CN101200717A

CN101200717A - 一种高效提取啤酒废酵母中蛋白质与核酸的方法

Info

Publication number: CN101200717A
Application number: CNA2007103024116A
Authority: CN
Inventors: 杨瑞金; 谢阁; 卢蓉蓉; 张文斌
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2008-06-18

Abstract

一种高效提取啤酒废酵母中蛋白质与核酸的方法，属于食品工程技术领域。本发明为啤酒废酵母经脱气和热悬浮预处理工艺后，采用高压脉冲电场技术和啤酒酵母自溶技术相结合提取啤酒酵母中的蛋白质和核酸。本发明的优点是很大程度上保持了蛋白质和核酸的活性，避免了高盐、高酸、高碱以及高温对所提取物质的损伤，提高了蛋白质和核酸的提取率并缩短了提取时间。

Description

一种高效提取啤酒废酵母中蛋白质与核酸的方法

技术领域

一种高效提取啤酒废酵母中蛋白质与核酸的方法，本发明涉及啤酒废酵母中活性物质的提取，具体涉及采用高压脉冲电场冷处理工艺和酵母自溶技术结合进行提取蛋白质与核酸，属于食品工程技术领域。

背景技术

啤酒酵母营养丰富，干酵母中蛋白质50％(其中有包括人体必须氨基酸在内的18种氨基酸)；30％的可溶性食物纤维；其余剩下的20％中有丰富的维生素B族元素(B₁，B₂，B₆，B₁₂，泛酸，叶酸，烟酸，胆碱等)，其它的维生素(A，C，D，E，H)和丰富的矿物质(铬，锌，铁，钙，镁，磷，等)，除此之外，啤酒酵母中含有的DNA和RNA核酸类元素约占3-8％，同时各种营养元素全面平衡。所以它在欧美和日本被称为“天然的营养宝库”。

由于啤酒酵母细胞具有难以破碎且坚韧的细胞壁和细胞膜，导致提取时细胞中蛋白质和核酸的释放率不高。传统的提取方法难以兼顾同时具备较高的提取率与较好的保证提取物质的活性两方面，一些传统的提取方法甚至引入了有毒物质，使得下游工艺繁琐，耗资大，导致产品价格偏高，难以产业化生产。

因此寻找一种新型的方法来代替传统的方法，满足人们对啤酒酵母中活性物质的需求很有必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用高效提取啤酒废酵母中蛋白质与核酸的方法，为优质啤酒酵母内容物质的提取生产开发出一条耗能少、效率高并且能比较完好地保留提取物的营养成份和活性功能的新途径，解决传统提取工艺中，对啤酒废酵母内容物的品质的影响；解决传统提取工艺中，提取啤酒废酵母内容物时，成本高，提取率低的问题。

本发明的技术方案：一种高效提取啤酒废酵母中蛋白质与核酸的方法，首先对啤酒废酵母进行预处理，然后采用高压脉冲电场处理啤酒酵母悬浮液，再进行酵母自溶处理，工艺为：

(1)预处理工艺：

a)将啤酒废酵母泥用0-10℃清水清洗，再用0.5％NaHCO₃清洗，1500-3600r/min离心5-20分钟，再清洗至酵母泥成白色，用酵母泥10倍量的清水悬浮；

b)将酵母悬浮液搅拌均匀，采用真空脱气或超声波脱气方式脱气5-20分钟；

c)酵母悬浮液温度保持在5-45℃，保温30-60min，降低酵母沉凝性；

(2)高压脉冲电场处理工艺：

a)采用场强为5-40kV/cm，脉冲频率为10-1000Hz的高压脉冲电场处理酵母悬浮液100-2000s；

b)高压脉冲电场处理过程酵母悬浮液的温升控制在5-20℃以内；

(3)酵母自溶工艺：高压脉冲电场处理后的酵母悬浮液自溶，加盐量0.1％-5％，pH 1.5-7.5，温度10-70℃，自溶6-24h；

(4)等电点沉淀方法分离蛋白质与核酸：将自溶处理后的液体1500-3600r/min离心，取出上清液，分成两份，将其中一份pH值调至4.0-5.0，另一份pH值调至2.0-3.0，静置3-12h后，测其中蛋白质与核酸含量。

所处理的啤酒废酵母为工厂生产啤酒后所排出的泥状啤酒废酵母。

所采用的高压脉冲电场设备的处理系统为静态处理系统或连续处理系统，连续处理系统的处理室的结构为共场式或同轴式。

本发明所述的酵母悬浮液预处理的脱气工艺，具体内容涉及使用真空或超声波对酵母悬浮液进行脱气，将酵母悬浮液内部的空气排出，防止在后续高压脉冲处理过程中由于气泡产生打火现象，使高压脉冲无法加载，甚至击穿电极，从而提高高压脉冲电场的穿孔效果。

本发明所述的酵母悬浮液的高压脉冲电场处理模式，具体内容涉及酵母悬浮液是一种高蛋白含量、高电导率、易沉降、易受热影响的特殊食品基质，一般的高压脉冲电场杀菌的处理条件及参数很难适用，较高的电场强度和大剂量处理对于啤酒酵母中蛋白质与核酸的提取是必要的，但在高场强下，如果频率较高会使酵母悬浮液瞬间处理强度过大，温度骤升酵母膨胀而堵塞管道，故本发明采用适宜的场强及频率，结合一定的循环次数来达到高压脉冲电场的长时间大剂量处理的效果。

本发明所述的高压脉冲电场处理后的啤酒酵母悬浮液再经自溶处理工艺，具体内容涉及长时间大剂量的高压脉冲电场处理可以使酵母悬浮液中啤酒酵母细胞壁穿孔，自溶可以加大细胞内外渗透压差，加大细胞膜内外电势差。同时经高压脉冲处理后，因细胞膜损伤可导致释漏出细胞内的成分和酶，自溶将酶导入细胞内部，加速酶和底物的作用，从而达到较好的提取效果。

本发明的有益效果：

1.减少沉凝现象，保证处理液均匀度。酵母易产气，易发生凝聚而下沉，这些特征使得酵母在利用高压脉冲电场技术处理过程中，易产生气泡导致处理腔打火花，同时酵母凝聚不但使处理腔中料液容易被不均匀处理，而且酵母沉积容易使仪器堵塞管道。脱气、热悬浮可以减少沉凝，保证处理液均匀度，避免上述问题出现。

2.处理时间短，耗能少，效率高。采用高压脉冲电场技术，可在瞬间使酵母细胞壁和细胞膜电位混乱，使其发生不可逆破坏，造成细胞新陈代谢紊乱，细胞中生长的必需组分流出，即细胞内物质蛋白质、核酸等流出。自溶处理可以使酵母悬浮液中啤酒酵母细胞壁穿孔，自溶可以加大细胞内外渗透压差，加大细胞膜内外电势差，同时经高压脉冲处理后，因细胞膜损伤可导致释漏出细胞内的成分和酶，自溶将酶导入细胞内部，加速酶和底物的作用，从而达到较好的提取效果。

3.避免引入化学物质和过多的盐，提取效果好。高压脉冲电场与自溶结合协同处理，利用高压脉冲电场击穿啤酒酵母细胞壁，通过创击，激活细胞内源酶，利用细胞内源酶的作用，提高蛋白质与核酸的溶出率，该工艺未使用化学试剂，含盐量较低，未添加外源酶，避免了强烈的物理作用对所提取物质造成损伤。该生产工艺对蛋白质和核酸都有较好的提取效果。

附图说明

图1高压脉冲电场处理啤酒废酵母提取蛋白质的效果。

图2高压脉冲电场处理啤酒废酵母提取核酸的效果。

图3自溶处理啤酒废酵母提取蛋白质的效果。

图4自溶处理啤酒废酵母提取核酸的效果。

具体实施方式

实施例1：将洗净的啤酒酵母泥，在10倍的清水中悬浮，采用功率为400W真空脱气5分钟，在5-45℃温度下，保温45分钟，控制电导率，后经场强为5-40kV/cm，频率为200-1000Hz的高压脉冲电场处理144-1440s，沉淀，从上清液中得到蛋白质与核酸，通过等电点沉淀将蛋白质与核酸分离。

图1、图2显示了高压脉冲电场处理对啤酒废酵母中蛋白质与核酸提取效果。如图，场强，作用频率变化，作用时间增长，对蛋白质与核酸提取率均有较大影响，优化条件下蛋白质与核酸最佳提取率分别达到34.09％和30.52％。

实施例2：将洗净的啤酒酵母泥，在10倍的清水中悬浮，采用功率为400W真空脱气5分钟，在5-45℃温度下，保温45分钟，加NaCl量0.1％-5％，pH 1.5-7.5，10-70℃自溶6-24h，沉淀，上清液中得到蛋白质与核酸，通过等电点沉淀将蛋白质与核酸分离。

图3、图4显示了自溶处理对啤酒废酵母中蛋白质与核酸提取效果。如图，自溶时间延长，促溶盐浓度，自溶温度，pH变化值，对蛋白质与核酸提取率影响较大，优化条件下蛋白质与核酸最佳提取率分别达到26.34％和49.45％。

实施例3：将洗净的啤酒酵母泥悬浮液脱气，在5-45℃温度下，保温45分钟，经高压脉冲电场(HPEF)场强20.17-30kV/cm，HPEF处理时间500-800s，控制自溶pH 6-7，沉淀，上清液中得到蛋白质与核酸，通过等电点沉淀将蛋白质与核酸分离。高压脉冲电场与自溶结合处理，在处理条件HPEF场强30kV/cm，HPEF作用时间720s，自溶pH值6.5条件下，处理6h后，得到啤酒废酵母中蛋白质与核酸最佳提取率分别为78.59％和86.31％。可见，HPEF与自溶结合的方法能很好的提高蛋白质与核酸的提取率并大大地缩短了处理时间。

Claims

1.一种高效提取啤酒废酵母中蛋白质与核酸的方法，其特征是首先对啤酒废酵母进行预处理，然后采用高压脉冲电场处理啤酒酵母悬浮液，再进行酵母自溶处理，工艺为：

(1)预处理工艺：

(2)高压脉冲电场处理工艺：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是处理的啤酒废酵母为工厂生产啤酒后所排出的泥状啤酒废酵母。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所采用的高压脉冲电场设备的处理系统为静态处理系统或连续处理系统，连续处理系统的处理室的结构为共场式或同轴式。