应的重要因子两 。 所以废
F A O /w H O 的模式要求 (见表 沙 · 3〕 ) , 净蛋白 酵母是制备全氨基酸制 品的理想材料 。
质利用率达 70 % 以上 , 营养价值接近于动物
表 2 啤酒酵母的必需氨基酸含量比与标准比较
赖氨酸 苏氨酸 蛋氨酸 缘氨酸 亮氨酸 色氨酸 苯丙氨酸
异亮
氨酸
半胧
氨酸
骂署灯粉黔于称一 0 2 . 9 4 . 3 2 . 02 4 . 2 5 . 6 1 . 4酵母中还富含 除维生素 B 工2外其余维 生 循环系统 ,减轻浮肿及抗病毒等功能 。 啤酒酵
素 ,尤其 B 族维生素含量十分突出 。 此外 , 麦 母中还含有人体必须 的十四种矿物质 , 尤其
角固醇也很丰富 , 该物质可转化成人体骨质 存在着一种铬与维生素 B : 的化合物 ,有维持
生长的营养成份维生素 D Z 。 作为防止机体老 血糖值的作用 。 同时还 含有具抗氧化功能的
化的高核酸制品 ,啤酒酵母 R N A 及有关物质 有机硒 。 此 外 , 由于 酵 母 胞壁 含有 近等重
的药理作用 已有报道川 , 认为具有改善血液 20 %的多糖物质 , 认为具有改善机体肠道功
DOI : 10. 16519 /j . cnki . 1004 -311x . 1994. 05. 002
林宇野等 : 啤酒废酵母生物营养素的研究进展
能 , 降血脂及抗癌等功能闭 。
二 、 应用概况
近年来 , 啤酒废酵母及其提取物的应用
研究重点 , 已 由饲料工业转向食品 、 药品行
业 。 我国及有关国家地区已制订了相应产品
的质量指 标阁 。 据报道助〕 , 日本 已有 超过
70 %的废酵母用于这些行业 。
1
. 在食品工业 中的应用
作为高蛋 白食品 , 去除核酸后的酵母蛋
白质 ,不但具较高营养价值 , 同时保存了蛋白
质胶凝性 、 乳化性及水合性等功能 l1[ 〕。 这种
蛋白精粉可作 为单细胞蛋 白供人类食用 , 或
作为其它食品的蛋白补充源 。 酵母蛋 白含谷
氨酸十分丰富 ,其低度水解的 自溶物可做肉
汁代用品 。 由啤酒酵母制备的蛋白饮料不含
胆固醇 ,若与豆乳及酪阮配合使用 ,是一种高
营养值的新型饮品 。在 人工肠类食品中 , 加入
2 : 啤酒酵母可促进蛋 白质和脂肪粘合性 . 防
止因脱水造成的抽缩现象 。 溶加 3 % 一 7% 酵
母粉可以强化面包 、 点 心及快餐类食品的营
养作用 。 而 0 . 5厂 ~ 1% 啤酒酵母粉增加生面
团延展性与膨松度 . 缩短场面时间 ,以便操作
和补充 v 。 等营养物 。 酵母和白蛋白或酪蛋白
合用 ,可取代磷酸盐等做为食品添加剂 ,其增
稠效果更好 , 近来有报道可用废酵母提取食
品添加剂甘露糖蛋白 〔`幻 ; 用经焙烤的废酵母
作可可扩充剂代用品 。 美国的 e or s 啤酒公司
还开发了含酵母蛋白的低卡路里巧克力 ls[ 气
啤酒酵母作为夭然调 味品 已通过 F D A
批准 `菌体中核酸经水解后所得呈味成分 5 ` -
腺昔酸 、 5 ` 一鸟昔酸等可做为营养 基料 , 用于
生产各种形式汤料系列产品 改 ` 3 、 肉卤和调味
酱 。 啤酒酵母中的抗 氧化作用物质能抑制过
氧化物生成 , 防止维生素 A 、 D 、 E 被分解 。 所
以常做为高脂食品和脂溶食品的保鲜剂 。 此
外 . 酵母 自溶物富含 B 族维 生素及许多组分
未 明确的香料化 合物 , 已有报道 l5[ 〕 , 在缓和
条件下用热水可抽提出某些有效成分生产增
香食 品 和 调 味 品 , 这 有 别 于 L一谷 氨 酸钠
( m好 ) , h p 和 G m p 的风味 。
2
. 在医药及保健行业中的应用
啤酒酿造过程 中 ,酵母从培养基中吸收
并积累了大量营养成分 。 如酵母中含谷胧甘
肤量在 48 5 m g 1/ 0 09 酵母 以上 。 Y os b j n o ir
ho su m i 等使用一些安全试剂 l6[ 〕 ,有选择地从
酵母胞 内分离出 s 人m 、 谷胧甘 肤 、 D N A 聚合
酶 、 泛酸及 B 族维生素等物质 。也有报道用啤
酒酵母可提取到蔗糖酶 、醇脱氢酶 、细胞色素
c 及辅酶 A 等 〔` ,〕。 无疑这是一些重要的生化
药品 .
利用啤酒酵母生产酵母粉及酵母膏 已有
成熟工艺 ,大体采用 自溶法生 产 : 例如大 日本
制糖公司生产的系列酵母浸出膏 , 具有苦味
弱 、 呈鲜味强等特点 ,可广泛应用于轻工与化
工产品的生产原料 。 产品中含有丰富的蛋白
质 、 肤 、陈 、 脉及酵母其它营养素 : 此外 ,在欧
美市场上已有一些具医疗保健功能的酵母产
品出售 。 如含硒酵母 、 纤维酵母饼干及富含
v 。 的强化酵母等 。 近年来 , 随着核酸营养学
与核酸代谢疗法理论的建立 ,啤酒酵母做为
高核酸食品和药品已开始受到重视 , 认为对
抗衰老 、 抗病毒和抗肿瘤等有一定效果 〔` 吕气
3
. 在饲料工业中应用
我 国每年蛋白饲料缺 口较大 , 估计超过
5 0 0 万吨 。 而由呻酒酵母制备的干粉 , 富含蛋
白质 、 维生素 、矿物质及某些水解酶系 , 其营
养价值柑当于兔粉 , 是一种优 良的蛋 白饲 料
补充深 。 国内外已有工艺及流水线设计用于
生产这种饵料〔旧 。 非反当动物由于无法消化
酵母的胞壁 , 因此需将废酵母 自溶后制成饲
料使用或提取粗蛋白用子配合饲料 。 而国内
大多数厂家只将其在阳光下晒干后出售 , 无
疑这种酵母饲料的蛋白质利用率较低 ,造成
不必要的浪费 。
目前 ,饲料工业 已重视啤酒麦酵母及其
它啤酒生产副产物的综合利用 沁 `三,所生产的
生 物 技 术 4 卷 5 期
颗 粒 饲 料 喂 养 动 物 后 , 可 消 化养 份 总 量
( T D N ) 已达 80 %以上 。 酵母胞壁的纤维成分
也逐渐得到利用 , 国外有报道可将细菌接种
到酸解后的酵母纤维质上发酵 ,谏酵母纤维
转化为细菌蛋白质21[ 〕、 ,极大提高了啤酒酵母
利用价值 。
三 、 , 典型酵母蛋白提取工艺及新进展
酵母蛋 白提取方法较多 . 但可归纳为下
述三类 。 即 : 酶处理法 ( 自然自溶法 、诱导自溶
法 ) 、 化学处理法 ( 溶剂 处理法 、 反复 冻融法
等 ) 及机械破碎法 (高压均质法 , 高压压榨法 ,
高速球磨研磨法和声波法等 ) 。这些方法可单
独或结合使用 。
(一 )酶处理法
自然自溶 法 : 酵 母置 于 合适 的温度 、 p H
及缓冲液中 ,经一定时间后胞内各种酶系 (庄
葡聚糖 、 蛋 白酶 、 R N A 酶及磷脂酶等 ) 被激
活 , 作用于酵母的细胞壁与细 胞膜 ,使得原来
有序的结构变得混乱无序直 至瓦解 . 释放 出
胞内物质 。 金属离子 C u , + 、 N a , 等能激活自溶
酶系 ,有助于 自溶作用气而金属鳌合剂 EDT A
却有抑制作用 。 一些 质壁分离剂和高渗液由
于能破 坏细胞表面与整体结构 ,能促进自溶
快速进行 。 如乙醇一 K a a 、葡萄糖液等 :2 〕。 该
法常与溶剂处理法结合使用 , 能缩短常规酵
母 自溶周期 . 提高蛋 白质囱收率 。另一种是诱
导 自溶 法 ,通过 外加糖酶和蛋 白酶溶解酵母
胞壁和胞内大分子物质 ,使胞内物顺利溶出 。
据报道二: ,二. 分解植物 蛋白的中性蛋 白酶与分
解植物细胞壁的 压淀粉酶分别单独作用于酵
母 , 并不能促进内含物外流 ; 而分解细菌细胞
壁的溶菌酶却有较好效果 。 冬 l , 3一葡聚糖酶
与木瓜蛋白酶是提取酵母蛋 白质有效的外加
酶 系 一 些 担 子 菌 ( B” 讨 :绷哪ect
“砂州勿砂。 了口匆 )溶解酶与蜗牛 酶也能提高酵母
的自溶速度和提取物的得率 二: 性· 25二。 诱导酵母
自溶的因素还很多 , 广义上说 . 包含一切人为
因素引发自溶的因素 , ’它 可使酵母在任何发
育阶段产生自溶作用 。 典型的酶分解法工艺
可归纳如下 :
酵母 泥一洗 涤一粗 滤一脱 苦诱导物 ~ _ 灭酶等 _ 、 , , ~ _ . , .` 乙乙二令自溶一二二二斗离心一浓缩一精制一干燥一粉碎一过筛一成品
(二 )化学处理法 : 主要是溶剂处理法 。利
用一些无机或有机化学试剂溶解酵母细胞壁
和膜上的表面结构 , 使酵母胞内物质外流 。常
用的化学试剂有 : 氢氧化钠 、 乙醇 、草酸 、 柠檬
酸 、 尿素 、 甲醇及盐酸等 。 该法与机械法等并
用可以得到较好效果 。 如 : 酵母先用 N a 0 H 处
理 后 . 再使用高压均质法 ( 9 0 0 0 iP sg 下均质
三次 ) ,蛋 白质得率可达 90 % 〔川 。 另有报道 ,
一些有机溶剂与 N a o 混合作为提取剂时 . 不
但可达到纯化酵母细胞作用 ,还能保持胞内
自溶酶活性〔川 。 用 N ac l一乙醇提取酵母 内含
物可抑制细胞腐败作用 , 另一方面 由于细胞
透性的改变 , 提高 了细胞干基提取率卿: 、 近
来还 报道 〔川 , 用 0 . S M 的 N a cl o , 处理可得
到低核酸酵母蛋 白 。 利用溶剂处理法时 , 一应考
虑到提取物的食用安全性问题 ,避免使用有
毒有害药品 。该法常引起蛋白质变性或降解 ,
失去蛋白质特有的功能性 。 但酵母细胞成分
中的氨基酸经提取后损失不大 ,常有较高的
得率 . 典型的工艺路线是把酵母先制成千粉
后 ,再加溶剂提取胞内物 。 例如 :
酵 母 泥一洗涤一 , 离心一加丙酮
( 一 1 5 C )一搅拌一 , 离心一收集沉淀一干 燥一 ” 加 乙 醇 , 低 级脂 肪酸等精制一干燥一成 品。三 )机械破碎法 : 该法应用最为广泛 , 尤
其是高压均质法和高速球磨研磨法 。 前者是
利用流体高速流动时 , 在均质机头的隙缝处 ,
产生强烈的剪切作用而使酵母细抱破碎 。 操
作时 . 经洗涤 的酵母浆应顶冷却至 4℃ , 以防
均质时发热使蛋 白变性 。 高压均质法可使蛋
白质收率达 6 0% 以上 . 酵母胞内蛋日质释放
林宇野等 : 啤酒废酵母生物营养素的研究进展
率与均质次数和压力有关 ,若配以碱法预处
理效果更好 。 而高速球磨研磨法是将酵母浆
(或酵母粉 )置于含玻璃球的球磨机中研磨 ,
其 崩解 效 率和 能耗 可与高压 均质法 相媲
美〔3“〕。
(四 〕新近研究进展
从酵母中提取生物营养素的最大障碍是
细胞壁 。利 用酶法 、 化学法及机械法破壁的文
章已很多 。 但营养紊的得率仍有待提高 。从降
低成本及 简便 出发 ,国外厂家已普遍使用超
声波与电离辐射处理啤酒废酵母 ,胞内活性
物质不会因此被破坏 。 这种方法安全 、 卫生 、
且易于大规模生产 : 一般需将废酵母浆预冷
却 . 以免操 作时生热破坏生物营养素 。 另有报
道卑〕 , 一些高分 子电解 质凝聚剂 (其本身具
营养性有札物 )能育效改善酵母细胞脱水性
能 . 用其处理酵 母细胞壁后可得到一种高蛋
白提取物 此外 . 鲜酵母 自溶物 , 弓对废酵母
自溶亦有 叮显促进作用 , 认为是 自溶物 中所
含的各种酶系有助于细胞壁的溶解 。
基因工程技术 已用来提高废弃酵母的利
用价值 :3 二 . 其方法是将用基因工程构建的 、
具高度调节性能启动子的表达载体导 入啤酒
酵母 ,这种 启动子可以在发酵过程 中关闭 . 保
证啤酒生产质量 . 而当废酵母重新悬浮在诱
导培养基 中时 ,启动子重新开动 。 采用此方法
可以生产 出需求量很大的蛋白质 ,如凝乳酶
与血清蛋 白等 。 另一方面 ,无论是常规的 . 还
是基因工程构建的酵母菌 . 所提取的蛋 白都
必须含尽量低的 R N A 量 。 一些通过改变基因
以降低 R 、 A 含量的方法 已逐渐建立 , 如蛋 白
质磷酸 化法 、 蛋 白质唬拍酞化 法等即二 , 通 过
这些方法提取 的酵母蛋 白质 . 不但改善 了其
特有功能 . 而且含硫氨基酸量得到增加 。美国
农业 部 的微 生 物 学 家克 . 库 尔茨 曼 ( K 。
c ol 、 e m a n )正 在开发废酵母的新用途 , 试图能
将其制成调节身体重量的激素 、 刺激头发生
长的药物及快速融化血块的维生素等 j 二。
四 、 重视开发利用醉母生物营养素
尽管国内有关酵母生物素提取与利用的
报道甚多 , 但充分体现效益的产业化规模尚
未形成 。 估计原因有如下几点 : 首先 ,生产啤
酒厂家虽多 , 但小厂家居多 ,各厂家的酵母菌
类型不一 , 估计达 20 余种 , 无法适应和 形成
一个统一且高效的营养素提取工艺 , 这可以
从 己报道的提取工艺体现出来 。 从单一厂家
出发 ,一种成熟工艺处理的酵母泥数量有限 ,
产值与效益不 明显 , 因此 厂家往往忽视且不
愿投资生产 。 加强区域性啤酒生产菌规范化
及 对各啤酒酵母生物学性考察显得十分必
要 。次之 . 对废酵母生物营养素的种类及酵母
与其它啤酒生产副产物综 合应用研究重视不
够 , 长期 以来只着眼于 某一成份如蛋 白质等
的提取研究 , 忽略了对其它活性成分的考察 ,
造成提取方法杂且雷同 , 生产成本偏高 。国外
在这方面做了许多有益尝试 . 如对高含硫氨
基酸 啤酒酵母菌的开发 , 水解废酵母 再生产
柠 檬酸 .类脂及 甲烷等研究哪从扩大 了啤酒
废酵母的利用途径与经济价值 。最后 . 应加强
废酵母做为生物营养素的安全性研究 。 传统
的酵母产品是靠长期食用获得食品安 全性
的 。 废醉母作为食品 、 药品投入市场前 ,一定
要有可靠的安全性试验 ,方能为消费者接受 。
如 : 对提取药剂残留量的控制 , 去除核酸的有
效方法及提高酵母 产品的药用性与营养性
等 。
以上仅是作者粗浅看法 , 不足之处请指
正 。
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