高压均质与酶法破碎酵母细胞壁的工艺条件研究
徐栋王春维
摘要采用高压均质与蛋白酶法相结合的破壁方法破碎酵母细胞壁。以得率、细胞溶出物上清
液中RNA含量和氨基酸态氮含量来衡量酵母细胞的破壁率，筛选最佳破壁条件。结果表明，在60MPa
高压均质3次后，添加0.6%的1：1配比的木瓜蛋白酶和中性蛋白酶制成的复合蛋白酶，在pH值为
5.0、55℃恒温自溶8h可得最佳破壁效果。
关键词破壁方法；酵母；得率；RNA含量；氨基酸态氮
中图分类号Q814
徐栋，武汉工业学院饲料科学系，动物营养与饲料科学湖
北省重点实验室，430023，武汉市常青花园中环西路特1号。
王春维，单位及通讯地址同第一作者。
收稿日期：2009-03-23
酵母细胞含有大量的核酸、蛋白质及其它营养物
质，在食品、医药、饲料等行业都有广泛的应用。酵母
中含有大量的核酸，一般占酵母干重的6%～8%，在高
核酸含量的酵母中核酸含量可达10%以上。研究表
明，核苷酸具有能促进肠道的生长和发育，提高机体
免疫力，改善肝功能等作用。幼龄动物细胞增殖分化
快，核苷酸需要量增加；当动物处于肝损伤、疾病和饥
饿等情况时，外源核苷酸更是不可缺少的营养成分，
因此有些学者将其定为“半必需”营养素和“条件”营
养素
[1]
。酵母也含有高达约50%的蛋白质，酵母蛋白也
是一种优质、安全的蛋白原料。
酵母破壁是通过各种工艺方法将酵母细胞壁破
碎使细胞内容物溶出从而得到一种富含蛋白质、核酸
及其它营养物质的提取物。目前常用的破壁方法主要
有机械破壁法，冻溶法、酶法、有机溶剂法、浓盐法、氨
法等，各种破壁方法都有各自的优点与不足。机械法
中的高压均质法是目前酵母破壁的较佳方法，但其单
次破壁效率较低；酶法需要较长时间；有机溶剂法、浓
盐法等外加大量化学物质。目前，酵母细胞破壁方法
向多种破壁方法相结合的复合破壁法方向发展，采用
不同方法相结合的破壁方法能弥补单一破壁法的一
些不足并提高细胞内容物的溶出。
本试验采用高压均质法和酶法相结合的方法，首
先将酵母细胞进行高压均质使细胞壁结构破坏，再加
入蛋白酶水解细胞壁的蛋白质层。高压均质法虽然破
壁较快，处理量较大，适用于工业化生产，但是其破壁
率较低；单一加蛋白酶法破壁效果并不理想
[2]
。采用高
压均质法与蛋白酶法相结合，利用高压均质破坏细胞
壁结构，消除酶与底物的空间位组，使蛋白酶能顺利
的与细胞壁上蛋白质结构作用，同时蛋白酶还可水解
溶出的蛋白质得到小肽和氨基酸。
1材料与方法
1.1原料
啤酒酵母：武汉工业学院饲料科学系自产（干物
质21%）。蛋白酶：木瓜蛋白酶、中性蛋白酶（购于南宁
某公司）。其它试剂均为分析纯。
1.2主要仪器设备
大容量冷冻离心机、恒温震荡器、酸度计、紫外可
见光分光光度计；实验用试剂均为分析纯。
1.3工艺流程
加水加酶
↓↓
鲜酵母泥→酵母悬浮液→高压均质→55℃自溶→离
心分离→酶灭活→喷雾干燥
自产新鲜酵母加水调成不同浓度的酵母悬浮
液，60MPa均质3次，加入木瓜蛋白酶或中性蛋白酶，
55℃水浴摇床中自溶，3500r/min离心5min，取上
清液测定20ml上清液的干物质质量及RNA含量和
氨基酸态氮含量。
1.4测定方法
得率（％）＝
均质自溶后上清液干重
酵母液干重
×100。
RNA含量：紫外吸收法
[3]
。
氨基酸态氮含量：甲醛滴定法
[4]
。
2试验结果
2.1加酶对破壁效果的影响
取自产啤酒酵母用自来水配成30%（湿重）酵母
悬浮液，60MPa均质3次，对照组不加酶，其它两组
《饲料工业》·2009年第30卷第12期
试验研究
44
徐栋等：高压均质与酶法破碎酵母细胞壁的工艺条件研究
加酶量（%）
-
0.5
0.5
项目
对照组
木瓜蛋白酶组（20万单位/g）
中性蛋白酶组（20万单位/g）
得率（%）
63.90
70.49
67.85
RNA含量（mg/ml）
1.68
2.76
3.06
氨基酸态氮含量（mg/ml）
1.68
3.15
2.73
表1加酶对酵母提取物得率及RNA含量的影响（自溶8h）
分别加0.5%酵母干重的木瓜蛋白酶和中性蛋白酶，
自然pH值，55℃水浴摇床保温，自溶8h，取20ml
上清液离心，测定上清液干重及RNA含量和氨基酸
态氮含量。
由试验结果可见，加入木瓜蛋白酶或中性蛋白
酶都能增加酵母细胞破壁后得率及RNA溶出量。在
自溶8h时加入木瓜蛋白酶和中性蛋白酶与对照组
相比得率分别提高了10.31%和6.18%；上清液中RNA
含量分别增加了64.29%和82.14%，氨基酸态氮含量
分别提高了87.5%和62.5%。说明采用高压均质法与
蛋白酶破壁法相结合能大幅度提高酵母细胞的破
壁率。
2.2高压均质与加酶自溶复合破壁法的工艺参数研究
2.2.1pH值对破壁效果的影响
取自产啤酒酵母用自来水调成30%的悬浮液，
60MPa均质3次，pH值分别调成4.0、4.5、5.0、5.5、
6.0、6.5、7.0，分别加入0.5%的木瓜蛋白酶和中性蛋白
酶，55℃水浴摇床自溶8h，离心取上清液测上清液
干物质量、RNA含量、氨基酸态氮含量（见图1、图2、
图3）。
得
率
（
％
）
木瓜蛋白酶
中性蛋白酶
80
70
60
50
40
30
76543
pH值
图1pH值对得率的影响
10
9
8
7
6
5
4
R
N
A
含
量
（
m
g
/
m
l
）
76543
木瓜蛋白酶
中性蛋白酶
pH值
图2pH值对RNA溶出量的影响
3.5
3
2.5
2
1.5
1
氨
基
酸
态
氮
含
量
（
m
g
/
m
l
）
76543
木瓜蛋白酶
中性蛋白酶
pH值
图3pH值对氨基酸态氮含量的影响
根据试验结果，当pH值5.0左右时得率、RNA溶
出量及氨基酸态氮含量都达到最大值，故选择自溶
pH值5.0。
2.2.2自溶时间对破壁效果的影响
取自产啤酒酵母用自来水调成30%的酵母悬浮
液，60MPa均质3次，pH值5.0，分别加入0.5%的木
瓜蛋白酶和中性蛋白酶，55℃水浴摇床自溶，从2h
开始每隔2h离心取上清液测上清液干物质量、RNA
含量、氨基酸态氮含量（见图4、图5、图6）。
80
70
60
50
40
30
121086402
得
率
（
％
）
木瓜蛋白酶
中性蛋白酶
自溶时间（h）
图4自溶时间对得率的影响
木瓜蛋白酶
中性蛋白酶
10
9
8
7
6
5
4
R
N
A
含
量
（
m
g
/
m
l
）
121086402
时间（h）
图5自溶时间对RNA溶出量的影响
试验研究
45
氨
基
酸
态
氮
含
量
（
m
g
/
m
l
）
木瓜蛋白酶
中性蛋白酶
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
121086402
时间（h）
图6自溶时间对氨基酸态氮含量的影响
根据图4可知，自溶4h内得率随时间大幅增
加，到8h时后基本趋于稳定；根据图6可知，氨基
酸态氮含量在前6h增加迅速，随后增速趋缓，且保
持一定增速，但自溶时间过长会使产品变质，故可根
据得率和RNA溶出量的情况确定最佳时间；根据
图5可知，加入中性蛋白酶组在自溶6h后样品中
RNA含量基本趋于稳定，加入木瓜蛋白酶组在自溶
8h后样品RNA含量基本趋于稳定。根据试验得率、
氨基酸态氮、RNA溶出量，认为自溶8h左右比较
适宜。
2.2.3底物浓度对破壁效果的影响
取自产啤酒酵母用自来水调成15%、20%、25%、
30%、35%、40%的酵母悬浮液，60MPa均质3次，pH
值为5.0，分别加入0.5%的木瓜蛋白酶和中性蛋白
酶，55℃水浴摇床自溶8h，离心取上清液测上清液
干物质量(见图7)。
木瓜蛋白酶
中性蛋白酶
90
80
70
60
50
40
30
35302520151040
得
率
（
%
）
底物浓度（%）
图7酵母悬浮液浓度对得率的影响
根据图7可知，酵母悬浮液浓度为35%左右时得
率达到最大值，当悬浮液浓度进一步加大时得率开始
降低，可能是由于悬浮液浓度过大导致高压均质效果
不佳，从而使酵母细胞壁上酶的水解位点减少，从而
降低了酵母细胞的破壁率。
2.2.4加酶量对破壁效果的影响
取自产啤酒酵母用自来水调成35%的悬浮液，
60MPa均质3次，pH值为5.0，分别加入0.3%、0.4%、
0.5%、0.6%、0.7%、0.8%的木瓜蛋白酶和中性蛋白酶，
55℃水浴摇床自溶8h，离心取上清液测上清液干
物质量、RNA含量、氨基酸态氮含量（见图8、图9、
图10）。
木瓜蛋白酶
中性蛋白酶
80
70
60
50
40
30
0.70.60.50.40.30.20.8
得
率
（
％
）
加酶量（%）
图8加酶量对得率的影响
木瓜蛋白酶
中性蛋白酶
10
9
8
7
6
5
4
R
N
A
含
量
（
m
g
/
m
l
）
0.70.60.50.40.30.20.8
加酶量（%）
图9加酶量对RNA含量的影响
木瓜蛋白酶
中性蛋白酶
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
氨
基
酸
态
氮
含
量
（
m
g
/
m
l
）
0.60.40.20.8
加酶量（%）
图10加酶量对氨基酸态氮含量的影响
根据图8、图9、图10可见,同时综合考虑得率、
RNA含量、氨基酸态氮含量，木瓜蛋白酶和中性蛋白
酶添加量为0.6%时较为适宜。由图8可知，酶的添加
量对得率的影响要小于对RNA及氨基酸态氮含量的
影响。
2.3复合酶于单一酶对破壁效果对比
本试验用木瓜蛋白酶与中性蛋白酶按1：1配成
复合酶，取35%的酵母悬浮液，60MPa均质3次，分
别加入0.6%复合酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶，55℃
水浴摇床自溶8h，离心取上清液测上清液干物质量、
RNA含量、氨基酸态氮含量(见表2)。
试验研究
徐栋等：高压均质与酶法破碎酵母细胞壁的工艺条件研究
46
表2不同酶对破壁效果的影响
项目
0.6%复合酶
0.6%木瓜蛋白酶
0.6%中性蛋白酶
得率(%)
72.93
70.1
68.78
RNA含量(mg/ml)
9.73
8.52
9.27
氨基酸态氮(mg/ml)
4.64
4.05
3.06
由表2可知，添加复合蛋白酶能在一定程度上提
高得率和RNA含量，但得率和RNA含量已达到一定
程度，接近理论最大值，故提高幅度有限。添加复合
酶能很大幅度提高氨基酸态氮的含量，这可能是蛋
白酶水解溶出的菌体蛋白所致，蛋白酶对肽键作用
有高度专一性，采用单酶水解时，只能对几个固定的
氨基酸位点进行水解，水解程度受到限制，木瓜蛋白
酶和中性蛋白酶作用效果有互补性，提高了菌体蛋
白的水解度。
3结论
以得率、提取液中RNA含量和氨基酸态氮含量
来衡量破壁效果，采用高压均质法与酶法相结合的破
壁方法能显著提高破壁率。60MPa高压均质3次后
采用木瓜蛋白酶和中性蛋白酶1：1的复合酶方式添
加，添加量为0.6%，最佳破壁条件为pH值为5.0，加
酶自溶8h，底物浓度为35%时破壁效果最佳。
采用高压均质法与蛋白酶法相结合的破壁方法
能大幅度提高破壁效果。同时，添加的蛋白酶能水解
菌体蛋白，产生小肽。小肽是一种易于吸收利用的蛋
白质形式，从而能提高酵母提取物的营养价值。
参考文献
[1]陶新,汪以真.外源核苷酸对动物的营养作用[J].中国饲料,2002
(3):27-30.
[2]杨翠竹，李艳，阮南，等.酵母细胞破壁技术研究与应用进展[J].
食品科技,2006（7）:138-142.
[3]萧能庚.生物化学实验原理和方法(第二版)[M].北京大学出版社,
2005.
[4]陈钧辉.生物化学实验（第三版）[M].科学出版社,2003.
[5]吴文龙,杨志娟.双酶法水解牡蛎肉水解工艺的研究[J].食品科技.
2005(11):32-33．
（编辑：沈桂宇，guiyush@126.com）
试验研究
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