一種食用納米級高壓噴霧乾燥啤酒酵母蛋白粉的生產方法
2023-04-25 20:10:11
專利名稱：一種食用納米級高壓噴霧乾燥啤酒酵母蛋白粉的生產方法
技術領域：
本發明涉及食用啤酒酵母蛋白粉生產工藝和製備方法的改進以及啤酒廢酵母的產業化綜合開發與利用。
背景技術：
啤酒酵母屬單細胞生物，是天然綠色微生物蛋白源，它含有約50％人體易於吸收的完全蛋白及人體無法自行合成的必需胺基酸，富含B族維生素、天然膳食纖維及煙酸、葉酸、泛酸、核酸、鎂、鋅、鉻等。已被營養學界譽為21世紀最有魅力的營養健康品。
我國現有啤酒企業400餘家，相關企業2000家。據國家統計局最新資料，2004年我國啤酒產量達2910萬噸，連續三年保持「世界啤酒第一產銷大國」的地位，同時總產量在以每年15％增長率不斷增長，2005年全國啤酒總產量已達3500萬噸。副產品啤酒廢酵母約佔啤酒產量的1.5％，據推算，2005年全國可回收泥狀酵母50餘萬噸，可製成乾燥酵母5萬噸以上。目前國內啤酒廠家的啤酒酵母泥除大部分直接用於動物飼料和排汙外，啤酒酵母泥還沒有得到合理的深度開發利用，雖然已有少量啤酒生產企業也回收廢酵母生產食用級啤酒酵母粉，但因口味、成份保存及生物利用率(消化吸收率)等技術因素，其產業化開發與利用受到極大限制。
因此，本領域迫切需要對啤酒生產企業外排的廢酵母進行再利用，產業化生產大量保存了營養成分、生物利用度高的啤酒酵母蛋白粉。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種啤酒酵母蛋白粉。
本發明的另一個目的是提供上述啤酒酵母蛋白粉的製備方法。
本發明的再一個目的是提供上述啤酒酵母蛋白粉的用途。
在本發明的第一個方面，提供了一種啤酒酵母蛋白粉，所述的蛋白粉具有以下特性(1)蛋白含量45-60wt％；(2)膳食纖維含量20-35wt％。
在另一優選例中，所述的蛋白粉中蛋白含量50-55wt％，膳食纖維含量25-30wt％，B族維生素含量20-30mg/100g。
在另一優選例中，所述的蛋白粉還具有以下特性(3)消化吸收率80-98％；更佳地，消化吸收率90-95％。
(4)B族維生素含量10-40mg/100g。
在另一優選例中，所述的B族維生素指維生素B1、B2、B6和葉酸。
在另一優選例中，所述的蛋白粉還具有以下特性(5)所述的蛋白粉含有機鉻Cr3+100-500mg/100g，更佳地，所述的有機鉻來自於啤酒酵母。
在另一優選例中，所述的蛋白粉含有機鉻Cr3+200-500mg/100g。
在另一優選例中，所述的蛋白粉是由包含以下步驟的製備方法所獲得的(a)在壓力為70-100Mpa的條件下，對啤酒酵母進行納米破壁處理，獲得破壁的酵母液；(b)對破壁的酵母液，在75-98℃下進行高溫自溶。
更佳地，所述的納米破壁處理是用納米對撞機進行的，例如購自上海東華高壓均質機廠的納米對撞機。
在本發明的第二個方面，提供了一種上述啤酒酵母蛋白粉的製備方法，它含有步驟(a)在壓力為70-100Mpa的條件下，對啤酒酵母進行納米破壁，獲得破壁的酵母液；(b)對破壁的酵母液，在75-98℃下進行高溫自溶。
在另一優選例中，步驟(a)中的壓力80-90Mpa。
在另一優選例中，步驟(a)進行1-2次循環破壁，同時破壁開始後10-90分鐘內快速升溫至75-98℃。
在另一優選例中，破壁溫度為30-45℃。
在另一優選例中，步驟(b)中的自溶時間為0.2-4小時，較佳地0.5～2小時。
在另一優選例中，在步驟(a)中，所述的酵母是經脫酒精處理和脫苦味酸處理後獲得的酵母溶液(稱為酵母淨乳)。
在另一優選例中，在步驟(a)中，所述的酵母溶液中酵母濃度為5-25wt％，更佳地為10-18％。
在另一優選例中，在步驟(a)之前，將酵母在4-10℃下儲藏，儲藏時間12-144小時，較佳地24-72小時。
在另一優選例中，步驟(a)中的納米破壁的破壁率為45-95％，更佳地45-60％。
在另一優選例中，所述的方法還含有以下步驟(c)高溫自溶後進行高壓噴霧乾燥製得蛋白粉。
在另一優選例中，噴霧乾燥溫度160-250℃，更佳地180-200℃；乾燥時間4-20秒，更佳地6-8秒。
在另一優選例中，所述的酵母是傳代2-10次的啤酒酵母。更佳地，所述的酵母是發酵後獲得的啤酒廢酵母。
在另一優選例中，所述的方法包括步驟(i)對酵母進行過濾脫酒處理，得到初脫酒酵母；(ii)對初脫酒酵母進行去除苦味酸處理，得到經脫酒精處理和脫苦味酸處理後獲得的酵母溶液(稱為酵母淨乳)；(iii)在壓力為70-100Mpa的條件下，對啤酒酵母進行納米破壁處理，獲得破壁的酵母液；(iv)對經破壁的酵母液進行高溫自溶，得到膠體溶液；(v)對所得的膠體溶液進行高壓噴霧乾燥製得蛋白粉。
在另一優選例中，在步驟(i)之前，還包括將含水80-90％的啤酒酵母泥用100-120目篩網進行過篩。
在另一優選例中，脫苦味酸處理的條件如下所述的經脫酒後的酵母加1∶0.5-2的水進行稀釋打漿，用食品級NaHCO3將其溶液pH調至6.5-7.5(更佳地6.8-7.2)，反應時間為10-90分鐘(更佳地30-45分鐘)；之後加水洗滌，得到酵母淨乳。
在本發明的第三個方面，提供了一種上述啤酒酵母蛋白粉的用途，它可用於製備食品或飲食補充劑。
在本發明的第四個方面，提供了一種組合物，所述的組合物含有0.01-99.9wt％權利要求1所述的酵母蛋白粉。
在另一優選例中，所述的組合物還可含有選自下組的物質小麥胚芽、大豆蛋白、奶精、乳清蛋白、咖啡。
據此，本發明提供了一種營養成分全、生物利用度高的啤酒酵母蛋白粉及其製備方法。
圖1顯示了本發明提供的啤酒酵母蛋白粉的製備工藝流程。
具體實施例方式
本發明人經過廣泛而深入的研究，意外地發現，通過改進位備啤酒酵母蛋白粉的製備工藝，不僅可以提高酵母蛋白粉的蛋白含量和膳食纖維含量，還提高其消化吸收率，從而製得一種口味好、營養利用價值高的酵母蛋白粉。在此基礎上完成了本發明。
具體地，發明人發現，要獲得上述優質的啤酒酵母蛋白粉須對一定濃度的酵母用納米對撞機等在一定壓力條件下進行納米破壁處理，使破壁率達到45-95％，從而不僅使得營養成分充分釋放，提高蛋白含量和膳食纖維含量，而且可以獲得粒徑很小的蛋白粉，從而使得消化吸收率大幅度提高。
啤酒酵母蛋白粉如本文所述的啤酒酵母，是指用於啤酒製造中所使用的酵母，優選啤酒生產過程中所產生的副產品啤酒廢酵母。
適用於本發明的啤酒酵母沒有特別限制，可以是各種常規的啤酒酵母，例如ATCC74124、74126、74127、74128、74129、74130、74131，或CGMCC0587(CN01138778.5)等購自ATCC等保藏機構的啤酒酵母，或公開於現有專利文獻和其他文獻中的啤酒酵母。
啤酒酵母鉻是葡萄糖耐量因子的重要組成成分；它具有調節脂質代謝、改善糖耐量的作用；是作用於葡萄糖代謝中的磷酸變位酶，是促進機體糖代謝的重要物質；它能夠促進機體脂代謝的正常進行；能活化胰島素，有助於葡萄糖的轉化，降低對外源性胰島素的需求量；其吸收率可是普通鉻吸收的20-50倍，是食米的東方民族和II型糖尿病患者在通常的飲食中最易被忽視的和最易缺乏的參與人體代謝的微量元素。
鑑於鉻的重要用途，因此在本發明中優選選用鉻含量較高的天然啤酒酵母。
本發明提供的啤酒酵母蛋白粉是從啤酒酵母中得到的提取物，它可以是固體物質，如粉末狀物質，也可以是溶液，如膠體溶液；它含有啤酒酵母中的營養成分及微量元素。
優選的啤酒酵母蛋白粉含有機鉻(Cr3+)、蛋白和B族維生素。其中所述的有機鉻(Cr3+)含量為100-500μg/100g，優選200-500μg/100g，更優選300-500μg/100g；所述的蛋白含量為45-60wt％，優選50-60wt％；所述的B族維生素含量10-40mg/100g，優選20-40mg/100g，更優選20-30mg/100g。
本發明提供的啤酒酵母蛋白粉的生物利用率(消化吸收率)為80-98％，優選90-95％。
在一優選例中，提供了一種啤酒酵母蛋白粉，它含有機鉻(Cr3+)，而現有的啤酒酵母粉中不含有機鉻(Cr3+)；所述的啤酒酵母蛋白粉中有機鉻(Cr3+)的含量是300mg/100g，達到了人體一天的需求量。
製備方法本發明提供的啤酒酵母蛋白粉可以用常規方法獲得，一種優選的方法是通過對啤酒後發酵過程中排放的廢酵母進行物理保鮮、過濾除雜、脫酒、脫苦、洗滌、納米破壁、高溫自溶及高壓噴霧乾燥等生產工藝製得。
其中酵母可用常規方法保存，一種優選的方法是利用食品級冷藏儲罐，全封閉實行新鮮啤酒廢酵母的收集與保存，酵母儲藏溫度4-10℃，保存時間12-144小時，較佳地24-72小時。由於啤酒酵母具有絮凝沉降的特性，酵母儲藏時需進行攪拌解凝。酵母傳代，優選傳至3-5代的酵母。
廢酵母預處理由於所使用麥汁中尚有分離不淨的大麥果皮、種皮及酒花碎片，經過酵母發酵與酵母相互混雜沉降於罐底，加工時必須將其除去。根據酵母泥充分攪拌均勻情況及篩分阻力，適當調整過篩速度，採用100目和120目的分級篩進行二次篩分，可除去酵母泥中的全部可見雜質。
採用板框壓濾機或離心機進行篩分酵母乳的脫酒，將廢酵母中的啤酒與酵母分開得到有利用價值的啤酒和初脫酒酵母。兩者各佔比例約為50％。
經脫酒後的酵母加1∶1的水進行稀釋打漿，由於酵母液中含有一定的苦味酸，為將其去除，用食品級NaHCO3將其溶液pH調至6.5-7.5，更佳地6.8-7.2，反應時間為10-90分鐘，更佳地30-45分鐘。之後加1∶2的水採用酵母離心機循環高速洗滌2次，得到較高純度的酵母淨乳。
可以用常規方法將上述獲得的酵母淨乳進行破壁，優選的方法是納米破壁。
對具有較高純度的酵母淨乳進行納米破壁，優選酵母濃度為5-25wt％的酵母淨乳，更佳地為10-18％；酵母淨乳經納米對撞機進行物理高壓破壁，壓力70-100Mpa，優選80-90Mpa，破壁率45-95％，優選45-60％，循環破壁1-2次。這樣得到的酵母液有助於酵母內容營養物質的釋放及吸收，同時酵母細胞壁的生物利用率(消化吸收率)也能充分發揮。
優選在納米破壁後進行高溫自溶，即將上述經高壓破壁的酵母液輸送到加熱容器內，並在不斷升溫的同時充分攪拌酵母液，使其發生綜合內反應，75-98℃自溶時間為0.2-4小時，得到膠體溶液並達到滅菌效果。
得到的膠體溶液可用常規方法乾燥，優選高壓噴霧乾燥，即將上述膠體溶液經泵和高壓均質機均質及乳化進行高壓並流式噴霧乾燥，進風溫度為160-250℃，出風溫度為80-95℃，物料經瞬間乾燥後，產品營養成份不變性，不破壞，含水率＜6％。
將上述乾燥產品經風送單獨進行淨化包裝，產品顏色達到理想的淡黃色，產品得率10-12％；水份、灰份及微生物指標可達到藥用標準。
用途可用將本發明提供的啤酒酵母蛋白粉與其它成分組成組合物，用於預防或治療糖尿病的功能性食品或飲食補充劑。按固體啤酒酵母蛋白粉的量計算，每天可衝服15克/50kg體重。
本發明提供的組合物，含有0.01-99.9％啤酒酵母蛋白粉，所述的組合物還可含有各種營養成分，代表性的營養成分包括(但並不限於)其它酵母粉，小麥胚芽、大豆蛋白、奶精、乳清蛋白、咖啡。
本發明的主要優點在於
1、極大地保存了啤酒酵母天然原料的營養成份，同時通過納米破壁工藝解決了啤酒酵母營養吸收率低的難題，極大提高了啤酒酵母的消化吸收率及生物利用效價；2、解決了廢酵母的排放對環境造成的汙染，同時回收了廢酵母中的啤酒；3、為啤酒生產企業的廢酵母開闢了一條產業化的食用功能性健康食品的生產途徑。
4、本發明提供的啤酒酵母蛋白粉的蛋白、B族維生素的含量高，消化吸收率高。
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。下列實施例中未註明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件或按照製造廠商所建議的條件。除非另外說明，否則所有的百分比和份數按重量計。
通用方法有機鉻Cr3+測定根據國家標準GB-7 5009.88測定。
蛋白含量根據常規的凱氏定氮法測定。
維生素B1含量根據國家標準GB-7 5009.84測定。
維生素B2含量根據國家標準GB-7 5413.14測定。
消化吸收率的測定方法讓狗服用後，檢查排洩物及胃壁吸收情況，從而確定其消化吸收率。
實施例1製備啤酒酵母蛋白粉No.1將1500kg含水86％、料溫7.8℃的新鮮啤酒酵母原液，經100目和120目兩次過篩，採用板框壓濾機脫酒後將有利用價值的啤酒回收，初脫酒酵母餅經打漿後按原料重0.5％的比例加入食品級NaHCO3，攪拌均勻並將其溶液pH調至7.0，充分反應45分鐘，之後按1∶2的水稀釋採用酵母離心機循環高速洗滌2次，得到較高純度(濃度12％)的酵母淨乳，後用納米對撞機進行物理高壓破壁，壓力85Mpa，破壁1次，酵母液經破壁後進入反應容器在85℃下恆溫1小時並滅菌。料液經泵和高壓均質、乳化後高壓噴霧(180℃)瞬間(8秒)乾燥，得到產品177Kg，產品收率11.8％，含水率5.5％；菌落總數168，大腸菌群及致病菌未檢出。
所製得的啤酒酵母蛋白粉No.1破壁率達47％，有機鉻含量Cr3+310mg/100g，蛋白質54.8％，膳食纖維含量25wt％，B族維生素23mg/100g，消化吸收率85％，產品口味好、流動性好、顏色淡黃。
實施例2製備啤酒酵母蛋白粉No.2將1500kg含水86％、料溫7.8℃的新鮮啤酒酵母原液，經100目和120目兩次過篩，採用板框壓濾機脫酒後將有利用價值的啤酒回收，初脫酒酵母餅經打漿後按原料重0.5％的比例加入食品級NaHCO3，攪拌均勻並將其溶液pH調至7.0，充分反應45分鐘，之後按1∶2的水稀釋採用酵母離心機循環高速洗滌2次，得到較高純度的酵母淨乳，並將物料濃度調整為13％，物理破壁壓力90Mpa，循環破壁2次，破壁溫度為45℃，同時在30分鐘內快速升溫至95℃高溫自溶1小時並滅菌。料液經泵和高壓均質、乳化後高壓噴霧(240℃)瞬間(6秒)乾燥，得到產品181Kg，產品收率12.1％，含水率5.3％，菌落總數40，大腸菌群及致病菌未檢出。
所製得的啤酒酵母蛋白粉No.2破壁率達95％，有機鉻含量325mg/100g，蛋白質53.7％，膳食纖維含量31.5wt％，B族維生素26mg/100g，消化吸收率95％，產品口味好、流動性好、顏色淡黃。
實施例3製備啤酒酵母蛋白粉No.3將1500kg含水86％、料溫7.8℃的新鮮啤酒酵母原液，經100目和120目兩次過篩，採用板框壓濾機脫酒後將有利用價值的啤酒回收，初脫酒酵母餅經打漿後按原料重0.5％的比例加入食品級NaHCO3，攪拌均勻並將其溶液pH調至7.0，充分反應45分鐘，之後按1∶2的水稀釋採用酵母離心機循環高速洗滌2次，得到較高純度的酵母淨乳，並將酵母濃度調至5％)後用納米對撞機進行物理高壓破壁，壓力75Mpa，破壁1次，酵母液經破壁後進入反應容器在85℃下恆溫0.5小時並滅菌。料液經泵和高壓均質、乳化後高壓噴霧(200℃)瞬間(4秒)乾燥，得到產品165Kg，產品收率11.2％，含水率5.7％；菌落總數68，大腸菌群及致病菌未檢出。
所製得的啤酒酵母蛋白粉No.3破壁率達45％，有機鉻含量315mg/100g，蛋白質52.5％，膳食纖維含量28.5wt％，B族維生素24mg/100g，消化吸收率80％，產品口味稍差、流動性較好、顏色稍差。
實施例4製備啤酒酵母蛋白粉No.4將1500kg含水86％、料溫7.8℃的新鮮啤酒酵母原液，經100目和120目兩次過篩，採用板框壓濾機脫酒後將有利用價值的啤酒回收，初脫酒酵母餅經打漿後按原料重0.5％的比例加入食品級NaHCO3，攪拌均勻並將其溶液pH調至7.0，充分反應45分鐘，之後按1∶2的水稀釋採用酵母離心機循環高速洗滌2次，得到較高純度的酵母淨乳，並將酵母濃度調至25％)後用納米對撞機進行物理高壓破壁，壓力100Mpa，破壁2次，酵母液經破壁後進入反應容器在90℃下恆溫2小時並滅菌。料液經泵和高壓均質、乳化後高壓噴霧(250℃)瞬間(10秒)乾燥，得到產品169Kg，產品收率11.6％，含水率4.8％；菌落總數120，大腸菌群及致病菌未檢出。
所製得的啤酒酵母蛋白粉No.4破壁率達95％，有機鉻含量332mg/100g，蛋白質53.5％，膳食纖維含量32.5wt％，B族維生素28mg/100g，消化吸收率95％，產品口味稍差、流動性不好、顏色差。
對比例1-4重複實施例1的方法，不同點在於採用下表中所示的條件。實施例1-4和對比例1-4的結果匯總於表1。
表1
上述結果表明破壁壓力＜70Mpa，破壁率低，營養成分不能完全釋放，而且影響消化吸收；破壁壓力大(＞100Mpa)，會因為口味過鮮而使食用者難以接受。
自溶溫度低(＜75℃)，不能使啤酒酵母中的內容物充分釋放；自溶溫度過高(＞98℃)會使顏色加深，風味變差，失去原有的食品香味。
實施例5-8製備功能性食品
結果啤酒酵母蛋白粉具有改善胰臟血液循環，提高胰臟生理功能，降低血糖等效果。
通過上述實施例5結果表明糖尿病患者每日3次衝飲，每次5克啤酒酵母蛋白粉20天後，測定餐後血糖的有效率(血糖由開始的16毫摩爾/升降至10.4毫摩爾/升以下)為35％，；患者餐後視力模糊、自汗、盜汗、神疲乏力、心悸氣短、失眠、腰酸腿軟等症狀均有明顯改善，總有效率為80％。
實施例6-8的效果與實施例5相類似。
在本發明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本發明的上述講授內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。
權利要求
1.一種啤酒酵母蛋白粉，其特徵在於，所述的蛋白粉具有以下特性(1)蛋白含量45-60wt％；(2)膳食纖維含量20-35wt％。
2.如權利要求1所述的蛋白粉，其特徵在於，所述的蛋白粉還具有以下特性(3)消化吸收率80-98％；(4)B族維生素含量10-40mg/100g。
3.如權利要求1所述的蛋白粉，其特徵在於，所述的蛋白粉還具有以下特性(5)所述的蛋白粉含有機鉻Cr3+100-500mg/100g。
4.如權利要求1所述的啤酒酵母蛋白粉，其特徵在於，所述的蛋白粉是由包含以下步驟的製備方法所獲得的(a)在壓力為70-100Mpa的條件下，對啤酒酵母進行納米破壁處理，獲得破壁的酵母液；(b)對破壁的酵母液，在75-98℃下進行高溫自溶。
5.一種如權利要求1所述的啤酒酵母蛋白粉的製備方法，其特徵在於，它含有步驟(a)在壓力為70-100Mpa的條件下，對啤酒酵母進行納米破壁，獲得破壁的酵母液；(b)對破壁的酵母液，在75-98℃下進行高溫自溶。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，在步驟(a)中，所述的酵母是經脫酒精處理和脫苦味酸處理後獲得的酵母溶液。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，在步驟(a)中，所述的酵母溶液中酵母濃度為5-25wt％。
8.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述的方法還含有以下步驟(c)高溫自溶後進行高壓噴霧乾燥製得蛋白粉。
9.一種如權利要求1所述的啤酒酵母蛋白粉的用途，其特徵在於，用於製備食品或飲食補充劑。
10.一種組合物，其特徵在於，所述的組合物含有0.01-99.9wt％權利要求1所述的酵母蛋白粉。
全文摘要
本發明公開了一種啤酒酵母蛋白粉，它含有機鉻Cr
文檔編號A23J1/18GK101040655SQ20061002485
公開日2007年9月26日 申請日期2006年3月20日 優先權日2006年3月20日
發明者成國祥, 張鎖林, 李鎮初, 陳文發, 陳東良 申請人:上海傑隆生物工程股份有限公司