，，

(1.天津科技大學(xué) 生物工程學(xué)院，天津 300457；2.代謝控制發(fā)酵技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，天津 300457)

酵母抽提物，又稱酵母浸出物，其廣義上是同一類產(chǎn)品，在業(yè)內(nèi)一般專用于生物發(fā)酵培養(yǎng)基的稱為酵母浸出物，而專用于食品調(diào)味的稱為酵母抽提物。其生產(chǎn)一般是以啤酒酵母和面包為原料，利用生物技術(shù)，在特定的環(huán)境下將酵母胞內(nèi)的蛋白質(zhì)和核酸降解，然后通過(guò)提取等下游工藝操作，制備成可溶的，具有顯著呈味性質(zhì)的，能夠顯著提高食品鮮味的營(yíng)養(yǎng)素。酵母抽提物通常以膏狀或粉狀形式保存，也常用作微生物發(fā)酵的營(yíng)養(yǎng)源[1]。

調(diào)味、營(yíng)養(yǎng)和保健是酵母抽提物最為顯著的三大功能。作為調(diào)味劑使用時(shí)，在所含氨基酸和肽的共同作用下，能夠顯著增加食品的鮮味和咸味；此外，酵母抽提物是B族微生物和諸多微量元素及多肽和氨基酸的來(lái)源，富含多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在食品、飼料營(yíng)養(yǎng)添加劑和生物培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)添加劑等領(lǐng)域使用廣泛；富含的谷胱甘肽因其特有的恢復(fù)細(xì)胞和清除自由基等功能而被廣泛應(yīng)用于保健行業(yè)。酵母抽提物營(yíng)養(yǎng)全面，性質(zhì)獨(dú)特，廣泛應(yīng)用于食品調(diào)味料、藥品、保健食品和微生物發(fā)酵等領(lǐng)域[2-4]。

1 酵母抽提物的生產(chǎn)方法

1.1 酸解法

酸解法就是利用酸性物質(zhì)分解酵母細(xì)胞(主要利用硫酸或鹽酸)。一般選用干燥酵母作為主要原料。主要流程為：利用鹽酸或硫酸使酵母液維持在一定的酸濃度，在特定條件下(如溫度、pH等)水解一定的時(shí)間，得到酵母液，然后將酵母液過(guò)濾，脫色，除臭及堿中和，最后進(jìn)行減壓濃縮或噴霧干燥，得到酵母抽提物。酸水解法的優(yōu)點(diǎn)在于提取物的產(chǎn)率高，游離的氨基酸量大，但使用該方法制成的酵母抽提物鹽含量高，后處理成本高，污染大，基本不再用于酵母抽提物的工業(yè)生產(chǎn)[5]。

1.2 酶解法

酶解法是通過(guò)外加酶的作用使酵母分解。其工藝流程為：利用加熱等方法將酵母菌細(xì)胞內(nèi)的酶滅活，然后在一定的條件下加入外源酶，酵母細(xì)胞本身的內(nèi)含物質(zhì)在外源酶刺激下被釋放，并被分解成氨基酸等呈味小分子物質(zhì)。此時(shí)酵母液中富含豐富的營(yíng)養(yǎng)及呈味物質(zhì)，利用下游提取工藝對(duì)酵母液進(jìn)行處理，獲得酵母抽提物。該方法的優(yōu)點(diǎn)是獲得的酵母抽提物質(zhì)量好，但對(duì)酶制劑要求高，所以生產(chǎn)成本高，目前在國(guó)內(nèi)并不常用[6]。

1.3 自溶法

自溶法是利用酶將酵母自身的碳水化合物等物質(zhì)分解并還原成小分子，如氨基酸和肽類，與酶解法不同之處在于其原料是具有酶活的新鮮活酵母。生產(chǎn)流程：首先，酵母細(xì)胞自身的酶在自溶促進(jìn)劑的協(xié)同下，將酵母細(xì)胞分解還原，然后將含有分解的小分子物質(zhì)的酵母液提取出來(lái)，通過(guò)下游工藝得到酵母抽提物。自溶法的優(yōu)點(diǎn)在于，利用酵母自身的酶系進(jìn)行蛋白質(zhì)分解，分解率較高，游離氨基酸含量高，且成本較低，但該方法得到的呈味物質(zhì)含量較低。現(xiàn)在歐美和國(guó)內(nèi)都采用自溶—酶聯(lián)法，即酵母在某些特定條件下先降解，然后將外源酶加入到酵母液中，將酵母菌細(xì)胞內(nèi)的糖類、蛋白質(zhì)和核酸等物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高營(yíng)養(yǎng)和高風(fēng)味物質(zhì)。這種轉(zhuǎn)變不僅可以滿足食品和發(fā)酵工業(yè)對(duì)產(chǎn)品新特性的需求，而且與傳統(tǒng)酵母自溶物相比具有更溫和的風(fēng)味[7]。

2 酵母抽提物的生產(chǎn)工藝

酵母抽提物生產(chǎn)一般采用自溶—酶聯(lián)法，在涉及某一具體的工藝上會(huì)有差異，如自溶劑選擇、破壁方法和下游工藝提取等，但總的工藝流程大致相同，如圖1所示。

圖1 酵母抽提物生產(chǎn)工藝流程Fig.1 Yeast extract production process

2.1 酵母前處理

酵母前處理主要包括酵母破壁、自溶劑選擇和啤酒酵母脫苦等。這些前處理的工藝中，酵母破壁是比較重要的一環(huán)。酵母細(xì)胞壁主要由葡聚糖和甘露聚糖組成，由于其細(xì)胞壁較厚不利于胞內(nèi)大分子物質(zhì)的透過(guò)，因此在酵母自溶之前要進(jìn)行破壁處理以增大其細(xì)胞的通透性，從而提高酵母抽提物得率。酵母細(xì)胞主要以物理法、化學(xué)法和生物法三種方法進(jìn)行破壁處理[8]。在選擇破壁方法時(shí)應(yīng)該充分結(jié)合下游工藝綜合考慮，因?yàn)椴煌钠票诜椒ㄆ扑槌潭纫膊煌?，?huì)造成母液中的成分也有所差異。

2.2 酵母自溶工藝

酵母細(xì)胞中存在許多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和大分子化合物，它們的釋放需要在破壁處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行酵母自溶處理。酵母自溶的機(jī)理是細(xì)胞壁在β-葡聚糖酶作用下被降解并釋放葡聚糖和甘露糖蛋白，而胞內(nèi)蛋白質(zhì)被蛋白酶降解釋放氨基酸和多肽[9-10]。

酵母自溶主要受到溫度、pH及自溶時(shí)間等因素的影響。溫度、pH以及自溶時(shí)間都與酶活關(guān)系密切，適宜的溫度和pH決定了酶活的穩(wěn)定，自溶時(shí)間的長(zhǎng)短決定了酶水解時(shí)間的長(zhǎng)短，而酶解時(shí)間會(huì)影響酶解的效率，適宜的自溶時(shí)間能夠提高酶解的效率，保證酶活的穩(wěn)定，進(jìn)而保證自溶過(guò)程的效率。不同酶的最高酶活對(duì)應(yīng)的最適溫度和pH不同，因此在酵母自溶時(shí)，選擇大多數(shù)酶適宜的溫度和pH就顯得非常重要。

酵母的自溶是酵母抽提工藝中比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，直接影響酵母抽提物的質(zhì)量。酵母自溶依靠的是自身的酶進(jìn)行分解，但事實(shí)上酵母細(xì)胞自身的酶很大一部分沒有催化能力，或者催化能力比較弱，還會(huì)伴隨自溶的進(jìn)行不斷消耗。所以，工業(yè)上為了保證自溶效率，同時(shí)保證后續(xù)工藝的順利進(jìn)行，常常添加外源促進(jìn)劑或外源酶來(lái)提高自溶效率。張曉鳴等[11]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氯化鉀能夠改變酵母細(xì)胞與介質(zhì)之間的滲透壓，從而促使其發(fā)生質(zhì)壁分離，引起酵母細(xì)胞死亡，加速酵母自溶。宋蓮軍等[12]以氯化鈉為自溶促進(jìn)劑，發(fā)現(xiàn)氯化鈉激活了酵母細(xì)胞內(nèi)自身的有關(guān)水解酶，促進(jìn)了自溶。

3 酵母抽提物的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

3.1 酵母抽提物的研究現(xiàn)狀

與中國(guó)相比，一些發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)它的研究起步較早，經(jīng)過(guò)幾十年的不斷研究，在酵母提取物的生產(chǎn)及應(yīng)用方面已經(jīng)領(lǐng)先世界。有些酵母提取物(如酵母調(diào)味品)的年產(chǎn)值更是超越了酵母本身。法國(guó)、荷蘭等國(guó)家酵母抽提物的產(chǎn)值也在逐年增長(zhǎng)，并已經(jīng)成熟的應(yīng)用于各種領(lǐng)域[13]。

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比國(guó)內(nèi)是近幾年才逐漸認(rèn)識(shí)到其在營(yíng)養(yǎng)添加、風(fēng)味增補(bǔ)以及醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。因此，酵母抽提物在食品調(diào)味品領(lǐng)域中的地位逐步升高，產(chǎn)量在快速增加，生產(chǎn)技術(shù)在不斷改進(jìn)[14-15]，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)處于逐步打開階段。其巨大的商業(yè)價(jià)值也吸引了一系列企業(yè)，其中較為成功的有安琪酵母股份有限公司及一品鮮生物科技有限公司等，并有一眾中小型生產(chǎn)廠緊隨其后，但目前來(lái)看還是遠(yuǎn)不能填補(bǔ)巨大的市場(chǎng)空缺，酵母抽提物仍處于供不應(yīng)求狀態(tài)。

在增加呈味物質(zhì)以及改善提取過(guò)程等方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者都進(jìn)行了大量研究[16-19]。如為了大幅提高酵母抽提物中的呈味物質(zhì)，日本、荷蘭等國(guó)家選育了高含量RNA的酵母作為原料進(jìn)行酵母抽提物生產(chǎn)。晏志云等[20]通過(guò)改進(jìn)酵母自溶工藝中酶的選擇及自溶后RNA的提取工藝，大幅提高了呈味物質(zhì)含量。陳潔等[21]利用啤酒廢酵母作為生產(chǎn)原料，當(dāng)酵母自溶環(huán)節(jié)進(jìn)行到某一特定程度時(shí)，滅活酵母自身內(nèi)源酶的活性，同時(shí)加入5′-磷酸二酯酶粗酶液進(jìn)行定向水解，結(jié)果呈味物質(zhì)的含量得到大幅提升。任艷艷等[22]通過(guò)研究食品鮮味的改善與酵母抽提物的添加之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，在雞精調(diào)味料中添加一定量的酵母抽提物，不僅能夠掩蓋腥味和其他異味，同時(shí)能夠增加醇厚感及食品鮮味。張博[23]將從釀酒酵母中提取的酵母抽提物新普樂添加于斷奶豬仔日糧中，結(jié)果表明該添加物有助于提高仔豬的屠宰體重，并能夠促進(jìn)其大腸重量以及長(zhǎng)度的增長(zhǎng)和增加。劉通訊等[24]通過(guò)添加一定比例的酵母抽提物和大豆呈味肽到醬油中，結(jié)果大大改善了醬油本身的風(fēng)味和鮮味，提高了醬油品質(zhì)。在食品領(lǐng)域酵母抽提物已經(jīng)被用作食品添加劑以及風(fēng)味增補(bǔ)劑。并且由于酵母抽提物富含氨基酸、維生素及微量元素，這些物質(zhì)等能夠改善皮膚光澤，減少色素沉積，廣泛應(yīng)用于各種凝膠面膜和面霜等產(chǎn)品中。酵母抽提物也因常被用作氨基酸和抗生素等產(chǎn)品的生產(chǎn)原料而廣泛活躍于微生物發(fā)酵和生物化工領(lǐng)域。酵母抽提物因其自身豐富的微量元素而常常用作微生物培養(yǎng)基的氮源，為微生物提供必要的營(yíng)養(yǎng)[25-26]。

3.2 酵母抽提物研究的發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)，酵母抽提物的使用價(jià)值被人們廣泛認(rèn)可，需求量不斷擴(kuò)大，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣。面對(duì)消費(fèi)者日益增長(zhǎng)的需求，食品制造商對(duì)酵母抽提物的質(zhì)量、形態(tài)、營(yíng)養(yǎng)和味道等的要求也越來(lái)越高，因此開發(fā)新產(chǎn)品已成為一種迫切趨勢(shì)，促使科研人員對(duì)酵母抽提物進(jìn)行深入探索。谷胱甘肽具有恢復(fù)細(xì)胞、抗氧化、維持免疫系統(tǒng)功能以及清除自由基等功能，日本研發(fā)出谷胱甘肽高含量的酵母抽提物，并在功能性食品和保健品領(lǐng)域進(jìn)行了嘗試。在醫(yī)藥領(lǐng)域，由于酵母抽提物富含谷氨酸，因此在促進(jìn)幼兒大腦發(fā)育，修復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)疾病等方面有較好應(yīng)用[27-28]。

目前，酵母抽提物的原料主要是面包酵母和啤酒酵母兩大類。國(guó)內(nèi)主要以面包酵母為原料，其優(yōu)點(diǎn)在于不需要對(duì)酵母進(jìn)行去苦味處理，且氨基酸含量較高，但其培養(yǎng)過(guò)程較為復(fù)雜，不如啤酒酵母容易獲得；歐美國(guó)家主要是以啤酒酵母為原料，其優(yōu)點(diǎn)是蛋白質(zhì)含量豐富，培養(yǎng)條件簡(jiǎn)單，成本較低，但由于產(chǎn)物含有難以去除的苦澀味道，所以在生產(chǎn)時(shí)要先對(duì)啤酒酵母進(jìn)行去苦味處理[29-30]。

國(guó)外對(duì)酵母抽提物的研究起步早，在研發(fā)及生產(chǎn)工藝等多方面都具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)趨于成熟。國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的發(fā)展起步較晚，微生物發(fā)酵等生物領(lǐng)域?qū)τ诮湍赋樘嵛锏男枨罅枯^大，食品及調(diào)味品等領(lǐng)域市場(chǎng)正在逐漸打開，技術(shù)還不夠成熟，發(fā)展理念還不盡完善。目前的研究重心仍然在發(fā)展生化培養(yǎng)基的酵母膏等，而非調(diào)味品工業(yè)，所以目前國(guó)內(nèi)調(diào)味品領(lǐng)域涉及的酵母抽提物仍然依靠進(jìn)口[31]。

對(duì)比國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的方向，未來(lái)對(duì)于酵母抽提物的研究和發(fā)展的方向主要集中在以下幾點(diǎn)：1) 高呈味核苷酸酵母抽提物及風(fēng)味化酵母抽提物研究。主要應(yīng)用于食品調(diào)味品等領(lǐng)域，提高酵母抽提物的風(fēng)味，使其在自身高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值下又能保證較高水平的調(diào)味作用；2) 高谷胱甘肽酵母抽提物研究。主要基于谷胱甘肽在醫(yī)藥領(lǐng)域的價(jià)值，高含量谷胱甘肽的酵母抽提物能夠幫助人體排毒清毒，在保健品和醫(yī)藥領(lǐng)域具有很大的發(fā)展空間；3) 酵母抽提物生產(chǎn)原料的研究。主要集中在利用啤酒廢酵母作為原料進(jìn)行酵母抽提物生產(chǎn)，該原料為啤酒生產(chǎn)中的副產(chǎn)物，容易獲得，且含有較高的蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，與其他原料相比具有節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益[32-33]。

4 結(jié) 論

綜上所述，酵母抽提物在國(guó)內(nèi)外食品、調(diào)味品及微生物發(fā)酵等領(lǐng)域已經(jīng)有了較完善的生產(chǎn)工藝。但從酵母抽提物的需求上看，目前仍然供不應(yīng)求，國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究也致力于對(duì)抽提工藝的改進(jìn)、營(yíng)養(yǎng)成分的豐富以及原料的優(yōu)化，來(lái)提高酵母抽提物的產(chǎn)量及質(zhì)量。從整個(gè)酵母抽提物的工藝環(huán)節(jié)出發(fā)，利用啤酒廢酵母作為生產(chǎn)酵母抽提物的原料是非常可行的一種方法，不僅可以大大節(jié)約原料的成本，而且可以減輕環(huán)境污染，符合可持續(xù)性發(fā)展的國(guó)策方針，這種方法一旦完善必然會(huì)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。