从活化酵母中提取β-葡聚糖的工艺研究［摘要］笔者采用酸法、碱法和酸碱融合法提取酵母细胞壁中的β- 葡聚糖，对得率和纯度进行对比分析后，发现用碱法浸提工艺从破壁酵母中提取碱不溶性β- 葡聚糖效率最高。

通过正交试验得出最佳提取条件为：在75°C 条件下、0.75mol/L 的碱液处理15min。

不同脱水和干燥条件的对比实验表明：脱水和干燥条件影响产品的色泽；溶剂和水分蒸发得越快，产品最终含水率越低，产品颜色越白。

［关键词］酵母细胞壁β- 葡聚糖碱法酸法酸碱法0.引言β- 葡聚糖作为活性多糖不仅具有免疫促进作用，而且具有抗癌、抗肿瘤、提高抗病能力和降低胆固醇等生理活性，是一类研究较多的活性多糖。

由于其具有高粘性、高持水性和热稳定性，以及制备工艺简单等方面的优点，在食品、医学、化妆品、造纸和建筑材料等行业得以广泛应用。

在国内外相关研究报道中，对于β-葡聚糖的制备，有酸法，碱法，以及酸碱、有机溶剂和酶相结合的方法。

其中，碱法由于其浸提工艺简单，产品纯度高，是从废弃酵母中有效提取高纯度β-葡聚糖的理想途径。

本文在对比酸法、碱法和酸碱法的基础上，主要研究用碱法工艺提取β- 葡聚糖的最佳条件，并分析不同提取条件对产物得率和纯度的影响，以及干燥和脱水条件的选择对结果的影响，为啤酒生产中的废酵母泥利用提供技术参考。

1.材料与方法1.1 材料和试剂酵母粉，乙酸，NaOH, 无水乙醇，无水乙醚，硫酸等，均为分析纯。

1.2 方法1.2.1 酵母破壁盐法破壁：在酵母菌体浓度 10％，氯化钠浓度 2.5％，破壁时间2.5h，破壁温度70℃的实验条件下进行破壁。

1.2.2 酸法配制 1.0mol/L 醋酸溶液 60mL，加入酵母粉 3g，在70℃下水浴 1- 2小时。

3000r/min 离心 15min,沉淀物水洗 2 次，然后用无水乙醇洗涤，无水乙醚脱水，在37℃条件下干燥至恒重。

1.2.3 碱法配制 1.0mol/L NaOH 溶液 60mL，加入酵母粉 3g，在70℃下水浴1- 2 小时。

3000r/min 离心 15min,沉淀物水洗 2 次，然后用无水乙醇洗涤，无水乙醚脱水，在37℃条件下干燥至恒重。

1.2.4 酸碱法4g 酵母粉加适量水制成酵母泥，加入 200mL 1mol/L NaOH 在90℃下，作用 2h 后 3000r/min 离心 15min，水洗 2 遍，加入 4%的乙酸溶液50mL 室温处理 2h，3000r/min 离心 10min 后，用无水乙醇和无水乙醚分别脱水两次，在37℃下干燥 12h 至恒重。

1.2.5 碱法分离提取的最佳实验条件表 1 碱法分离提纯β- 葡聚糖正交实验采用碱法分离提纯β- 葡聚糖时，其得率和纯度受多种因素影响，通过单因素试验，初步确定碱处理时间、碱处理温度、碱液浓度为主要因素，进而通过正交实验，确定碱法分离提纯β- 葡聚糖的最佳工艺条件。

碱法分离提纯β- 葡聚糖正交实验设计见表 1，每个处理用 2g酵母粉，60mLNaOH，通过正交试验处理后，3000r/min 离心 15min，沉淀物水洗两遍，用无水乙醇在75℃条件脱水 1- 2h，然后在干燥箱中干燥至恒重，记录结果并分析。

1.2.6 葡聚糖含量测定用苯酚—硫酸法，在 490nm 处测定标准葡萄糖溶液在不同浓度（mg/mL）下的吸光度 OD，以 OD为纵坐标，标准葡萄糖浓度(mg/mL)为横坐标绘制工作曲线。

对所测样品经准确称量后，用 H2SO4完全水解，加苯酚显色，在 490nm处测得各样品的 OD,然后通过工作曲线计算各样品葡聚糖的含量。

1.2.7 脱水和干燥条件对产品色泽的影响将所得β-葡聚糖依次用不同量的无水乙醇和无水乙醚脱水，探讨无水乙醇和无水乙醚用量对β-葡聚糖色泽的影响。

将所得β-葡聚糖进行自然干燥和真空干燥，比较两种干燥方法对β- 葡聚糖色泽的影响。

2.结果分析2.1 酸法、碱法和酸碱法结果对比分析分别对三种不同工艺所得的产品进行计算得率：葡聚糖得率 = 葡聚糖（沉淀物）/ 酵母干重 x100%。

表 2 酸法、碱法和酸碱法的对比2.2 正交试验的结果表 3 碱法提取正交试验结果实验号温度/℃ 时间 /min 碱液浓度 mol/L1 75 15 0.502 75 30 0.753 75 60 1.004 85 15 0.755 85 30 1.006 85 60 0.507 100 15 1.008 100 30 0.509 100 60 0.75因素方法实验条件实验用料葡聚糖/g得率/%纯度/%温度/°C时间/min酸法 7060- 121mol/L 乙酸3g 酵母粉0.769 25.63 41.22碱法 75 150.5mol/L NaOH2g 酵母粉0.486 24.33 54.33酸碱法变温 2401mol/L NaOH4% 乙酸4g 酵母粉0.91 22.75 71.22实验号粗葡聚糖 /g 纯葡聚糖 /g 得率 /% 纯度 /%1 0.486 0.2640 24.33 54.332 0.3976 0.2181 19.88 54.853 0.2422 0.1348 12.11 55.654 0.4438 0.2229 22.19 50.225 0.2864 0.1463 14.32 51.086 0.089 0.0463 4.45 52.017 0.2318 0.1128 12.59 48.668 0.1734 0.0852 8.67 49.139 0.0374 0.0187 1.87 50.05高校理科研究— 529—科技信息根据单因素试验确定影响因素后，设计正交试验，得出的结果如表3。

2.3 碱法提取最佳条件的确定（1）碱处理时间对得率和纯度的影响碱处理时间对得率的影响见图 1，对纯度的影响见图 2。

由图 1 和图 2 可见，β- 葡聚糖的得率随碱处理时间的增加呈下降趋势，而β- 葡聚糖的纯度随碱处理时间的延长呈上升趋势。

分析：碱处理时间的延长可以有效的除去碱溶性物质从而提高产品纯度；碱处理时间过短，粗品中碱溶性物质不能完全融于碱液中，得率虽然提高了但纯度下降;若碱处理时间过长，会使β- 葡聚糖降解成低聚糖，导致产品损失，从而得率和纯度都下降。

图 1 碱处理时间对得率的影响图 2 碱处理时间对纯度的影响（2）碱液浓度对得率和纯度的影响碱液浓度对得率的影响见图 3，对纯度的影响见图 4。

碱液浓度由低到高时，产品的得率和纯度呈曲线状，在 0.8mol/L左右出现转折。

但综观之，无论是得率还是纯度，碱液浓度都不是其主要影响因素。

因而综合考虑碱液浓度为 0.75mol/L为佳。

图 3 碱液浓度对得率的影响图 4 碱液浓度对纯度的影响（3）碱处理温度对得率和纯度的影响碱处理温度75℃、85℃、100℃时的得率分别是 25%、15%、10%，纯度分别是 55%、51%、49%。

可见，β- 葡聚糖的得率和纯度随碱处理温度升高呈下降趋势，75℃时的得率高于85℃和100℃时的得率，其水解后溶液中葡萄糖的含量也高，原因可能是由于在高温作用下，部分葡聚糖降解为低聚糖融于碱液中，随离心后的上清液被除去，以致含量下降。

综合各种因素：温度、时间、碱液浓度，确定β- 葡聚糖的最佳提取条件为：破壁酵母在75℃条件下，用 0.75mol/L的碱液处理 15min。

3.结论本实验共采取了三种实验方法来提取β- 葡聚糖：酸法，碱法，酸碱法。

其中，酸法提取对于实际生产利用价值较小，而且操作复杂，不适合推广，但可以作为实验室的尝试技术。

碱法提取酵母细胞壁中的β- 葡聚糖，所得产品纯度较高，去除了细胞壁中的蛋白质和甘露聚糖成分，且葡聚糖的得率高，是从酵母中提取葡聚糖的高效方法。

同时，实验还观测到，产品的色泽与溶剂和水分的蒸发速度，以及产品最终含水量相关联。

酸碱法提取β- 葡聚糖产品纯度较高，但其工艺复杂，成本较高，废液多，适合大工厂特别是啤酒厂在废酵母中提取β- 葡聚糖，为废啤酒酵母的综合利用提供了可靠的途径。

水洗可提高纯度，但会造成多糖损失，一般水洗 2- 3 次为佳。

要获得白色粉末状产品，脱水步骤最为关键，结果表明无水乙醇脱水效果较好，用无水乙醇脱水可除去大部分色素，并随乙醇温度升高及作用时间的延长，产品就越纯，色泽越浅。

无水乙醚除脱水外还有脱脂作用。

另外，溶剂和水分的蒸发速度也能影响产品的色泽，脱水后产品颗粒越细，所得产品越白。

现在工业上对于干燥通常采用的方法有有机溶剂脱水、冻干和喷雾干燥法。

有人研究发现，喷雾干燥所得的β- 葡聚糖粉末比另外两种方法制取的粉末产品有更高的生物活性。

所以，对于用于制取试验和研究用的β- 葡聚糖时，条件充足的情况下建议用喷雾干燥法。

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通过虚拟维修仿真，分析维修中是否可能遇到不能解决的障碍，取消不太可能完成的维修任务，避免不必要的人力、物力资源浪费；②维修难易度分析。

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本文仅进行了虚拟维修的初级探讨，未进行更深入的技术研究。

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