CN104805014B - 一种制备全营养破壁酵母的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备全营养破壁酵母的方法。该方法包括酵母液体发酵，高压均质破壁，两次微波辅助酶解，灭活，喷雾干燥等步骤。所得产品破壁完全，并保留了酵母全部的营养物质，提高了酵母蛋白质和核酸的可利用程度，风味良好，具有显著的免疫增强作用。本发明采用物理破壁与酶解破壁相结合的工艺，与传统的方法相比，高压均质及酶解破壁可以显著提高酵母细胞的破壁率；同时采用微波辅助酶解，可显著提高酶解速度，缩短酶解时间。本发明设备要求低，操作工艺简单，节约能耗，适合工业化生产。

Description

一种制备全营养破壁酵母的方法
技术领域
本发明涉及一种制备全营养破壁酵母的方法，属于酵母高值化利用技术领域。
背景技术
酵母细胞含有丰富的营养物质，其中蛋白质含量可达酵母干物质含量的45-55%，且富含人体所必需的8种氨基酸。功能性多糖含量则高达40-50%，维生素和矿物质含量也十分丰富。除此之外，酵母还含有丰富的核酸物质，约占3－8％。酵母营养丰富，安全无毒的特点，使其在食品和饲料行业具有广阔的应用前景。
影响酵母开发利用的难点之一，在于酵母细胞膜外有一层坚韧、不被胃肠道消化酶所消化的细胞壁，导致蛋白质和核酸的释放率不高。早期产品通常仅仅经直接干燥后作为饲料使用，有效成分没有得到充分利用，造成资源浪费。近年来为了有效开发利用酵母，对酵母产品破壁方法研究的日益重视。目前，通常利用物理、化学或生物的方法来破除坚韧的酵母细胞壁，使营养丰富的胞内物质如蛋白质、核酸等充分释放出来，并在生物酶的作用下进一步将大分子有机物质降解成更易消化吸收的氨基酸、小肽、核苷酸等物质，提高营养物质在动物体肠道内的消化吸收效率。
但是现有的技术的缺点依然是酵母破壁不完全，破壁工艺复杂，耗时长且成本高。虽然生物酶的应用能提高酵母破壁率，并能提供易于消化吸收的营养物质，但酶解过程通常需要十多小时甚至更长的时间来获得满意的酶解效果，因而在生产中导致效率低，生产时间过长，能耗增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作工艺简单，生产时间短，节约能耗，适合工业化大生产的生产全营养破壁酵母的工艺。利用微波辅助酶解技术短时间内同时实现酵母破壁和酵母内容物酶解，提高酶的利用率，缩短反应时间；制备得到的产物破壁率高，保留了酵母全部的营养物质，提高了酵母蛋白质和核酸的可利用程度，风味良好。
本发明的技术方案是对液体发酵后的酵母渣进行高压均质，再通过微波辅助酶解同时进行破壁以及对破壁后溶出的蛋白质和核酸进行水解，最后通过喷雾干燥得到全营养破壁酵母。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
（1）酵母液体发酵：酵母发酵，离心，得到酵母渣；
（2）高压均质破壁：将上述酵母渣混入水中，采用高压均质机均质破壁，制成酵母乳液；
（3）微波辅助酶解：将上述酵母乳液置于微波反应釜中，调节pH值，加入葡聚糖酶和碱性蛋白酶，微波辅助酶解；
（4）第二次微波辅助酶解：第一次酶解完成后，调节pH值，加入核酸酶，微波辅助酶解，达到快速破壁及酶解酵母蛋白和核酸的目的；
（5）酶灭活。将上述酶解后的酵母乳液通过蒸汽迅速升温至95-100℃，保温1小时；
（6）干燥：将上述酶水解液直接喷雾干燥，进风口温度控制在160-200℃，出风口温度控制在80－100℃，获得饲用全营养破壁酵母。
优选地，一种利用啤酒废酵母渣制备全营养破壁酵母的方法，步骤（1）所述的酵母为产朊假丝酵母（CICC1769，购于中国工业微生物菌种保藏管理中心），液体发酵培养基为普通YPD（Yeast extract peptone dextrose medium）培养基，该培养基的组分包括蛋白胨1.9，酵母浸膏0.95%，葡萄糖1.9%，水95.25%，发酵条件是温度28-33℃，时间12-24h，离心条件是7500r/min，离心15min；
优选地，一种利用啤酒废酵母渣制备全营养破壁酵母的方法，步骤（2）所述的加水量为1.0-10.0ml/g酵母渣，破壁条件为：用高压均质机在50-60MPa压力下，均质破壁2-3次；
优选地，一种利用啤酒废酵母渣制备全营养破壁酵母的方法，步骤（3）所述的调节pH值为使用1mol/L氢氧化钠溶液调节pH值为7.5-8.5，加入葡聚糖酶的量为底物量的0.01－0.5％，加入碱性蛋白酶的量为底物量的0.05-1％，微波辅助酶解的条件为：微波功率为550-750w，温度为50-55℃，酶解时间为8-18min；
优选地，一种利用啤酒废酵母渣制备全营养破壁酵母的方法，步骤（4）所述的调节pH值为使用1mol/L醋酸溶液调节pH值为5.5-6.5，加入核酸酶的量为底物量的0.01-0.5％，微波辅助酶解的条件为：微波功率为550-750w，温度为50-70℃，酶解时间为8-18min。
本发明采用物理破壁与酶解破壁相结合的工艺，其有益效果是：
（1）酵母破壁完全：高压均质及酶解破壁可以显著提高酵母细胞的破壁率，破壁率在98%以上；
（2）工艺简单，降低成本，节约能耗：生产过程主要采用高压均质机和微波反应釜，不需要复杂设备；将微波技术用于酶解，可短时间达到所需温度，提高酶的利用率，节约酶的成本；并且，微波技术将酶解反应由几小时甚至十几小时降到十几分钟内完成，极大的缩短了反应时间，节约能耗。
（3）产品保留了酵母全部的营养物质，提高了酵母蛋白质和核酸的可利用程度，风味良好，具有显著的免疫增强作用。
具体实施方式
实施例1
将经过活化和扩增的产朊假丝酵母（CICC1769，购于中国工业微生物菌种保藏管理中心）工作种子接种到普通YPD（Yeast extract peptone dextrose medium）培养基中，在温度28℃，培养24h，培养结束后在7500r/min离心15min，得酵母渣；取酵母渣500g，加入5kg水中，在高压均质机中，60MPa下均质2次使酵母破壁，制成酵母乳液；酵母乳液置于微波反应釜中，用浓度为1mol/L的NaOH调节pH值7.8，加入0.5g葡聚糖酶和1g碱性蛋白酶，微波功率为600w，温度为55℃，进行第一次微波辅助酶解15min；第一次酶解完成后，加醋酸调节pH值为6.2，加入0.5g核酸酶，微波功率为600w，温度为65℃，进行第二次微波辅助酶解15min；将酶解后的酵母乳液通过蒸汽迅速升温至95-100℃，保温1小时，使酶灭活；将上述灭活后的酶解液直接喷雾干燥，进风口温度控制在160-200℃，出风口温度控制在80-100℃，获得粉状全营养破壁酵母。本实施例制得的全营养破壁酵母为淡黄色粉末，具有浓厚的酵香味；酵母破壁率99.2%（酶解后测定）；粗蛋白含量55.6%，蛋白水解度52.5%，核苷酸含量10.4%，水分含量4.8%，灰分6.7%；小鼠免疫功能实验结果：对于环磷酰胺免疫抑制小鼠模型，以全营养破壁酵母粉按照500mg/kg小鼠体重剂量灌胃小鼠，全营养破壁酵母实验组的致敏程度为4.58%显著高于模型组的致敏程度为1.16%（p<0.05），则迟发型变态反应实验结果为阳性；全营养破壁酵母实验组的半数溶血值（HC50）-58.39显著高于模型组的半数溶血值（HC50）-16.78（p<0.05），则全营养破壁酵母粉血清溶血素实验结果为阳性；全营养破壁酵母实验组对原代脾细胞NK杀伤性百分率为7.35%显著高于模型组对原代脾细胞NK杀伤性百分率3.89%（p<0.05），则全营养破壁酵母粉的NK细胞免疫实验结果为阳性；以上三个实验结果表明全营养破壁酵母粉具有增强免疫力功能作用。
实施例2
将经过活化和扩增的产朊假丝酵母（CICC1769，购于中国工业微生物菌种保藏管理中心）工作种子接种到普通YPD（Yeast extract peptone dextrose medium）培养基中，在温度33℃，培养24h，培养结束后在7500r/min离心15min，得酵母渣；取酵母渣500g，加入4kg水中，在高压均质机中，55MPa下均质2次使酵母破壁，制成酵母乳液；酵母乳液置于微波反应釜中，用浓度为1mol/L的NaOH调节pH值7.5，加入1.0g葡聚糖酶和2.0g碱性蛋白酶，微波功率为700w，温度为55℃，进行第一次微波辅助酶解18min；第一次酶解完成后，加醋酸调节pH值为6.0，加入1.0g核酸酶，微波功率为700w，温度为65℃，进行第二次微波辅助酶解18min；将酶解后的酵母乳液通过蒸汽迅速升温至95－100℃，保温1小时，使酶灭活；将上述灭活后的酶解液直接喷雾干燥，进风口温度控制在160－200℃，出风口温度控制在80－100℃，获得粉状全营养破壁酵母。本实施例制得的全营养破壁酵母为淡黄色粉末，具有浓厚的酵香味；酵母破壁率99.0%（酶解后测定）；粗蛋白含量56.1%，蛋白水解度49.3%，核苷酸含量10.2%，水分含量3.7%，灰分6.0%；小鼠免疫功能实验结果：对于环磷酰胺免疫抑制小鼠模型，以全营养破壁酵母粉按照400mg/kg小鼠体重剂量灌胃小鼠，全营养破壁酵母实验组的致敏程度为4.21%显著高于模型组的致敏程度为1.23%（p<0.05），则迟发型变态反应实验结果为阳性；全营养破壁酵母实验组的半数溶血值（HC50）-54.32显著高于模型组的半数溶血值（HC50）-16.19（p<0.05），则全营养破壁酵母粉血清溶血素实验结果为阳性；全营养破壁酵母实验组对原代脾细胞NK杀伤性百分率为6.98%显著高于模型组对原代脾细胞NK杀伤性百分率3.32%（p<0.05），则全营养破壁酵母粉的NK细胞免疫实验结果为阳性；以上三个实验结果表明全营养破壁酵母粉具有增强免疫力功能作用。
实施例3
将经过活化和扩增的产朊假丝酵母（CICC1769，购于中国工业微生物菌种保藏管理中心）工作种子接种到普通YPD（Yeast extract peptone dextrose medium）培养基中，在温度30℃，培养18h，培养结束后在7500r/min离心15min，得酵母渣；取酵母渣1000g，加入10kg水中，在高压均质机中，60MPa下均质3次使酵母破壁，制成酵母乳液；酵母乳液置于微波反应釜中，用浓度为1mol/L的NaOH调节pH值8.5，加入5g葡聚糖酶和10g碱性蛋白酶，微波功率为750w，温度为50℃，进行第一次微波辅助酶解18min；第一次酶解完成后，加醋酸调节pH值为6.5，加入5g核酸酶，微波功率为750w，温度为70℃，进行第二次微波辅助酶解18min；将酶解后的酵母乳液通过蒸汽迅速升温至95-100℃，保温1小时，使酶灭活；将上述灭活后的酶解液直接喷雾干燥，进风口温度控制在160-200℃，出风口温度控制在80-100℃，获得粉状全营养破壁酵母。本实施例制得的全营养破壁酵母为淡黄色粉末，具有浓厚的酵香味；酵母破壁率99.7%（酶解后测定）；粗蛋白含量58.5%，蛋白水解度54.2%，核苷酸含量10.8%，水分含量4.0%，灰分5.7%；小鼠免疫功能实验结果：对于环磷酰胺免疫抑制小鼠模型，以全营养破壁酵母粉按照800mg/kg小鼠体重剂量灌胃小鼠，全营养破壁酵母实验组的致敏程度为6.43%显著高于模型组的致敏程度为1.43%（p<0.05），则迟发型变态反应实验结果为阳性；全营养破壁酵母实验组的半数溶血值（HC50）-67.34显著高于模型组的半数溶血值（HC50）-17.14（p<0.05），则全营养破壁酵母粉血清溶血素实验结果为阳性；全营养破壁酵母实验组对原代脾细胞NK杀伤性百分率为9.25%显著高于模型组对原代脾细胞NK杀伤性百分率3.99%（p<0.05），则全营养破壁酵母粉的NK细胞免疫实验结果为阳性；以上三个实验结果表明全营养破壁酵母粉具有增强免疫力功能作用。
实施例4
将经过活化和扩增的产朊假丝酵母（CICC1769，购于中国工业微生物菌种保藏管理中心）工作种子接种到普通YPD（Yeast extract peptone dextrose medium）培养基中，在温度32℃，培养12h，培养结束后在7500r/min离心15min，得酵母渣；取酵母渣350g，加入3kg水中，在高压均质机中，50MPa下均质3次使酵母破壁，制成酵母乳液；酵母乳液置于微波反应釜中，用浓度为1mol/L的NaOH调节pH值8.0，加入1.5g葡聚糖酶和3g碱性蛋白酶，微波功率为550w，温度为50℃，进行第一次微波辅助酶解10min；第一次酶解完成后，加醋酸调节pH值为6.0，加入1.5g核酸酶，微波功率为550w，温度为50℃，进行第二次微波辅助酶解10min；将酶解后的酵母乳液通过蒸汽迅速升温至95-100℃，保温1小时，使酶灭活；将上述灭活后的酶解液直接喷雾干燥，进风口温度控制在160-200℃，出风口温度控制在80-100℃，获得粉状全营养破壁酵母。本实施例制得的全营养破壁酵母为淡黄色粉末，具有浓厚的酵香味；酵母破壁率99.0%（酶解后测定）；粗蛋白含量54.3%，蛋白水解度48.6%，核苷酸含量10.0%，水分含量4.4%，灰分6.2%；小鼠免疫功能实验结果：对于环磷酰胺免疫抑制小鼠模型，以全营养破壁酵母粉按照200mg/kg小鼠体重剂量灌胃小鼠，全营养破壁酵母实验组的致敏程度为3.13%显著高于模型组的致敏程度为1.24%（p<0.05），则迟发型变态反应实验结果为阳性；全营养破壁酵母实验组的半数溶血值（HC50）-44.36显著高于模型组的半数溶血值（HC50）-15.03（p<0.05），则全营养破壁酵母粉血清溶血素实验结果为阳性；全营养破壁酵母实验组对原代脾细胞NK杀伤性百分率为5.33%显著高于模型组对原代脾细胞NK杀伤性百分率3.35%（p<0.05），则全营养破壁酵母粉的NK细胞免疫实验结果为阳性；以上三个实验结果表明全营养破壁酵母粉具有增强免疫力功能作用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种制备全营养破壁酵母的方法，其特征在于包含以下步骤：（1）酵母液体发酵：酵母发酵，离心，得到酵母渣；（2）高压均质破壁：将上述酵母渣混入水中，采用高压均质机均质破壁，制成酵母乳液；（3）第一次微波辅助酶解：将上述酵母乳液置于微波反应釜中，调节pH值，加入葡聚糖酶和碱性蛋白酶，微波辅助酶解；（4）第二次微波辅助酶解：第一次酶解完成后，调节pH值，加入核酸酶，微波辅助酶解，达到快速破壁及酶解酵母蛋白和核酸的目的；（5）酶灭活：将上述酶解后的酵母乳液通过蒸汽迅速升温至95-100℃，保温1小时；（6）干燥：将上述酶水解液直接喷雾干燥，进风口温度控制在160-200℃，出风口温度控制在80-100℃，获得饲用全营养破壁酵母。
2.根据权利要求1所述的一种制备全营养破壁酵母的方法，其特征在于，步骤（1）所述的酵母为产朊假丝酵母CICC1769，购于中国工业微生物菌种保藏管理中心，液体发酵培养基为普通YPD（Yeast extract peptone dextrose medium）培养基，该培养基的组分包括蛋白胨1.9%，酵母浸膏0.95%，葡萄糖1.9%，水95.25%，发酵条件是温度28-33℃，时间12-24h，离心条件是7500r/min，离心15min。
3.根据权利要求1所述的一种制备全营养破壁酵母的方法，其特征在于，步骤（2）所述的酵母渣混入水中为每克酵母渣混入1.0-10.0ml水，破壁条件为：用高压均质机在50-60MPa压力下，均质破壁2-3次。
4.根据权利要求1所述的一种制备全营养破壁酵母的方法，其特征在于，步骤（3）所述的调节pH值为使用1mol/L氢氧化钠溶液调节pH值为7.5-8.5，加入葡聚糖酶的量为底物量的0.01-0.5％，加入碱性蛋白酶的量为底物量的0.05-1％，微波辅助酶解的条件为：微波功率为550-750w，温度为50-55℃，酶解时间为8-18min。
5.根据权利要求1所述的一种制备全营养破壁酵母的方法，其特征在于，步骤（4）所述的调节pH值为使用1mol/L醋酸溶液调节pH值为5.5-6.5，加入核酸酶的量为底物量的0.01-0.5％，微波辅助酶解的条件为：微波功率为550-750w，温度为50-70℃，酶解时间为8-18min。
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