基于固态发酵的啤酒糟生物增值：腐皮毛霉产木聚糖酶及发酵生物质组分的升级

《Systems Microbiology and Biomanufacturing》：Biovalorisation of brewer’s spent grain by solid-state fermentation: xylanase production by Thermomyces lanuginosus and compositional upgrading of fermented biomass

　　

摘要

啤酒糟（BSG）是酿酒工业的主要固体副产品，是一种营养丰富的木质纤维素生物质，其高效、可重复的增值利用面临巨大挑战，原因在于其抗性结构以及显著的成分异质性和批间变异性，后者源于谷物类型和品种的差异、所用麦芽和辅料的种类及比例、啤酒风格、制麦和糖化条件的不同。与以往以啤酒糟为基质的真菌固态发酵（SSF）研究（通常仅关注酶的生产或发酵固体的成分改性）不同，本研究在单一的SSF增值框架内，将木聚糖酶生产、部分纯化及水解评价与所得发酵啤酒糟的特征化研究相结合。固态发酵10天后，木聚糖酶活性达到最高值（16.47±1.04）kU g?1干物质（DM）。将粗酶提取液经冷冻干燥后，通过硫酸铵沉淀后进行透析实现部分纯化，使比活性提高了2.91倍，活性回收率为39.48%。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）分析显示，部分纯化样品中存在一条主要蛋白条带，表观分子量约为22 kDa。将粗酶制剂和部分纯化酶制剂作为生物催化剂用于啤酒糟、甜菜粕和大麻籽饼的水解试验，水解性能取决于底物和酶制剂。固态发酵使粗蛋白含量（以干物质计）相对富集1.33倍，并降低了相对脂质含量。原始和发酵啤酒糟中所分析的污染物浓度均低于相关（欧盟）最高限值、指导值或指示值。上述发现仅为初步的化学安全评估，并不能确立发酵啤酒糟作为饲料成分的总体验安全性或营养适用性。总体而言，上述结果支持了基于T. lanuginosus的固态发酵通过两条互补途径实现啤酒糟增值的潜力：即木聚糖酶生产和生成相对粗蛋白含量增加的发酵生物质。

图形摘要