超高压均质参数对酵母破壁率的影响

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1、超高压均质参数对酵母破壁率的影响戴宁1，张裕中1，周东21(江南大学机械工程学院，江苏无锡，214122)2(重庆江增机械有限公司，重庆，402263)摘要利用超高压均质设备进行酵母破壁实验研究，考察酵母溶液浓度、均质压力和均质时间3个因素对酵母破壁率的影响。通过研究可知:酵母的破壁率随着溶液浓度的增加先增大后减小，浓度在10%左右达到最佳;破壁率随着均质压力的升高而增大，但上升梯度逐渐减小;破壁率随着均质时间的延长而增大并逐渐趋于水平，在超高压操作工况下，短时破壁即可达到较理想的效果。在实验范围内，酵母浓度10%、均质压力172MPa

2、和均质时间17min为最佳工艺条件。实验研究为废酵母的加工和利用提供了参考依据。关键词超高压均质，酵母，细胞破壁近年来，我国啤酒工业发展迅速，2009年我国啤酒产量达到了4236.38万t，连续8年位居世界首位。该行业的迅速发展带来废弃酵母量的增加。在啤酒生产中，每生产100t啤酒可得到含水分75%～80%的废弃酵母1.5t，可制成含水8.5%～9.0%的干酵母约0.35t［1］。依此计算，2009年全国可由废弃酵母回收制得干酵母14.83万t。目前许多啤酒生产工厂把废酵母干燥后制成饲料，酵母的附加值比较低。啤酒废酵母中含有50%的蛋白

3、质，4%～8%的核糖核酸(RNA)，2%的B族维生素，1%的谷胱甘肽及辅酶A，此外还有丰富的氨基酸［2－3］。酵母细胞内含有丰富的营养物质，如蛋白质、RNA等，充分利用这些营养物质需要对酵母细胞进行破壁，因而破壁技术就显得尤为重要。酵母细胞壁较厚(酵母细胞壁结构见图1)，很难破除，必须利用外力使之破坏或分解。目前破壁的方法很多，按照作用于酵母细胞壁的部位不同进行分类，如图2所示。化学破壁法使用较多，但会造成一些营养成分的破坏，而且为有效成分的提取增加了困难。酶法破壁是最近几年才开始研究，破壁效果明显好于化学法［4］。高压均质属于物理破壁

4、方法，方法简单，成本低，处理量大，适用于工业化生产，能较好地保存营养成分［4－9］。本文利用超高压均质设备进行酵母破壁实验，考察酵母溶液浓度、均质压力和均质时间3个因素对酵母破壁率的影响，在超高压操作下，考察指标与各因素的变化趋势。图1酵母细胞壁结构示意图图2酵母细胞破壁方法1材料与方法材料与仪器安琪高活性干酵母，安琪酵母股份有限公司生1.1产。超高压均质机，EmulsiflexC3;空气压缩机，Puma直接传动式;生物光学显微镜，GalenⅢ;搅拌分散器，西贝乐SQ2119C;激光粒度仪，MasterSizer2000;电子天平，上皿

5、电子天平JY2002;血球计数板，XB-K-25血细胞计数板。第一作者:硕士研究生。收稿日期:2011－05－26;2011－07－091.2酵母破壁率统计方法将酵母按照各种比例浓度配制溶液，取样稀释后2011年第37卷第9期(总第285期)109在生物光学显微镜下观察血球计数板上所有酵母个数。利用超高压均质设备破壁，然后取样稀释后在生物光学显微镜下观察血球计数板上未破壁的酵母个数［8］。采用XB-K-25血球计数板，计数室面积是1mm2，计数板共有400(25×16)个小格，每小格面积是1/400mm2。每次样品重复计数2～3次，每次

6、数值不应相差过大，否则重新操作，取其平均值［10］。素试验的酵母浓度取1%～20%，均质压力取20～160MPa，均质时间取2～20min。根据单因素试验的结果，为了得到酵母破壁率与这3个因素之间的量化关系，进一步采用3因子3水平二次正交试验进行研究。22.1结果与分析破壁率的计算公式:B/%=c－c'×100单因素试验由图3可知，随着酵母浓度的增大，酵母破壁率c式中:B，破壁率(%);c，均质前的细胞数(相同稀释倍数);c＇，均质后未破壁的细胞数(相同稀释倍数)。1.3试验方案考察酵母溶液浓度、均质压力和均质时间这3个影响因素，指标为

7、酵母细胞的破壁率。先进行单因素试验，找出3因素的影响规律和优化范围。由于实验采用的EmulsiflexC3均质机是纳米级实验机，其最高操作压力为200MPa，但由于实验设备存在一定限制，试验压力不宜超过180MPa，而且当物料浓度过大会引起均质头的堵塞，所以单因先增后减，在浓度为10%时破壁率达到最大，所以优化范围取5%～15%;均质压力低于40MPa时破壁率比较低，高于40MP时破壁率显著增大，但考虑到设备能力的限制，优化范围取40～160MPa;当均质时间较短时，破壁率较低，均质8～16min时破壁率才超过60%，超过16min后破

8、壁率增长趋势非常平缓，也就是再增加均质时间对破壁率的影响很小，所以优化范围取8～16min。图3单因素试验结果图2.2正交回归试验单因素试验结果表明，酵母溶液浓度、均质压力式中:X1、X2、X3———分别表