（茶学专业论文）利用啤酒废酵母泥生产新型天然食品添加剂的研究.pdf

摘要 啤酒酵母细胞含水分量为7 5 8 0 左右，主要成分是蛋白质、核酸、b 族维 生素和矿物质元素等其氨基酸组成比例接近联合国粮农组织( f a o ) 推荐的理 想氨基酸组成值，在新天然蛋白资源和啤酒废酵母泥综合利用领域有着广泛的应 用前景。本研究探讨了啤酒废酵母泥中蛋白质含量、快速审i 定方法、脱苦、脱臭、 自溶工艺及使用超高压射流对撞机在不同对撞速率下处理该物质，最后用真空浓 缩法处理获得高蛋白质、高氨基酸含量，且生产过程不使用合成化学试剂的新型 天然食品添加剂。 用过氧化物凯氏定氮法溯定样品中蛋白质含量，相比传统凯氏定氮法，省 略了蒸馏过程，对一般样品碳化、消化全过程由2 3 h 缩短至8 m i n ，且结果稳 定 用无菌水加5 氯化钠用不同配比，不同次数反复洗涤，正交试验探讨了 最佳啤酒酵母脱苦、脱臭工艺，获得了理想的工艺参数 用超高压射流对撞机处理啤酒酵母细胞，解决由啤酒酵母细胞壁坚硬导致 酵母中营养风味物质抽提率偏低的问题 酶解结束后，啤酒废酵母被纳米对撞机在1 m p 2 0 0 m p 下破碎后显微 镜检测，混合物料中大多数为空腔细胞和碎片，细胞壁破碎率可达9 7 9 ； 用真空浓缩法干燥经纳米级破碎的啤酒废酵母泥，获得新型天然食品添加 剂 该天然食品添加荆制得的酸奶制品风味独特，酸甜适口，营养丰富 关键词：啤酒酵母泥脱苦脱臭自溶纳米对撞机真空浓缩食用添加剂 a b s t r a c t 1 1 壕c o p o s i f i o no fw a s t e b e e ry e a s t si s ：a b o i 吐7 0 m o i 妣c o n 蝴t e i n , 删哺c l e i ca c i d , v ba n dm i n e r a l , s t h ec o m p o s i t i o no f 蛐岫a c i d sc o n h m t si ss h n h 越 协t h er e c o m m e n d e d 劬i l 【ce m m o n 乜o f 锄劬a c i d sb ，r f a o t h e r e 辩& x = t e n s i v c 印i 妇珥。叩。啦缸她f i e l d s o f n c wm t u m l 珥喇n 嘲砌脚曲曲面 u t i l i z 蚯o l m 1 1 i i sl m p c rd e t e n n i nl h cp i i 确nc o n t e n t so f w a s t eb e e ry e a s t s 1 1 l i sp a p e r m a d ei n w 斌i g a l i 伽so f 出牺慨山n 幻f i ：碰j u t o l y z e 蛔：h n i q u e sa n dw a s t eb e e r y e a s t s0 f d i 琢嬲mv e l o c i t i e s m m i - b l o k e nm a c h h 蛤臼i 铆i c d 幻c h n i m 瑚惰舾l b c 矗n a l c 咖嫩蜘衄吐i a n e w l yk 曲p 帅钯i n ，k 曲问m j n o a c i dc o m e m s 锄d 埘蛳- a 础商m dd 嘲m 伽驴砌薯萄争扣嘲眦mf o o d 翟嵋i 虹v e 咖b e 翟舸眦 t l m d o p p 。d 舅舭堪i d a k ；i c l d a h l 协& n e n n h 蛤缸岫c o n t e n to f 位 m m p l 髓c 衄胂l i i 略w i m 血e 椭匝洲球l 出曲d e 晒m i n a l j 伽地鲰锄n i 鹋p r o c e s s h a sb e e no m i 馓dt h e2 3h o 邺l b 咖捌伽a n d 击群如p r o c e s s e so fc o m m o n l y 鞠枷p l 伪哪i b o 咖协o n l y 8m i n u t e s ( 2 ) a 脑d i f f e r e mm a t c h e sa n dt i m e so f 勰c p s i sw a t e rm d5 s o d i 啪c h l o r i d e u l 吐i 协踉岫瞰0 l m m i d 位t i e 啦d e b m e ra n dd | n 幻f i ：硼o n 位c h i 璐嘴 d e t e r m i n e d 切伪t b 棚南删n b i ce x p e m n e 啦 i k 曲p 嘲啪m m i 勘o k e nm a c h h 壕t o 讹啦w a s t eb e e ry e a s t s 躺a d 哪嘲毡 t h i s 弘l 肼玑a 耐如p r o b l 锄o ft kl o w 珊血i 锄由翟：妇e t i i c i e 眦yo fw a s t eb e e t y 鼬c a u s e d b ，r & t 0 嘎咖础h a s b e e n l 试 卿a f t e re n z y m o l y mt r c m n e 咄w 咄蛔y 戡i 幽w 峨h o l 鼢d i h mb 甲t h c m m i 勘o k e n 曲妯| i | u n d e r1 5 0 h 妒2 蛐 嘲耐蚵i n i c r o s c o p ea f t e ru e a u ，d b yt h em n 曲r o k e nm a c h i n e , 岫m i x e dm a r a u d s 峨m a i n l yc o m r o 。e d 蚵a 籼 础sa n df r a g n e n 纽t h ee t t i c i e n c yo f l h ec r a s ho f l h e w a s t c b e 苜粥a 豳锄b e 9 7 9 s y o p 供dv s c l m i na m m 础伽m e o m dt ot r e mt b cf o l l o w i n gm m i - 呐k e n w a s t eb c e fy e a s t sn m 由目i a l sa d d8 n c w l yn 咖曩lf o o da 曲吐 c a r lb ca d 嘀砒 ( e u s i n gw a s t eb 。盯y e 衄晦m 蜘瑚栅r 8 lf o o da d d i t i v et om a k es o u rm i l l 池 菌 n e w l yh e a l t hp l 吲 e i 舳d r i n ki sak i n do f n u t r i t i o n a lp r o d u c tw i t had i s t i n c t a n d s o u r - s w e e tb l a n c e df l a v o r k | yw o r d s ：d e b i t t c r , d c o d o r i z a f i o n ；a u t o l y z e ； q a m i - b r o k e nm a c h i n e ；v u u m a ) n c o u a m i o nm e t h o d , f o o d 翻u 飙 磁 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果。也不包含为获得湖南农业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意 研究生签名： 杨时间，知p 掣一日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解湖南农业大学有关保留、使用学位论文的规定，却：学校有权 保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文同意湖南农业大学可以用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 、 【保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：龙琴 时间：沙歹年7 明彳日 导师签名：恻 时问： 例莎年矿厅乇e t 第一章前言 近年来，随着我国啤酒t 业的发展迅速，啤洒产景每年以5 - 7 的速度递增， 2 0 0 1 年达到了2 3 0 0 万吨。而每生产1 0 0 吨啤酒约有含水分量为7 5 8 0 0 0 的剩余 酵母泥1 5 吨i l l ，据此计算，仅2 0 0 1 年就可得到的剩余酵母泥有3 5 万吨以上。 啤酒酵母的营养成分十分丰富。含有各种氨基酸，维生素，矿物质和食物纤维。 对啤酒酵母泥的利用既可以为啤酒厂刨造良好的经济效益，提高入世后的企业竞 争力，同时也有利于社会的环境保护。目前，国内对啤酒酵母尤其是主发酵后的 剩余酵母的利用已达到一定水平，但与国外相比，啤酒酵母利用的生产工艺和完 全性都有待提高。啤酒生产企业，除t f 常生产所用的酵母外，每年都有大量的啤 酒酵母被淘汰，大部分厂家用其做饲科添加剂，少数厂家进行了简单的开发利用， 造成了资源的极大浪费。在啤酒的酿造过程中，每生产1 0 0 0 0 吨啤酒，剩余的酵 母泥数量一般约为啤酒产量的1 ，酵母泥是由啤酒和酵母细胞组成的泥浆状混 合物，其主要成分是啤酒酵母，还含有少量的麦芽壳、大米碎片及酒花等。啤酒 酵母细胞含水分量为7 5 8 0 左右，除水之外的主要成分是蛋白质、氨基酸、 核酸、b 族维生素和矿物质元素等成分。啤酒酵母中的氨摹酸组成比例接近联合 国粮农组织( f a o ) 推荐的理想氨基酸组成值，为此，前人就啤酒废酵母泥作过 有些初步的研究伪。 1 1 啤酒酵母的成分及其性质 1 1 1 啤酒酵母的收集： 每生产一吨i 啤酒可获得含水量8 0 的酵母2 4 公斤。其中约1 6 公斤要废 弃，8 公斤用于再生产。在后熟阶段，每吨啤酒可获得含水3 5 的废酵母1 0 公 斤。这就意味着，每生产一吨啤酒可获得含水量1 0 ，6 的干酵母约7 公斤【3 l 。 酵母收集：将啤酒发酵成熟的罐内酵母前、后备l 3 打入酵母收集罐， 中间l 3 酵母用于下次生产。将啤酒过滤前每次捧放的酵母打入酵母收集罐。 酵母收集罐中的酵母液，可用离心或压榨的方法收集部分酒液，并得到含水分较 低的酵母，作为综合利用的原料c 1 。 1 1 2 啤酒酵母的主要成分分析 1 1 2 1 啤酒酵母的营养成分：如表1 1 所示。 表1 1啤酒酵母的营养成分( 单位： 0 0 曲 t a b l 1n u t r i e n t si nb e e ry e a s t s ( e n l t ：l o o g ) 成分含量 水分( ) 蛋白质( ) 脂肪( ) 纤维( ) 灰分( ) 碳水化合物( ) 热能 6 5 5 2 6 4 1 5 1 7 8 2 3 9 2 8 9g - l o o s 注：以干酵母计 1 1 2 2 啤酒酵母中的氨基酸含量分析 决定一种原料是否值得作为天然食品添加剂的开发材料，要衡量其营养价 值，若作为蛋白质开发原料，则要衡量其氨基酸含量，一般用理想值衡量，所谓理 想值的氨基酸含量是指原料中氨基酸含量接近人体所需的氨基酸量，经测定，啤 酒酵母中的氨基酸含量如表1 2 。 表1 2 嶂酒酵母中的氨基蕞含量( 单位：嵋l 。) t a b1 2a s i n oa c i d sc o n t e n t so fb e e ry e a s t s ( u n i t ：s s - l 。) 成份 理想值 含量 缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 苏氨酸 蛋氨酸 赖氨酸 色氨酸 2 7 0 3 2 7 0 l 2 7 0 2 7 0 9 0 3 3 8 4 2 5 3 5 0 3 2 5 2 1 3 枷 7 5 苯丙氨酸 1 8 0 2 6 0 2 从表1 2 可知，啤酒酵母中除赖氨酸远远高于理想值外，其它接近理想值， 而大多数谷物( 如大米、玉米、小麦) 的赣氨酸含量较低，如将啤酒酵母制品添 加到谷物食品中，将会极大地提高人体对蛋白质的利用。 1 1 2 3 啤酒酵母中的维生素 表i 3 肆滔酵母中的维生素( 单位：鸭1 0 0 s ) t a b l 3v a a m h c o a t m m o f i m e r y e m n t l ( u m i t l 嵋1 g ) 维生素含量 硫氨素“s 1 )1 2 9 核黄素( v 吆) 3 2 5 麦角甾l i z o v b 62 7 3 嘌岭059 菸酸4 l7 叶酸090 肌酸 3 9 1 泛酸 1 8 9 生物索9 2 9 注：以干酵母计 从表1 3 可知，啤酒酵母中几乎含有各种维生素，其中b 族含量最丰富( 除 vb 1 2 外) 。每克酵母中维生素b 1 、舵、瞒相当于成人日需要量的1 0 7 5 ，2 6 ，1 3 6 。啤酒酵母中的麦角舀醇含量丰富，该物质受紫外线照射时转化成维 生素d ，它是骨骼健康发育必不可少的，经紫外线照射制成的酵母制品，可防止 儿童佝偻病及供应经常见不到太阳光的人使用e 。 1 1 2 4 啤酒酵母中的矿物质含量分析 袭1 4 嶂滔酵母中的矿物质( 单位：1 0 0 s ) l 曲l 4m o 协r i a n t 协o fb e e ry e a s t s ( u m i t ：j 0 0 9 ) 啤酒酵母中的矿物质 磷 1 8 弧 铁 7 1 8 m g 1 0 0 9 钠3 8 7 t g 1 0 0 9 钙 鼹3 g 1 0 0 9 硫0 3 镰 钾2 0 2 镁2 4 钿g 1 0 0 9铜 1 4 7 p p m 锌 3 6 0 p p m锰 9 0 0 p m 钻0 7 0 p r o 硒0 踟口硼 铬i 1 p p m 锗、硅、旗未检出 注：以干酵母计 3 建酒酵母中存在的铬和硒较多( 见表1 4 ) ，铬和维生素b 2 相结合的化合 物能维护人体币常的血糖值。硒可以保护心脏，抑制心血管病的发生和发展，防 止克山病和关节炎，尤其是可防止癌症，它是一种多功能营养品。同时，它有抗 铅、镉、汞、砷等有害元素对人体的危害的功效【5 1 。 1 1 2 5 于啤酒酵母中含有蛋白质高达5 嘣，舍有人体必需的八种氨基酸，其氨 基酸的配比接近予联合国粮农组织( f o ) 推荐比例，尤其是谷类食物中的第一 限制氨基酸赖氨酸，肆酒酵母中含量特别丰富因而，啤酒酵母蛋白食品可以改 善人类的营养均衡。此外，啤酒酵母蛋白的营养价值也相当高，蛋白质的营养一 般可以采用生物价和可消化率来评价( 见表1 5 ) 。由表1 5 可以看出啤酒酵母 蛋白质的营养价值接近动物蛋白，略高于植物蛋白。由此可见，开发啤酒酵母蛋 白食品有可能成为继s c p 之后的新的食用蛋白领域。据报道，日本的札幌啤酒公 司已利用睥酒酵母蛋白食品与酸奶混合，钼备减肥食品【。 表1 5 千嶂滔酵母蛋白与动植物蛋白营养价值比较( 单位。) t a b l 5c o m r i mo fp r o t e i n 啪t t si nd r i e db e e ra n do t h e rs a i m l - p l u t s ( u n i t ：t ) 蚤自质源生物价可消化率净蛋白质用 动物蛋白蛋 1 0 09 7 奶 植物蛋白燕麦粉 碎玉米 马铃薯 9 8 7 9 7 2 6 9 9 7 7 6 7 4 千啤酒酵母( 1 次生长)7 8 - 8 09 1 - - 9 26 4 - 8 2 1 2 啤酒酵母综合开发利用的研究进展 ，。， 由于啤酒酵母具有较高的营养价值和含有多种对人体有益的微量成份，对啤 酒酵母综合开发利用，既有利于防止对环境的污染，又可为企业提高经济效益。 下面介绍啤酒酵母的综合开发利用的有关研究 4 盯 i ； 矾 1 2 1 啤酒酵母营养酱油的开发 1 2 1 1 啤酒废酵母处理： 啤酒废酵母加2 倍体积的无菌水，采用8 0 9 0 目筛子筛分日压榨或离心处 理得干酵母。加2 倍体积的5 酒石酸或荔盐酸搅拌均匀日压榨或离心处理 。加2 倍体积的5 n a 0 1 - 1 搅拌均匀，压榨或离心处理母加2 倍体积的无菌水离 心处理，得干净酵母【71 1 2 1 2 生产过程： 经处理的干净酵母加入数倍体积羁的食盐水后，开动搅拌器，并用蒸汽缓 慢升温，1 0 0 分钟升到4 8 5 0 c ，保温6 小时，然后升温到5 2 ，加入3 0 0 1 啪 中性蛋白酶，搅拌半小时，保温1 5 小时后升温至6 3 6 5 ，保温4 小时，冷却 至室温，静置2 4 小时，取上清液至杀菌锅中，加入1 5 0 a 左右的食盐，l 哟毛基酸 母液，1 苯甲酸钠，适量砂糖、酱色，开蒸汽升温到，保温2 0 分钟杀菌。 杀茵结束前加入4 味精及1 食用酒精杀菌结束后冷却至常温，过滤后灌装即 为成品口】。 1 2 2 天然调味料酵母抽提物的利用 天然调味科酵母抽提物的生产及其在食品工业上的应用，在我国仍属一 门新兴的行业目前国内调味辩主要以味精为主，每年市场需求量约5 2 万吨， 而酵母抽提物却只有几千吨年左右的产量，使用厂家大多依赖进口，市场潜力 很大 酵母抽提物作为天然调味料的一大品系，含有多种氨基酸、核苷酸、败类化 合物、维生素及微量元素等，营养丰富，滋味鲜美，内香味浓郁而持久，集调味 与营养两大功能于一体，是味精及植物水解蛋白所无法比拟的酵母抽提物添加 到各类食品中，具有独特的调味效果，能很好地改善产品风味，提高产品质量。 已在国外，如欧美、日本等发达国家的食品业中得到广泛应用，在鲜味增强剂的 市场中占有率高达3 鼹，而味精只占有1 7 f n 】 酵母抽提物的生产工艺流程如图：( 经处理过的纯净啤酒酵母) 纯净酵母 i 瓒、碱、酶液 酵母自溶 l 酵母渣干燥酵母去渣 il 酵母蛋白饲料浓缩 l r 调配1 ill 液状产品进一步浓缩喷雾干燥 l 膏状产品粉状产品 图1 1 酵母提取物的生产工艺漉程图 f i 9 1 1p r o d u c i n gf l o wo fy e a s te x t r a c t s 1 - 2 3 生产果糖二磷酸钠 果糖二磷酸钠( 简称f d p ) ，是人体代谢的一种活性生化物质。可作为恢复 和改善细胞代谢的分子水平药物。f i ) p 药物可供静脉注射，能显著改善心脏机能、 缓和冠状动脉阻塞、用作心肌梗塞、心功能不全、心肌缺血发作、休克等症的急 救良药。 其钊取方法如下： 从啤酒露天罐捧出的鲜酵母泥，先用生理盐水洗涤数次，以除去酵母中的杂 质。然后对酵母细胞进行破壁，破壁后的酵母即可投入酶反应釜进行反应。原料 糖类和磷酸盐在一定条件下，在啤酒酵母的活性酶作用下发生生物合成反应，逐 步生成果糖二磷酸钠反应液经过过滤，除蛋白，再经离子交换柱纯化分离，进 行真空浓缩、脱色，用酒精结晶、洗涤、烘于即可得到果糖二磷酸钠的成品，该 法生产的成品纯度高，可达蛔以上【 6 以上酵母泥的计算得率在5 以上。产品进一步加工即成采糖二磷酸钠的 成品t 1 0 】。 1 2 4 食品添加剂 1 2 4 1 香肠、火腿、汉堡包等肉制品加工时，添加1 3 的啤酒酵母，由于蛋 白质和脂肪作用，粘着性明显改善，防止水份分离，可减少汉堡包的缩小现象。 酵母的鲜味，使肉制品风味更加鲜美【n 】 1 2 4 2 普通的强化面包及糕点在和面时添加3 件的啤酒酵母，可提高面团的 质量，改善延展性，并易于操作：若加入0 扣1 o ，面团性质即发生明显的 改善，同时添加v c ，可缩短醒面时间，改善面包的组织；这种效果是由酵母所 含半胱氨酸及谷酞甘肽作用的结果e1 2 1 1 2 4 3 汤料、乳酪、调味料在加工时，酌加2 鼎的啤酒酵母，能增加稠度。 使乳化稳定，粘度增加芥茉酱等调味料添加如1 5 的啤酒酵母，可增加产品 的鲜度和质量【1 3 1 。 1 3 本研究的目的意义 啤酒酵母含有抗氧物质，能抑制过氧化物的生成，防止维生素a 、d 、e 的 分解。目前国内外对啤酒废酵母的利用主要有：饲料工业、食品工业、及生物制 药工业。( 见表1 6 ) 表1 6 嶂滔酵母各种利用形式一览表 j ，i 6u s a g e so f b e e ry e a s t s 行业产品 饲辩工业 酵母千粉饲料酵母菌体干燥等 配合饲料 酵母蛋白，麦根，玉米干燥并添加其他成分 食品工业调味晶( 酱油) 肿。i 肝，氨基酸，维生素等水解，脱苦等 食用蛋白 酵母蛋白干燥等 食品添加剂g 肝，i 盱破肇。核酸降解( 酶解) 医药行业 药用酵母( 食母生) 酵母菌体干燥等 核酸类药物 核酸。核苷酸核苷破壁。核酸降解( 酶解) 葡聚糖和甘露聚糖类 葡聚糖和甘露聚糖破壁，多糖提取( 碱法) f d p 酵母酶系生物转化生产f d p s o d 异丙醇沉淀等方法生产s o d 将啤酒废酵母做成饲料是目前国内外啤酒废酵母综合利用最主要的方法：如 日本的啤酒废酵母有5 0 作混合饲科，1 2 1 3 作强化饲料。我国七五、八五 期间对啤酒废酵母开发蛋白饲料作了重点攻关，目前此项技术在国内己基本成 熟，工业化推广程度较广，此外在食品工业中将啤酒废酵母经清洗、脱苦除臭、 加温自溶、灭菌灭酶、添加营养成分等工序可制得酵母蛋白营养粉，用以制作各 种食品添加剂，添加到面包、饼干香肠等中去将废酵母经自溶破壁、分离提 纯、浓缩可制得酵母精青，是兼具营养、调味和保健功能的优良食品添加剂欧 美等国广泛将啤酒废酵母制作食品添加剂，日本约有2 0 的啤酒废酵母制作食 品目前利用啤酒酵母在生物制药工业中，已开发的产品主要是核酸核苷类药物、 果糖二磷酸钠和谷胱甘肽等【z 4 ) 。为了增加酵母抽提物产量国内外同行做出不同 努力，探索了几种革新的方法：( ) 用溶菌酶和葡聚糖酶消化完整的酵母叼 ( 8 ) 添加能够作用于析出细胞外的蛋白质分解酶【1 田( c ) 细胞的机械破碎和粉 碎7 】，在最后面一种方法中胞内酶的活力被保存下来了由于酶反应速度缓慢， 并且需要无菌条件，所以大规模采用酶法破胞受到限翻而普通机械法细胞破碎 率又较低，所以寻求一种高效、可大规模推广的啤酒酵母细胞破碎法以增加啤酒 废酵母泥的_ j f l i 用率成了当务之急【z l r j 1 4 本研究的主要内容 1 4 1 选用一种准确、快速测定样品中蛋白质含量的方法 1 4 2 啤酒废酵母泥脱苦、脱臭的最佳工艺的确定 研究方法是利用目前国内外已有的无菌水加鼹氯化钠用不同配比，不同次 数反复洗涤的方法，用i f 交实验确定最佳方案。 1 4 3 啤酒废酵母泥的自溶条件的确定 1 4 4 研究用超高压射流对撞机破碎啤酒废酵母泥细胞的方法 主要研究用超高压射流对撞机处理啤酒废酵母细胞时处理温度、时间等相关 工艺乘参数高压对撞，使两股啤酒酵母高压射流体在一个腔体内产生瞬时高压 使振荡片振荡，形成不犀频率的超声波，酵母细胞在对撞和超声波的强大压力下 产生纳米级破碎 0 1 4 5 真空浓缩法干燥超高压射流对撞机处理后的啤酒废酵母泥的研究。利用 真空干燥机干燥经超高压射流对撞机处理后的啤酒废酵母泥，获得干燥温度、时 间、真空度等相关工艺参数。获得利用啤酒废酵母泥生产新型天然食用添加剂的 工艺。 1 4 6 以啤酒废酵母为原料镧作的天然食品添加剂制得的酸奶产品工艺配方的 确定；感官品质、理化指标及微生物指标的测定。 第二章啤酒废酵母泥的 蛋白质含量测定的方法探讨 啤酒废酵母泥具有很高的蛋白含量，本章主要探讨用过氧化凯氏定氮法测定 其蛋白质含量传统的凯氏定氮法测定样品中蛋白质含量可获得较准确的数值 t 螂，但对一般样品碳化、消化全过程需2 3 h ，所以选用一种准确、快速测定样 品中蛋白质含量的方法显得尤为重要，本研究采用的过氧化凯氏定氮法测啤酒废 酵母泥中蛋白质的含量省略了常规凯氏定氮法所必须的蒸馏过程【枷 2 1 材料与方法 2 1 1 材料 2 1 1 1 试验材料 由湖南华狮啤酒有限公司提供的废啤酒酵母泥 2 1 1 2 主要试剂 3 0 l 生氧化氢，硫酸，磺化汞( c p ) ，碘化钾，聚乙烯醇( 实验试剂) ，氯化 铵( 基准物) ，硫酸铜，硼酸，氢氧化钠，盐酸，碳酸钠( 基准物) ，甲基红，溴 甲酚绿上述试剂除注明的外均为分析纯。 2 1 1 3 主要仪器和设备 0 1 - 2 6 0 紫外分光光度计( 日本岛津公司) ；y h 阳一一l 型远红外耐酸碱控温电炉 ( 上海翔殷机电仪器厂) 。 2 1 2 试验方法 2 1 2 1 消化 称取约0 2 5 9 样品予三角烧瓶中，加2 5 m l 硫酸( 视样品不同酌情增减) ， 加热( 电炉温度为2 5 0 3 0 0 c ) 3 b i n ，然后以约2 m l l i n 的速度滴加消化试剂 ( 电炉3 0 0 3 5 0 c ，3 0 _ d 1 2 0 2 ：h ，s o , - - - 2 ：1 ) 7 5 m l ( 视样品不同可改变用量) ， 加完后，继续加热2 r a i n 以去除过氧化剂冷却、转移至l o o m l 容量瓶，以去离 子水稀释至刻度 蒸馏：消化液化冷却后，将其定量转移到蒸馏器中，并用少量蒸馏水冲洗 消化管数次。冲洗液并入蒸馏器中，并向蒸馏器中加入1 1 1 2 m l 4 0 氢氧化钠 溶液之后，再加入5 m l 蒸馏水( 一半流入蒸馏器，一半在玻璃杯中作水封) 用调 温电炉开始蒸馏，用盛有l o m l 2 硼酸溶液的锥形瓶吸收蒸馏放出的氨，待锥形 瓶内溶液的颜色由紫红色变为绿色时，继续蒸馏2 3 m i n ，停止蒸馏。 2 1 2 2 滴定：用0 0 1 n 盐酸标准溶液滴定锥形瓶中吸收的氨量，滴定至溶 液由绿色变为浚紫红色为终点、 2 1 2 3 常规凯氏定氮法按g b s 0 0 9 5 - 2 3 测定蛋白质含量e2 l 】 2 2 结果和分析 2 2 1 过氧化凯氏定氮法与常规凯氏定氮法的精密度比较 采用过氧化凯氏定氮法与凯氏定氮法对同一样品的蛋白质含量进行测定， 结果见表2 i 表2 i 过氧化凯氏定氨法和常规凯氏定氮法的精密度 n i b 2 1a c c u r a c yo fp e r o x i d a s ek j e l d a h ld e t e r m i n a t i o na n dk j e l d a h ld e t e r m i n a t i o n 由表2 1 可见，过氧化凯氏定氮法与常规凯氏定氮法的变异系数分别为 0 4 鼹和o 5 2 ，方差检验( f 检验) 表明，两种方法精密度相似；由此可说明过 氧化凯氏定氮法结果稳定，能够运用于蛋白质含量的测定【捌 1 1 2 2 2 过氧化凯氏定氮法与常规凯氏定氮法分别测定不同样品蛋白质的含量。 表2 2 过氯化凯氏定氯法与常规凯氏定氰法蛋白质测定结果 t a b 2 2p r o t e i nq u a n t i t a t i v eb yp e r o x i d a s ek j e l d a h ld e t e r m i n a t i o na n dk j e l d a h l d e t e r m i n a t i o n 数理统计理论认为，如果两分析方法之问无系统误差，当测定次数无限多 时，两分析方法测定值差值的平均值应为0 在有限次测定中，两分析方法测定 值差值的平均值虽不一定为0 ，但与0 之间应无显著差异，检验平均值与0 之间 是否有显著性差异，在统计检验上就是检验原假设肿：u = u o ，备样假设h 。：u u o 通过对表2 2 的测定结果进行显著性水平测定，若选取显著性水平n ：o ，则t l 一7 - - 2 4 6 ，本例拒绝域为iti k 。7 ；表明原假设啪：u = u o 成 立表明两方法测定结果一致【鸪】 2 2 3 过氧试剂对测定结果的影响 分别用5 ，l o ，1 5 ，2 0 ，2 5 ，3 0 r a l 过氧试剂，以2 m l m i n 滴速，对啤酒废 酵母泥进行消化分析，结果见表2 3 表2 3 不同量过氧试帮对嶂酒废酵母泥蛋白质含量涌定结果的影响 t a b 2 3e f f e c t so fp r o t e i nq u a n t i t a t i v er e s u l t so fb e e ry e a s t sf r o m d e f r e n tp e r o x i d a s e scontents 由表2 3 可见，用5 m l 以上过氧试剂时，结果趋予恒定本实验另对8 种动 植物样品，用1 5 m l 过氧试剂，以2 m l m i n 速度消化( 约消化7 5 r a i n ) ，即可达 到完全消化的目的对某些难消化的特殊样品( 如烟酸化合物) 可酌情增加过氧 试剂用量【蚓 2 3 讨论 测定蛋白质的方法可分为两大类，一类是利用蛋白质的共性，即含氮量、肽键 和折射率等测定蛋白质含量：另一类是利用蛋白质中特定氨基酸残基、酸、碱性 基因和芳香基团等测定蛋白质含量但因食品种类繁多，食品中蛋白质含量各异， 特别是其他成分，如碳水化合物。脂肪和维生素等干扰成分很多，因此蛋白质含 量测定最常用的方法是凯立足仁法它是测定总有机氮的最准确和操作较简便的 方法之一【瑚 2 3 1 关于过氧化凯氏定氨法测定蛋白质含量 通过对同一样品蛋白质含量比较测定，过氧化凯氏定氮法与常规凯氏定氮法 的结果表明两方法的分析结果相近，通过方差分析，无显著性差异，表明过氧化 凯氏定氮法可以应用于生产中的样品蛋白质含量检测【硼 2 3 2 关于过氧试剂的用量 本法所用的过氧化剂的量为5 m 1 因为用量分别为3 m l 和4 m l 时，消化不完 全，用量5 m l 和超过5 m l 时消化效果稳定，故选用5 m l 的用量，既能保证消化完 全，又是最经济的过氧化剂使用量。 2 3 3 关于过氧化凯氏定氨法与常规凯氏定氮法的比较 测定蛋白质的方法可分为两大类：一类是利用蛋白质的共性，即含氮量、肽 键和折射率等测定蛋白质含量：另一类是利用蛋白质中特定氨基酸残基、酸、碱 性基因和芳香基团等测定蛋白质含量【玎】但因食品种类繁多，食品中蛋白质含 量各异，特别是其他成分，如碳水化合物脂肪和维生素等干扰成分很多，因此 蛋白质含量测定最常用的方法是常规凯氏定氮法它是测定总有机氮的最准确和 操作较简便的方法之一，而过氧化凯氏定氮法既延续了常规凯氏定氮法准确的特 点，又使操作更简便，是一种较理想的蛋白质含量测定方法 2 4 结论 本研究采用的过氧化凯氏定氮法测啤酒废酵母泥中蛋白质的含量省略了常 规凯氏定氮法所必须的蒸馏过程，过氧化凯氏定氮法具有快速简便、精确精密、 准确、灵敏度高等优点，本法对一般样品碳化、洧化全过程仅需约8 r a i n ，而常 规凯氏定氮法约需2 3 h ；消化速度约比常规凯氏法快1 0 2 0 倍甚至更高 i 第三章啤酒废酵母泥的预处理 由于所使用麦汁中尚有分离不净的大麦或葡萄果皮、种皮及酒花碎片，经过 酵母发酵与啤酒废酵母相互混杂沉降于缸底形成啤酒废酵母泥混合物，加工时必 须将其除去i 捌，这一工艺段称为啤酒废酵母泥的预处理，本章主要探讨的是预 处理的工艺参数。 3 1 材料与方法 3 1 1 材料 3 1 1 1 试验材料 本研究用的废啤酒酵母泥由湖南省华狮啤酒有限公司提供 3 1 1 2 主要化学试剂 5 州a c l ( 化学纯) 鼹葡萄糖( 化学纯) 0 1 的硫胺素( 化学纯) 3 1 2 3 主要仪器与设备 1 0 0 目的筛子、1 2 0 目的筛子、8 5 - 2 型恒温磁力搅拌器c i b 京友仪四方科技 发展有限公司) 夹层锅( 诸城市中泰机械有限公司) ，6 l 2 0 b 高速冷冻离心机( 转 速为2 0 0 0 r r a i n ，北京友仪四方科技发展有限公司) 3 1 2 试验方法 3 1 2 1 废酵母泥预处理工艺 废酵母泥一加水稀释一过筛除杂一沉淀分离 3 1 2 2 t 艺流程说明 3 1 2 2 1 废酵母预处理由于所使用麦汁中尚有分离不净的大麦或葡萄果皮、种 皮及酒花碎片，经过酵母发酵与酵母相互混杂沉降于缸底，加工时必须将其除去。 3 1 2 2 2 加水稀释为了酵母泥筛分顺利进行，必须将酵母泥加水稀释，以减少 筛分的阻力。由于酵母自身的凝聚性受水温的影响很大，温度低其凝聚速率大 为自身沉降分离创造条件，泥状酵母用5 c 的冷水稀释，加水量不低于3 倍 3 1 2 2 3 过筛除杂将稀释的酵母泥充分搅拌均匀，用踟目的筛子筛分一次。 即除去8 0 的杂质，再用1 0 0 目的筛子筛分一次，即可除去酵母泥中的全部可见 杂质。 3 1 2 2 4 沉降分离经过筛分后的酵母乳液，静止3 0 - 4 0 r a i n ，使自动沉淀，倾 出上清液，即得不含杂质的酵母 3 1 2 3 废酵母泥的预处理 3 1 2 3 1 脱苦、脱臭 在啤酒和葡萄酒生产过程中，由于酒花的苦味物质及一些代谢产物吸附在酵 母泥中，使酵母泥带有令人不愉快的苦味和气味，故要进行脱苦脱臭处理其方 法：将上述酵母用i o c 无菌水以不同的酵母量水量比例，不同的洗涤次数， 及不同的n a c l 浓度，探讨最佳工艺乘数 3 1 2 3 2 离心分离 经脱苦脱臭的酵母乳进行离心分离，其转速为2 0 0 0 r r a i n ，离心5 r a i n ，即得 脱苦脱臭的酵母泥 3 1 2 4 试验设计 试验设计见表3 1 表3 1肆酒酵母脱苦、脱臭正交因素水平表 t a b 3 1o r t h o r h o m b i cf a t c t o 鸺t a b l eo fd 瞳) i 1 拄疵羽j o na n dd i s o d o u r a t i o no fb e e ry e a s t s 冈素水平a ( 废酵母水)b ( 洗涤次数)c ( n a c i 溶液的浓度) ll l 3瓢 2l 44 3l 8 5a 衰3 2 肆滔废尊母泥脱苦、脱臭结果蓐官评定标准【捌 l a b 3 2a g 酬i o l 啦m r a h t u o n s t a n d a r d s o f d e b i t t e d z l a n d d i s o d o u r e db e e r y e a s t s 评分项目 评分标准分值 口矗( 3 0 ) 风昧( ) 无苦味 再轻徽苦嘛 苦味明置 无臭味 具柏许臭味。 5 4 3 5 4 有明曼臭味鲜味不明显3 表3 3废酵母脱苦，脱臭确定正交实验结果 l 曲3 3o r t h o d m m b ke x l m d m 矾帕啪o fd e b f f t e d z e da n dd i s o d o u r e dw a s t eb e e r 列号 1 23 感官评分 试验号abc 1ll l8 5 9 o 8 5 9 5 9 o 8 5 8 0 7 5 7 5 优水平 | 1 1 2 b l 晓 1 7 2 3 2 3 。3 l 2鲫m瑚瑚m 2 2 2 8 8 8 o 2 3 。2 3 。2 3瑚脚m渤 2 2 2 8 8 8 n 。l 2 2 2 3 3 3蛐加枷朋瑚朋瑚 2 2 2 8 9 7 l 2 3 4 5 6 7 8 9 n他他n配黔r 3 2 结果与分析 3 2 1 啤酒废酵母泥预处理工艺条件的选择 本文采用三因素三水平j 下交试验对啤酒酵母的脱苦、脱臭进行了筛选，其因 素水平见表3 1 。表3 2 和表3 3 试验结果表明，啤酒的脱苦、脱臭的最佳工艺 条件为：a i b 岛即将啤酒废酵母泥用l o 无菌水以酵母量水量为1 4 ，洗3 次， 再用5 蜊a c l 溶液洗一次。即可达到脱苦脱臭的目的，在影响脱苦、脱臭的工艺 过程中影响产品质量的因素有，废酵母水的比例，洗涤次数，n a c l 溶液的浓度， 各因素对产品质量的影响大小依次为：废酵母水的比例。洗涤次数，n a c l 溶液 的浓度。 3 2 2 感官评定结果 从表3 2 、表3 3 可知，采用将啤酒废酵母泥用l o 无菌水以酵母量水量 = 1 4 ，洗3 次，再用8 谢a d c l 溶液洗一次的脱苦、脱臭工艺可获得最好的感官品 质。 3 3 讨论： 3 3 1 由于酒花的苦昧物质及一些代谢产物吸附在酵母泥中，使啤酒废酵母泥 带有令人不愉快的苦味和气味，故要进行脱苦脱臭处理捌。 3 3 2 酵母脱苦、脱臭的方法主要是清洗，但清洗的方法和次数有多种。本论 文主要采用的方法为： 将上述收集的啤酒废酵泥母用1 0 ( 2 无菌水以酵母量水量= l 4 ，洗3 次， 再用5 n a c l 溶液洗一次，即可达到脱苦脱臭的目的采用本方法进行啤酒废酵 母泥的脱苦、脱臭简单、方便，且无其他副产品产生。 3 3 3 采用1 0 1 2 无菌水以酵母量水量= - 1 4 ，洗3 次，再用8 酬a c l 溶液洗一 次的脱苦、脱臭工艺没有采用外源脱苦剂和脱臭剂，无二次污染，是一种经济、 简便的方法 3 3 4 3 4 结论 本研究通过对废酵母水比例，洗涤次数以及n a c l 溶液的浓度进行三因素三 水平的正交实验，筛选出废酵母泥脱苦、脱臭的最佳参数，即废酵母与无菌水的 比例为h4 ，洗涤次数为3 次，n a c l 溶液浓度为鼹。 第四章啤酒废酵母泥的自溶 啤酒酵母废菌体含有丰富的蛋白质，是获取天然氨基酸，制造天然食用添加 剂的最佳资源。酵母蛋白质经降解后的产物是肌苷酸和鸟苷酸的复合物，可广泛 应用于肉类、水产品、酱油等食品工业和制药行业，对改善产品风味、提高产品 质量、降低生产成本等方面起到积极的作用h u 。但酵母细胞壁坚硬，破碎技术 未得到很好解决，酵母中营养风味物质的抽提率偏低，致使产品成本高。酵母细 胞的传统破壁法有自溶法、酶解法，酸、碱分解法、高压均质机法等自溶的方 法有很多，酵母自溶程度主要受温度、时闯、p i 值及助溶剂等因素的影响i ；司 尽管这些方法对酵母细胞壁的破碎都有一定的作用，但不十分理想。例如用水解 ( 酸水解或酶水解) 时依赖于水解程度，如果水解不完全，则有大量细胞壁残 渣，使得下游处理难度较大，只有水解很完全，下游操作比较才较易进行而 最终产物质量含盐量低( 核苷酸量低) 时，虽然维生素损失少但不易保藏；含 盐量高时，会形成少量致癌物氯噻等，完全采用震荡破壁方法则依赖于设备投 资，破壁条件温和，破壁设备投资小；破壁条件较剧烈，破壁设备投资大【捌 本章主要探讨脱苦、脱臭预处理后的啤酒废酵母泥自溶的工艺条件，并在酵母壁 的破碎技术方面取得良好进展 4 1 材料与方法 4 1 1 材料 4 1 1 1 试验材料 经过脱苦、脱臭的啤酒废酵母泥。 4 1 - 1 2 主要化学试剂 0 1 的硫胺素( 化学纯) ；5 葡萄糖( 化学纯) ；中性蛋白酶( 和氏壁生物技术 有限公司) 4 i i 3 主要仪器及设备 s g - 4 0 5 0 型数显恒温水浴锅( 上海硕光电子科技有限公司) ；p h s 一3 c 精密型 酸度计( 北京天虹科技有限公司) ；f 1 1 0 4 电子分析天平( 北京友仪四方科技 发展有限公司) 4 1 2 方法 4 i 2 1 自溶是为了提取酵母抽提物，酵母自溶程度的大小主要受温度、时间、 p h 值及助溶剂影响，其方法为： 将上述酵母泥和水按一定比例混合一搅拌均匀一调p i l 值一加入助溶剂即硫 胺索和葡萄糖一然后水浴加热。再升温保持一定时间，注意升温时间控制。 4 2 结果与分析 4 2 1 啤酒酵母的自溶工艺的选择： 本文采用k ( ) 正交实验对啤酒酵母自溶的工艺条件进行了筛选，其因素 水平见表4 1 ，实验结果见表4 2 袭毛i 聿酉酵母的f l m - r 艺条件因素水平 t a m 1 o r t h o c h o m b i c f a t c t m s 研越矗罾i 峨搠嘲a d n d l f l o m 一晰弹_ 瞳 因素水平a ( t )b ( 用)c ( - i n ) d ( 助溶剂) l4 55 5 1 0o 筛域氨素和辅萄麓 2 5 06 02 0 o 1 懈氨素和秘葡萄糖 3跖 6 53 0o 疆麓氯素和嗍萄着 衰4 2k ( r ) 正交试验结果 t a b 4 2o c t b o r h o m b l c 嘴u bw l t hk ( 3 ) 11 2l 3l 42 52 62 73 83 93 t l2 勰9 t 22 4 7 1 t 32 北9 k l7 8 9 k 28 1 9 k 3 8 1 2 r2 3 ll 22 33 l2 23 3l l3 2l 32 2 稿62 ：粥9 2 勰12 3 9 1 2 4 3 12 3 8 - 9 8 2 8德3 7 9 1伯9 8 1 37 9 8 l 2 3 3 l 2 2 3 l 2 3 5 9 2 5 3 9 2 鹪9 7 8 9 双8 7 8 9 3 6 0 86 2 7 7 5 7 9 9 8 1 9 8 0 9 8 1 3 鹤9