生物技术在啤酒糟综合利用中的应用yh
2007-04-18 17:27:26   来源：药　物　生　物　技　术   评论：0 点击：

　　啤酒糟是啤酒工业中的主要副产物(占副产物的80%以上),其蛋白质的质量分数为23%～27%(干计)[1、2],是一种好的蛋白质资源。啤酒糟中不但含有丰富的蛋白质和18种氨基酸,还含有丰富的磷、钾等无机元素及戊糖、总糖和脂肪等成分(表1),由此可见,酒糟营养价值及开发价值极高。

　　1998年我国产啤酒糟50万吨以上。目前大部分啤酒厂将其直接用作饲料,收益甚微;有些啤酒厂将过剩的啤酒糟以废弃物形式直接排放掉,不仅对生态环境造成了严重污染,又极大地浪费了蛋白质资源。在当前畜牧业蛋白资源日趋不足的形式下,如何很好地开发这一大宗蛋白资源显得十分重要。生物技术是将啤酒糟开发出多种产品的重要手段。

2　生物技术在生产啤酒糟产品中的应用

2 1　微生物发酵啤酒糟生产饲料啤酒糟可以利用微生物或理化方法进行处理。近年来运用理化方法处理的酒糟废液仍含有大量的有机物,ＣＯＤ值在1500ｍｇ/Ｌ左右,若直接排放,将对环境产生严重影响[4]。利用啤酒糟为基本原材料进行混合菌种发酵,可得到菌体蛋白饲料。这样不仅可以变废为宝、减少污染,而且可以将原本作为粗饲料添加的啤酒糟变为精料,即高营养含量添加剂,饲喂效果也比较成功。目前用于生产菌体蛋白的微生物主要有曲霉菌、根霉菌、假丝酵母、乳酸杆菌、乳酸链球菌、枯草杆菌、赖氨酸产生菌、拟内孢霉、白地霉等,选育出用于啤酒糟的菌种有酵母菌、放线菌、霉菌、担子真菌等。相比而言,采用微生物发酵的方法,既可防止污染,又能最大程度地利用资源,生产条件也比较简单。啤酒糟经过微生物发酵作为饲料与直接干燥作为饲料相比,其中的蛋白质含量由8.8%提高到19.5%～25.8%,能量值从原来的10504ｋＪ/ｋｇ提高到17786ｋＪ/ｋｇ,动物消化率为55%～66%。另外,混合菌发酵的效果更明显,在不添加其他辅料的条件下,可将啤酒糟中的粗蛋白提高到35%,其中真蛋白提高11%,粗纤维降低2.05%,氨基酸占粗蛋白的94.1%[5～7]。发酵后饲料中含有丰富的维生素、多种微生物酶、生物活性物质及生长调节剂,蛋白质含量高,动物容易吸收,营养平衡,解决了目前配合饲料中营养水平低、吸收效率低的问题。利用啤酒糟作为原料载体,采用多菌种混合固态发酵的技术,生产成本大大降低,是适合我国生产高蛋白菌体饲料的有效途径,同时也给众多的酒厂啤酒糟的综合利用、提高啤酒糟饲料的质量开辟了一条新路。

2 2　生产粗酶制剂酶制剂

是继单细胞蛋白饲料、活性饲料酵母之后的又一种微生物制剂。啤酒糟是培养微生物的优质原料,以选择获得的高产蛋白菌株和里氏木霉为菌种、啤酒糟为主要原料,通过添加适当辅料为培养基,采用三级培养固体浅层发酵生产的酶制剂,经固态发酵后基质中蛋白质含量达41.8%(干物质基础)、纤维素酶活性达12483ｕ/ｇ。利用啤酒糟为原料,改进固体发酵,生产低成本饲用酶制剂[8]。2 3　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。它的营养成分适合平菇、鸡腿菇、金针菇等菌丝生长。既可以降低食用菌生产的成本,又可解决环境污染问题。邵伟熊[9]等对啤酒厂的废弃物啤酒糟进行了再利用栽培金针菇的试验。结果表明,用啤酒糟完全可以代替棉籽壳、木屑等栽培金针菇,对酒厂来说则可降低生产成本,减少环境污染。2 4　酒糟发酵生产燃料乙醇燃料乙醇(ＦｕｅｌＥｔｈｏｎａｌ,ＦＥ)作为一种新型的可再生、清洁能源而越来越受到世人的重视。目前燃料乙醇的生产主要以粮食或薯类为原料,产品成本高。宋安东[10]等利用酒糟生物质为原料生产燃料乙醇进行了试验研究。结果表明,酒糟生物质的燃料乙醇产率可达4.03%以上。2 4　微生物发酵啤酒糟制甘油啤酒糟是含淀粉质(多糖化合物)的原料,淀粉经水解或多糖化合物经“糖化降解”为单糖分子(如葡萄糖等己糖),单糖分子在酿酒酵母存在下经空气进行发酵,就可生成甘油[11～13]。用废啤酒糟作原料制取甘油,具有原料来源丰富,投资少,设备简单,操作方便,生产成本低等特点而具有广阔的应用前景。

2 5　利用啤酒糟进行厌氧发酵生产沼气

我国是一个能源消耗的大国,能源紧缺逐渐成为阻碍经济发展的主要因素。目前有些啤酒厂利用细菌对啤酒糟进行沼气发酵,产生的沼气用作燃料。利用啤酒糟发酵沼气,1吨啤酒糟可以发酵生产23ｍ3的沼气,1ｍ3的沼气燃烧相当于0.8ｋｇ煤燃烧的热值[14]。沼气发酵的上清液,尚可提取ＶＢ12,底层糟渣可作肥料。这样使啤酒糟的综合利用进一步做到物尽其用[15]。2 6　利用啤酒糟发酵生产复合氨基酸以啤酒糟为主要原料(添加其他辅料和啤酒废酵母),采用多菌种混合发酵生物工程技术,利用微生物体内的纤维素酶、淀粉酶将原料中的纤维素和淀粉降解成能被微生物吸收利用的糖,使之生长发育,再分泌多种蛋白酶。将原料中蛋白质降解成可溶性游离的复合氨基酸和短肽。该产品经检测含有17种氨基酸(其中色氨酸水解处理时被破坏)。其总量为3459ｍｇ/100ｍｌ,人体必需的8种氨基酸占总氨基酸的42%[16]。2 7　其他领域中的应用啤酒糟作为一种产量大、营养物质丰富的工业副产物备受广大研究者的关注。目前国内外对啤酒糟的生物处理方法的研究除了上述几方面外,还有利用微生物对啤酒糟的发酵制取酿醋[17],生产单细胞蛋白[18]、木聚糖酶[19]、淀粉酶和纤维素酶[20]、原酒再生产[21]、制肥料[22]、制取糖用活性炭以及从焚烧产物中提取有机硅[23]等。

3　生物技术对啤酒糟综合利用的发展前景

利用生物技术对啤酒工业中的副产品(啤酒糟、废酵母、酒花糟、麦芽根),开发各种生物活性物质,如膳食纤维、低聚糖、生物药品、酶制剂、活性肽等,已成为目前国内外对啤酒糟资源化研究的主要方向。这样既可生产出高科技产品,同时也可防止三废污染,从而明显提高了经济效益和环境效益。但以啤酒糟为原料进行微生物发酵,其工艺流程、菌种筛选和组合、工艺参数、产物营养价值评定和产物的负影响研究较多,众说纷纭,过程如何实现规范化、程序化有待进一步研究。