CN102363625A

CN102363625A - 一种麦芽根资源化综合利用的方法

Info

Publication number: CN102363625A
Application number: CN2011102885947A
Authority: CN
Inventors: 赵长新
Original assignee: Dalian Polytechnic University
Current assignee: Dalian Polytechnic University
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2031-09-26
Also published as: CN102363625B

Abstract

本发明提供一种麦芽根资源化综合利用的方法，将大麦根粉碎后加水浸泡，静置后以4mol/L的磷酸调整pH 5.0～6.0，加入由纤维素酶∶木聚糖酶∶β-葡聚糖酶组成的0.01％(w/w)复合酶进行酶解，将酶解后的滤液经110℃、10min变性处理，冷却到室温后过滤得到絮凝蛋白，去除可溶性杂质，经过滤烘干得到大麦根蛋白质干粉。并且采用流加培养法的方式，对分离蛋白后浸提液里面的营养物质进行了微生物培养，得到活性酵母粉，充分的利用了大麦根内部的营养物质，实现了大麦根的综合利用。

Description

一种麦芽根资源化综合利用的方法

技术领域

本发明具体涉及酶法及高温高压法提取麦根蛋白以及麦根提取蛋白质后的残液培养活性酵母的工艺过程。

背景技术

麦芽根(以下简称麦根)是啤酒主要原料大麦芽生产过程中的主要副产物，约占大麦投料量的3％。我国是世界啤酒生产和消费大国，2010年啤酒产量达到4500万千升，产麦芽350万吨，麦根10万多吨。经检测大麦根富含蛋白质，含量可达30％。除蛋白质外，麦根还含有比较丰富的多糖、脂肪、淀粉、纤维素等物质。麦根被作为制麦企业的废弃物处理或作为初级动物饲料来出售，目前的售价较低。而且麦根内一部分蛋白及其他营养物质被细胞壁、果胶等物质包裹，作为饲料时营养物质不能得到充分利用。本发明首先采用复合酶等对细胞壁等首先进行有效分解使得内部蛋白及其它营养物质暴露出来，很容易通过水提的方式浸出，然后用水浸提将有用物质溶出，接着采用高温高压变性的方式将溶出的蛋白质析出，制得纯度较高的蛋白质。剩余在溶液中的营养物质采用接种酵母的方式将其充分利用，通过上述的处理大大提高了大麦根内部营养物质的利用率，而且较高附加值的副产物也提高了制麦企业的经济效益。

目前，国内外对大麦根的研究主要集中在采用层析柱对麦根中磷脂酶的分离纯化方面，该方式仅适合小规模提取而且成本较高，对除磷脂酶外的营养物质没有充分利用。因此研究人员一直在探索大麦根综合利用的方法，本发明不但对大麦根中总蛋白进行了提取，而且对除蛋白外的营养物质也进行了充分利用，较大幅度的提高麦根营养物质的利用率。

发明内容

本发明提供一种高温高压酶解法提取麦根蛋白的方法，并对麦根提取蛋白质后的残液培养活性酵母的工艺过程进行了说明，最终得到大麦根蛋白干粉及活性干酵母，实现对大麦根的综合利用。

麦芽根蛋白的制备方法的具体步骤如下：

第一步、准确称量大麦根，粉碎得经40～80目筛的粉末，然后加入4倍体积的去离子水，静置10min后加入4mol/L的磷酸调整pH 5.0～6.0；

第二步、加入0.01％(w/w)复合酶，该复合酶的质量比组成为纤维素酶∶木聚糖酶∶β-葡聚糖酶＝1∶1∶1，30℃下酶解60～90分钟，然后将混合液经过滤处理，去除未分解的残渣，留存滤液；

第三步、将第二步取得的滤液经110℃、10min变性处理，冷却到室温后过滤得到絮凝蛋白，将所得絮凝蛋白经去离子水清洗3次去除可溶性杂质，经过滤烘干得到大麦根蛋白质干粉，最终的大麦根蛋白提取率在16％～18％。

大麦根中总蛋白S₁的确定方法：采用凯氏定氮法测定样品麦根中总氮含量：首先，称取0.5g大麦根，精确至0.0001g，放入干燥的100ml凯氏烧瓶中，向凯氏烧瓶中一次加入0.4g硫酸铜、10g硫酸钾、20ml硫酸及数滴玻璃珠。将凯氏烧瓶斜45度在电炉上。待气泡停止，内容物混匀后升高温度，保持液面沸腾。当溶液呈蓝绿色透明时，继续加热0.5～1小时。取下凯氏烧瓶冷却至约40℃，缓慢加入适量水，摇匀。冷却至室温，将消化好并冷却至室温的消化溶液全部转移到100ml容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度，摇匀。然后，装好定氮装置，于水蒸气发生瓶内装水至约2/3处，加数滴甲基红指示剂及数毫升浓硫酸，以保持水呈酸性，并加入数粒沸石以防爆沸。向接收瓶内加入10ml 40g/L硼酸溶液和1滴混合指示剂(甲基红乙醇溶液(1g/L)与溴甲酚绿乙醇溶液(1g/L)按1∶5体积混合)。将接受于蒸馏装置的冷凝管下口，使下口进入硼酸溶液中，取10ml稀释定容后的试液，经漏斗移入反应室，并用少量蒸馏水冲洗小漏斗，一并移入反应室。经漏斗再加入约10ml 400g/L氢氧化钠溶液呈强碱性，并用少量蒸馏水冲洗漏斗，夹好漏斗夹，并在小漏斗中加水，使之密封。通入蒸汽，蒸馏5分钟。降低接收瓶的位置，使冷凝管管口离开液面，继续蒸馏1分钟。用少量蒸馏水冲洗冷凝管管口，洗液并入接收瓶内。取下接收瓶。最后，用0.05mol/L盐酸溶液滴定至灰色为终点。同时吸取10ml试剂空白消化液按以上方法作空白。

大麦根中总蛋白S1(100％)＝(V-V0)×c×0.014/(m×0.1)×F×100

V：滴定试样时消耗0.05mol/L盐酸标准溶液的体积，ml；。

V0：空白试验时消耗0.05mol/L盐酸标准溶液的体积，ml；

c：盐酸标准溶液的量浓度：mol/L；

m：试样的质量，g；

F：氮换算为蛋白质的系数，一般为6.25。

大麦根中蛋白提取率的计算方法：考马斯亮蓝(Bradford)法测定蛋白提取率。配制缓冲液T，pH7.5，其中含有50mmol/L三(羟甲基)氨基甲烷，10mmol/L氯化钠，余量为水。以缓冲液T为溶剂，配制1％牛血清白蛋白(BSA)标准溶液(W/W，1mg/ml)，4℃保存。配制考马斯亮蓝(Bradford)贮液，其组成为：95％乙醇100ml，85％磷酸200ml，考马斯亮蓝G250 350mg，于常温下保存备用。配制考马斯亮蓝(Bradford)工作液的组成为：贮液30ml，95％乙醇15ml，85％磷酸30ml，水定容至500ml，过滤不溶颗粒，保存于棕色瓶备用。分别取浓度为0.1mg/ml、0.2mg/ml、0.4mg/ml、0.6mg/ml、0.8mg/ml、1.0mg/ml的牛血清白蛋白溶液0.1ml于具塞试管中，并以0.1ml缓冲液T为空白对照，加入考马斯亮蓝(Bradford)工作液5ml，摇匀，静置5min，在595nm下测定各管的吸光值，绘制标准曲线(见表1)。

表1、考马斯亮蓝标准曲线制作主要参数

取200μg提取得到的大麦根蛋白质干粉，溶于1ml缓冲液T中，于10ml具塞试管中，加入5ml考马斯亮蓝(Bradford)工作液，轻柔摇振，静置5分钟，在595nm下测定吸光值，根据标准曲线计算其蛋白含量S₂。

大麦根蛋白提取率Y的计算方法：

Y＝S₁/S₂

活性酵母粉的制备：

取上述麦芽根蛋白的制备方法第三步中，变性处理取得絮凝蛋白时所得滤液，室温下冷却至25℃，然后调整pH至5.0～6.0，接入1×10⁴cfu/ml的酿酒酵母(大连工业大学菌种保藏中心FFCC2144)，恒温流加培养24小时，营养液流加速度为1/1000体积培养液每分钟，然后将酵母悬液经4000rpm、10min离心，取菌体细胞并用去离子水清洗3次，经喷雾干燥后真空包装储存，最终的酵母得率在15％～17％。

酵母得率的计算方法：准确称量原料大麦根的质量M1以及所得酵母干粉的质量M2，所得酵母得率S。

S＝M2/M1×100％

本方法能够较高效率的利用麦根中的蛋白质以及可被酵母利用的营养物质，不但减少了制麦企业的资源浪费问题，降低了成本，更为重要的是实现了大麦的无害化、资源化利用。

附图说明

图1、发明技术路线图。

图2、考马斯亮蓝标准曲线。

具体实施方式

实施例1、

第一步、麦芽根蛋白的制备：

准确称量大麦根10g，粉碎经50目筛的粉末，然后加入4倍体积的去离子水，静置10min后加入4mol/L的磷酸调整pH 6.0，加入0.01％(w/w)复合酶(纤维素酶∶木聚糖酶∶β-葡聚糖酶＝1∶1∶1)，30℃下酶解60分钟，然后将混合液经过滤处理，去除未分解的残渣，滤液经110℃、10min变性处理，冷却到室温后过滤得到絮凝蛋白，滤液在第二步中备用。将上述絮凝蛋白经去离子水清洗3次去除可溶性杂质，经过滤烘干得大麦根蛋白质干粉，最终的大麦根蛋白得率为16.4％。V＝78.6mL，Vo＝10.1mL。

第二步、活性酵母粉的制备：

取上述步骤中过滤取得絮凝蛋白时所得的滤液，室温下冷却至25℃，然后加磷酸调整pH至5.5，接入1×10⁴cfu/ml的酿酒酵母(大连工业大学菌种保藏中心FFCC2144)，恒温流加培养24小时，营养液流加速度为1/1000体积培养液每分钟，然后将酵母悬液经4000rpm、10min离心，取菌体细胞并用去离子水清洗3次，经喷雾干燥后真空包装储存，最终的酵母得率为15.3％。

实施例2、

第一步、麦芽根蛋白的制备：

准确称量大麦根10g，粉碎经70目筛的粉末，然后加入4倍体积的去离子水，静置10min后加入4mol/L的磷酸调整pH 5.5，加入0.01％(w/w)复合酶(纤维素酶∶木聚糖酶∶β-葡聚糖酶＝1∶1∶1)，30℃下酶解90分钟，然后将混合液经过滤处理，去除未分解的残渣，滤液经110℃、10min变性处理，冷却到室温后过滤得到絮凝蛋白，滤液步骤二中备用。将上述絮凝蛋白经去离子水清洗3次去除可溶性杂质，经过滤烘干得大麦根蛋白质干粉，最终的大麦根蛋白得率为17.3％。V＝79.3mL，Vo＝9.9mL

第二步、活性酵母粉的制备：

取上述步骤中过滤所得的滤液，室温下冷却至25℃，然后加磷酸调整pH至5.0，接入1×10⁴cfu/ml的酿酒酵母(大连工业大学菌种保藏中心FFCC2144)，恒温流加培养24小时，营养液流加速度为1/1000体积培养液每分钟，然后将酵母悬液经4000rpm、10min离心，取菌体细胞并用去离子水清洗3次，经喷雾干燥后真空包装储存，最终的酵母得率为16.9％。

实施例3、小型放大实验

第一步、麦芽根蛋白的制备：

准确称量大麦根100Kg，粉碎经80目筛的粉末，然后加入4倍体积的去离子水，静置10min后加入4mol/L的磷酸调整pH 6.0，加入0.01％(w/w)复合酶(纤维素酶∶木聚糖酶∶β-葡聚糖酶＝1∶1∶1)，30℃下酶解90分钟，然后将混合液经过滤处理，去除未分解的残渣，滤液经110℃、10min变性处理，冷却到室温后过滤得到絮凝蛋白，滤液在第二步中备用。将上述絮凝蛋白经去离子水清洗3次去除可溶性杂质，经过滤烘干得大麦根蛋白质干粉，最终的大麦根蛋白得率为17.2％。V＝79.0mL，Vo＝10mL

第二步、活性酵母粉的制备：

取上述步骤中过滤取得絮凝蛋白时所得的滤液，室温下冷却至25℃，然后加磷酸调整pH至5.5，接入1×10⁴cfu/ml的酿酒酵母(大连工业大学菌种保藏中心FFCC2144)，恒温流加培养24小时，营养液流加速度为1/1000体积培养液每分钟，然后将酵母悬液经4000rpm、10min离心，取菌体细胞并用去离子水清洗3次，经喷雾干燥后真空包装储存，最终的酵母得率为16.5％。

实施例4：小型放大实验

第一步、麦芽根蛋白的制备：

准确称量大麦根200Kg，粉碎经90目筛的粉末，然后加入4倍体积的去离子水，静置10min后加入4mol/L的磷酸调整pH 6.0，加入0.01％(w/w)复合酶(纤维素酶∶木聚糖酶∶β-葡聚糖酶＝1∶1∶1)，30℃下酶解90分钟，然后将混合液经过滤处理，去除未分解的残渣，滤液经110℃、10min变性处理，冷却到室温后过滤得到絮凝蛋白，滤液在第二步中备用。将上述絮凝蛋白经去离子水清洗3次去除可溶性杂质，经过滤烘干得大麦根蛋白质干粉，最终的大麦根蛋白得率为17.4％。V＝78.9mL，Vo＝10.3mL

第二步、活性酵母粉的制备：

取上述步骤中过滤取得絮凝蛋白时所得的滤液，室温下冷却至25℃，然后加磷酸调整pH至5.5，接入1×10⁴cfu/ml的酿酒酵母(大连工业大学菌种保藏中心FFCC2144)，恒温流加培养24小时，营养液流加速度为1/1000体积培养液每分钟，然后将酵母悬液经4000rpm、10min离心，取菌体细胞并用去离子水清洗3次，经喷雾干燥后真空包装储存，最终的酵母得率为16.6％。

Claims

1.一种麦芽根资源化综合利用的方法，其特征在于麦芽根蛋白的制备方法，具体步骤如下：

第三步、将第二步取得的滤液经110℃、10min变性处理，冷却到室温后过滤得到絮凝蛋白，将所得絮凝蛋白经去离子水清洗3次去除可溶性杂质，经过滤烘干得到大麦根蛋白质干粉。

2.根据权利要求1所述的一种麦芽根资源化综合利用的方法，其特征在于从麦芽根中制备活性酵母粉，具体步骤如下：

第三步、将第二步取得的滤液经110℃、10min变性处理，冷却到室温后过滤得到絮凝蛋白，所得滤液室温下冷却至25℃，然后调整pH至5.0～6.0，接入1×10⁴cfu/ml的酿酒酵母，恒温流加培养24小时，营养液流加速度为1/1000体积培养液每分钟，然后将酵母悬液经4000rpm、10min离心，取菌体细胞并用去离子水清洗3次，经喷雾干燥后真空包装储存。