啤酒发酵主要副产物在食品工业中的应用

　　中国啤酒产量自2002年居世界首位后，多年来稳定增长，目前年产量已达4万t左右。啤酒生产过程中主要的副产品及废弃物有制麦过程中的麦根，糖化过程中的糖化糟、酒化糟、沉淀蛋白，发酵过程中的剩余酵母，以及各工艺中排出的废水和废水处理沉淀下来的活性污泥等，这些副产物有很多是可利用的物质。但在啤酒产量大幅度提高的同时，由于来不及回收利用，这些副产物的大量排放，不仅污染了环境，还造成了资源浪费。如何有效地处理啤酒副产物，已成为当前啤酒生产的一项重要研究内容。 1. 啤酒废酵母在食品工业中的应用啤酒废酵母属于啤酒工业中的主要副产物，其含有大量的营养成分，包括蛋白质、谷胱甘肽、β-葡聚糖、甘露聚糖，以及丰富的维生素和矿物质等。对这些副产物进行开发利用，对于进一步提高啤酒产业效益具有很高的实际价值。（1）生产食用营养酵母   食用营养酵母是一种可食用的、营养丰富的单细胞微生物，呈一种无酶活力、干燥的死酵母，既不需要提取，也不需要附加物。将废啤酒泥回收，经过清洗、脱苦和干燥等工艺，即可得到低水分含量的干酵母粉末。其营养成分包括蛋白质、氨基酸、维生素B、矿物质、多糖，以及其他活性成分（如麦角固醇、谷胱甘肽等）。目前，日本回收啤酒酵母的20％用于制造食用酵母，推出的粉末啤酒酵母食品，易于消化，可直接饮用，也可用于烹调和加到酸奶中食用。（2）生产酵母浸膏   酵母浸膏是借酵母菌体的内源酶（蛋白酶、核酸酶、碳水化合物水解酶等），将菌体的大分子物质水解成小分子而溶解所得的物质。酵母浸膏可用于生物培养、食品工业调味滋补剂及医药工业高级营养制品中，有关研究人员利用啤酒酵母泥制取药食两种酵母浸膏有良好的经济效益和市场潜力。生产的食用酵母浸膏可用在肉制品、水产品、家用调味料、小吃食品、方便面调料和保健食品中作为增鲜剂、风味改良剂和营养强化剂。（3）生产酵母味精   酵母味精是酵母的抽提物，将酵母细胞内的蛋白质降解成氨基酸，核酸降解成核苷酸制得的可被机体直接吸收利用的、可溶性的营养及风味物质的浓缩物。酵母味精含有种氨基酸、蛋白质和多肽，此外还含有核苷酸、维生素、有机酸和矿物质等多种营养成分。（4）生产营养酱油   以啤酒酵母和豆粕为原料，结合酵母抽提物和传统酱油酿造工艺，用啤酒酵母生产酱油。通过对水洗、混合料比、均质、酶解及热反应等因素的研究，得出了最佳的工艺条件是先将水洗、均质后的啤酒酵母与蒸煮、酶解后的豆粕混合均匀，加入原料质量0.6％的葡聚糖酶，在温度为55 ℃，pH值为6.5的条件下水解6小时，添加复合蛋白酶水解10小时，再添加风味蛋白酶水解，按试验最佳条件组合操作，水解液中氨基酸态氮含量为0.462 g/100 mL，蛋白质水解度为45.9％，水解产物得率为80.3％，水解蛋白得率为84.6％，水解液再经分离、浓缩、热反应，即可生产出酵母酱油。（5）生产海藻糖   在食品工业中，海藻糖可以防止因干燥或冷冻引起的变性，作为食品的甜味剂与其他甜味剂混合使用，还可以作为一些调料食品的品质改良剂。（6）生产胞壁多糖   酵母细胞壁由85％~90％的碳水化合物及10％~15％的蛋白质组成，约50％的碳水化合物主要为葡聚糖和甘露聚糖，酵母细胞壁中还含有大量甘露糖蛋白。葡聚糖和甘露聚糖在人体的消化道中难以被消化，可作为膳食纤维发挥作用，并具有增强细胞免疫力，提高巨噬细胞活性及治癌等功效。（7）制作酵母蛋白肽   酵母中的蛋白质在蛋白酶的作用下，可以降解为具有生物活性的短肽类。功能性短肽不仅有多种对抗体有利的生理功能活性，更重要的是具有完全独立的吸收机制。另外，还可以利用啤酒废酵母泥生产营养果醋、发酵酸奶饮料、生产营养蛋白粉等。2. 啤酒糟在食品工业中的应用啤酒糟是啤酒酿造生产的主要废弃物之一，它是以大麦为原料，经发酵提取可溶性碳水化合物后的残渣，大约占啤酒总产量的1/4。据测定，鲜啤酒糟含水分79.25％、粗蛋白5.19％、粗脂肪1.86％、粗纤维1.41％、无氮浸出物11.50％、灰分0.78％。啤酒糟营养价值及开发价值极高。（1）γ-氨基丁酸   γ-氨基丁酸是一种非蛋白的氨基酸，有降血压、安神、治疗癫痫、强化记忆力、调节激素分泌、抑制哮喘及活化肝肾功能等生理功效。（2）复合氨基酸   啤酒糟原料提取蛋白质和氨基酸的研究很多。研究人员应用全自动氨基酸分析仪，分别对啤酒糟原料、啤酒糟碱溶蛋白和啤酒糟醇蛋白进行氨基酸组成及含量分析。结果表明，2种提取方法对啤酒糟蛋白和氨基酸的提取具有组分选择性，碱提法主要提取出啤酒糟麦谷蛋白；而醇溶法主要提取出麦醇溶蛋白。相对于啤酒糟原料和啤酒糟碱溶蛋白，啤酒糟醇溶蛋白中的氨基酸组成特征更为明显。（3）膳食纤维   啤酒糟有许多膳食纤维的功能性特点，具有广阔的应用前景。研究人员依据正交设计法，确定了碱法和酶法提取啤酒糟中的水溶性膳食纤维的最佳工艺。（4）生产食醋   以啤酒糟为原料，配以一定比例的玉米粉，通过双菌种制曲，一方面使啤酒糟中的麦壳替代了部分填充料稻壳，另一方面使啤酒糟中的蛋白质得到利用，提高了食醋的品质。该技术既降低了酿醋的消耗量，又有效地利用啤酒糟资源，减少了环境污染。（5）生产酱油   酱油是人们生活中不可缺少的调味品，而酿造酱油的主要原料是豆粕。啤酒糟含有较丰富的蛋白质、10多种氨基酸及多种微量元素，可作为酱油生产的主要原料。鲜啤酒糟作为辅料用于酱油制曲，不仅可以降低原材料成本，而且容易使曲料处于疏松状态，还可极大地提高制曲过程的通风效率，改善发酵过程的传质和传热效果。（6）甘油   啤酒糟是含淀粉质多糖化合物的原料，淀粉水解的单糖分子在酿酒酵母存在下进行好氧发酵，可生成甘油。以啤酒糟为原料，经酶法糖化，再经亚硫酸盐诱导进行发酵，通过正交试验确定最佳工艺条件为亚硫酸钠酒糟质量比1∶20、发酵液pH值7、发酵温度30 ℃，甘油收率可达11.9％。（7）用作食用菌栽培原料   啤酒糟是一种良好的食用菌栽培原料，其营养成分适合平菇、鸡腿菇、金针菇等菌丝的生长，既可以降低食用菌生产成本，又可解决环境污染。以啤酒糟为栽培原料，研究灭菌过程及不同配方对双孢菇菌丝生长、子实体性状及产量的影响。结果表明，装袋灭菌法可降低栽培的染菌率，配方中加入啤酒糟，可以提高菌丝生长速度。啤酒糟与牛粪、玉米芯共同培养双孢菇的子实体性状较好，且产量最高。啤酒工业生产中主要副产物的开发前景十分广阔，除废酵母和啤酒糟外，废水以及其他的副产物也具有一定的应用，采用生物技术合理利用啤酒工业中的这些副产物，对经济以及环境等均具有重大的意义。◇编辑：宋芳华 审核：中国农业大学食品与工程学院 郭顺堂