啤酒废酵母中β-1,3-D-葡聚糖的制备及性质研究

摘要

啤酒酵母细胞壁中含有的30％～60％β-葡聚糖(干重)，是最好的活性免疫多糖之一。我国年产啤酒废酵母超过6万吨(干重)，绝大多数直接排弃或简单加工成普通饲料廉价售出，附加值低，如果能将啤酒废酵母中的β-葡聚糖提取并加以应用，将会产生巨大的社会效益与经济效益。本文以啤酒废酵母为原材料，采用自溶-热水浸提-超声破壁-酶碱法提取β-1，3-D-葡聚糖，对影响酵母自溶、热水浸提和超声破壁的一系列关键性因素进行了探讨，同时对β-1，3-D-葡聚糖产品的纯化方法和性质特征进行了深入的研究，主要研究结果如下：
　　 1.以啤酒废酵母为原材料，通过单因素试验和正交试验对啤酒废酵母自溶进行了研究，得到了啤酒废酵母自溶最佳工艺条件：自溶温度50℃，自溶pH5.0,NaCl添加量为3％(w/w)，自溶时间24h。
　　 2.采用单因素实验和U5(52)均匀表设计方法对啤酒废酵母热水浸提条件进行了研究，获得热水浸提最佳条件为浸提温度115℃，浸提时间4h。
　　 3.采用单因素试验和Box-Behnken正交析因素试验优化超声破壁工艺，获得影响啤酒废酵母超声破壁的主要因素是超声功率X2，其次是超声时间X3和超声温度X4；优化得到超声破壁的理想条件为酵母质量浓度200g/L，超声功率800W，超声时间80min，超声温度50℃。
　　 4.比较了碱法、酸碱法、酶法和酶碱法四种去除蛋白质的方法，其中酶碱法处理成品蛋白质含量最低，纯度最高达到90.63％，得率达到10.31％，相比马森等人用超声酶碱法制得的产品得率10.21％，纯度88.14％，产品得率和纯度进一步提高。
　　 5.通过溶解性分析、颜色反应检测、薄层层析和红外光谱分析，本试验制得的产品为纯度较高的具有生理活性的碱不溶性酵母β-1，3-D-葡聚糖，且产品中不含甘露聚糖。
　　 6.得出了一条合理的提取高纯度酵母β-1，3-D-葡聚糖的制备工艺：啤酒废酵母加蒸馏水离心(4000r/min，10min)洗涤，至上清液澄清且无明显啤酒味；沉淀加蒸馏水配成10％(w/w)的悬浮液，按3％(w/w)的浓度添加NaCl，用食品级盐酸调pH5.0,50℃保温自溶24h后，115℃高压下，热水浸提4h，离心，收集沉淀，然后配成酵母质量浓度为200g/L的酵母悬浮液，控制超声功率800w，超声温度50℃，超声80min超声破壁处理，离心，沉淀按料液比(w/v=1/3，w：废酵母湿重，以g计，v：蒸馏水体积mL，下同)加蒸馏水，按200u/g底物的添加量添加木瓜蛋白酶，60℃，pH6.0,酶解8h，离心，沉淀按固液比(w/v=1/5)加3％的NaOH溶液，75℃处理3h，离心，水洗，无水乙醇(w/v=1/2)洗1次，冷冻干燥，得成品。