酵母抽提物的营养价值及应用前景

2007__．! 1一 第 粤期) 酵母抽提物的营养价值及应用前景 王腾 飞’ 刘洪玲 王瑞明’ (1．山东轻工业学院食品与生物学院 济南 250100) (2．山东农业大学食品学院 泰安 271000) 摘 要 本文介绍了酵母抽提物的成分及其在各方面的作用及应用前景。 关键词 酵母 抽提物 应用 1 酵母菌细胞的形态构造和组成成分 酵母菌细胞的直径约为细菌的十倍，是典型的 真核微生物。细胞形态通常有球状、卵圆状、椭圆 状、柱状和香肠状。其中含蛋白质50％，脂肪3％，谷 胱甘肽及辅酶A1％，核糖核酸6％--8％，B族维生素 0．7％。其氨基酸组成中8种必需氨基酸的含量已接 近理想蛋白质的水平，尤其是谷物中所缺乏的赖氨 酸 (1ys)，酵母中含量极为丰富。 酵母细胞主要构造为细胞壁、细胞膜、细胞核： 细胞壁，厚约25纳米，重量达细胞干重的25％， 主要成分为“酵母纤维素”，它成三明治状——外层 为甘露聚糖 (mannan)，内层为葡聚糖 (glucan)都 是分支状聚合物，中间夹着一层蛋白质 (包括多种 酶，如葡聚糖酶甘露聚糖酶等)。在牙痕周围有少量 几丁质成分 。 细胞膜也是由三层结构组成的，主要成分为蛋 白质(约占干重的50％)，类脂约 (40％)和少量糖类。 蛋白质：包括一些酶 糖类：甘露聚糖等 2 酵母抽提物的营养价值 酵母菌体内的化学物质可分为两类：一类是构 成细胞的必需物质；一类是代谢过程中的中间物质 或最终产物⋯。前者的组成较为固定，如核酸、酶等； 后者则易变动，如脂肪、糖元等。酵母菌体中大部分 是水，约占75％。干物质占25％左右，主要是蛋白质， 其次为碳水化合物、脂肪、核酸及灰分等 】。酵母菌 干体中蛋白质和氨基酸的含量，以含氮量表示时， 为5～10％。菌体内的氨基酸除作为蛋白质组成外， 尚有一部分以游离态存在。酵母细胞中的碳水化合 物存在于细胞壁和细胞质中，并以多糖形式出现。 细胞质中的糖元和海藻糖，以贮存糖形式存在，另 外尚有核糖，是核酸的组分。作为细胞构成物质的 碳水化合物，其含量比较稳定。而作为贮存物质的 糖元和海藻糖，其含量在细胞中变动很大。糖元和 海藻糖的含量能高达细胞干重的20％。酵母细胞中 脂肪含量一般为2～3％，面包酵母中含量为1～ 2．2％。另外，酵母菌含有丰富的麦角甾醇 (维生素 D2的前体)。酵母细胞的灰分含量较高，灰分中含 量最多的是磷酸盐和钾盐。酵母细胞中，脱氧核糖 核酸 (DNA)的含量是固定的，而核糖核酸 (RNA) 的含量则有变化，一般在蛋白质合成旺期的对数生 长期最高f3一。有人测得面包酵母细胞中的核酸总 量为4．26％，其中DNA为0．31％，RNA为3．95％(以 干菌体计)。由于酵母菌中核酸含量很高 ，因此， RNA的制备绝大多数以酵母菌为原料。酵母细胞 中酶含量丰富，工业生产多用来提取酶制剂。面包 酵母中含有丰富的蔗糖酶。另外，酵母也可以作为 醇脱氢酶的酶源。酵母菌体含有大量的血红素，因 而工业生产中可用酵母提取细胞色素类物质。 酵母提取物主要是通过将酵母细胞内蛋白质 降解成氨基酸和多肽，核酸降解成核苷酸，并将它 们和其他有效成分，如B族维生素、谷肌苷肽、微量 元素等一起从酵母细胞中抽提出来，所制得的人体 Shandong Food Fermentation ——5 脂 瞵 胺 碱醇 胆乙 慨醇醇 双磷磷甾甾 酬融 油 油 醇 甘 甘 甾 脂 类 膜 胞 菌 分 母 成 酵 的 维普资讯 http://www.cqvip.com 可直接吸收利用、可溶性营养及风味物质的浓缩物 [51 。近年来，随着人们生活水平的提高人们对饮食的 内容提出了新的要求，各类食品El益朝着天然、方 便、美味及多功能的方向发展，食品调味料也已由 先前使用的酿造调味料或化学调味料转向具有更 高级味感的天然复合调味料方向生产；同时调味品 市场也正向着中高档、美味、方便、天然、营养的复 合调味品方向发展。酵母提取物含有20种氨基酸和 多肽，还含有核苷酸、维生素、有机酸和矿物质等多 种有效成分。其味道鲜美浓郁，具有肉香味，因而酵 母提取物时间营养、调味和保健三大功能为一体的 优良食品调味料，正 El益受到消费者的欢迎。 酵母提取物因其在食品加工中有特殊的调味 效果及营养滋补作用，应用范围广泛，欧美、日本等 发达国家已大量使用，在鲜味增强剂市场需求中所 占比例高达35％。以日本为例，它除了部分资产之 外，每年还大量从国外进口，消费量逐年大幅递增。 在国内，酵母提取物近几年也逐步为人们所认识和 Q9Z ～ 第 ，期) 接受需求量呈不断上升的趋势。但因国内生产厂家 少，大多数仍需依赖进IZl，市场开发潜力极大。由 于，酵母提取物生产可使用面包酵母、啤酒酵母，如 研究出适合于啤酒酵母生产酵母提取物工艺条件， 即可生产具有市场潜力的天然调味料 ，又可解决啤 酒生产企业废物排放的难题，此举可产生极大的经 济效益和社会效益【6' l。 3 酵母提取物的应用及前景 3．1 酵母提取物在食品工业上的应用 酵母提取物 日前日前主要作为增鲜剂和风味 增强剂应用于食品生产行业，它具有风味独特，调 味效果卓越 ，营养丰富，食用安全，使用方便等特 点。因此广泛应用于肉类、水产品，膨化、快餐食品 加工中，起着改善食品风味提高产品品质及营养价 值，增进食欲等作用 (见表1)。在鲜味剂市场需求中 所占比例高达35％，且具有增加趋势 (见表2)，仅 日 本年消费酵母提取物的量在5000多吨。 表1 酵母提取物在食品Jjn"r中的应用 参考用量 类 别 适用范围 效 果 (干重量) 午餐肉，火腿肠火腿，腊 0 ． 1％一0．5％ 动物制品 肠 ， 肉类熟食品，肉类水 增强肉味，消除异味，提高鲜味，防止脂肪氧化 产品 0．1％一0．3％ 鸡汤料 ，火锅低料 ，鸡料， 0．3％一1％ 使汤的味道更鲜美，风味更突出，121感浓郁，持久。可替代部分肉汁， 汤料基包 卤汁酱包，调味包 0．2％一0．5％ 能与其他调味料融和，口感丰满自然，营养更丰富 ，提高产品档次 高级酱油，醋，蚝油，各类 调味品 0 ． 1％一0．2％ 增香，增鲜，使风味自然，柔和 调味酱 膨化食品，糕点，饼干，方 烘焙食品 0 ．2％-0．8％ 赋予产品优良的颜色，风味更好 便面 0．05％一0．3％ 家庭调料 菜肴 (炒菜类)红烧肉类 使菜 ，汤更加浓厚，鲜味无穷 0 ． 3％ 素食食品 素食品 0。2％一0．4％ 增加营养及肉质感，口感圆润 生化制品 生化营养剂，发酵培养基 0．3％一3％ 含有丰富的蛋白质，B族维生素，为微生物的生长发育提供营养 表2 欧美地区鲜味剂市场情况 种 类 占市场要求份额 ) 水解植物蛋白 36 酵母抽提物 35 谷氨酸钠 17 肉膏及其他 12 — — 6—— Shandong Food Fermentation 酵母提取物除了用作增鲜剂，风味增强剂以 外，还有不少可以开发的应用领域。 3．1．1 面食品改良剂 近年来，国外对面包的新鲜度同新鲜食品一样 关注，现场烤制新鲜面包的比例增加。而将谷胱甘 肽添加到面团中可缩短混捏时间，即使在混捏结束 后，先保存一段时间也不会影响解冻后的发酵，并 可生产出质量良好的面包。国外面包加工业将预制 维普资讯 http://www.cqvip.com 9Q7一!_1_一 第 一期 ⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 一⋯⋯⋯⋯⋯ 冷冻面团作为一种面包原料，大规模生产后分送到 个消费点进行现场烤制，这也是面包加工业的发展 趋势。因此，谷胱甘肽的酵母和酵母提取物在面包 加工领域有广阔的应用前景。 3．1．2 抗氧化剂 早期研究结果指出，还原型谷胱甘肽具有抗氧 化和过氧化脂质生成的功能。对含有呈味核苷酸的 食品，能防止其因氧化分解而失去味道。日本西岛 都英指出：研究证明，酵母提取物对含油食品油明 显的抗氧化作用，而且比单独使用谷胱甘肽效果更 佳，维持时间更长。在鱼糕，香肠，酱油等食品中添 加了肌苷酸和鸟苷酸后，由于食物中含油在巴氏压 杀菌条件下不失活的磷酸梅，会使肌苷酸、鸟苷酸 分解，失去呈味效果。而添加还原性谷胱苷肽等含 肌化合物，能有效抑制其分解。 3．1．3 饲料添加剂 谷胱苷肽具有护肝作用。鱼类养殖由于放养过 密和饲料不洁会导致鱼肝功能障碍，会出现摄食减 少、生长缓慢甚至死亡。酵母提取物可作为有效的 护肝成分在鱼混合饲料中使用，改善鱼的生长状 况。在乳牛饲料中也发现，如牛肝功能障碍会导致 牛乳产量下降。曾经使用的泛酸钙等添加剂口感较 差，若采用含有谷胱苷肽的酵母提取 ，可能会取得 良好的效果。 3．2 在医用培养基方面的应用 3．2．1 对土霉素发酵的增产作用 以0．15％酵母精 (培养基含量)完全代替0．5％ 酵母粉，用于土霉素发酵，实验结果 (表3)，土霉素 发酵效价提高4．5％一17．8％，具有显著增产作用。 从实验二看，不同菌株反映不同。而且用量增加反 表3 酵母精对土霉素发酵的增产效果 1 2 3 平均值 增产 (土) 酵母粉 0．5％(对照) 100 100 lO0 实验一 酵母精 0．15％ 125．5 109．9 l19．0 实验一 菌号 8701-39 酵母粉 0．5％(对照) 100 100 100 酵母精 0．15％ l11．2 95．4 108．0 104．5 实验二 实验二 酵母精 0．18％ 97．5 90．1 100．0 96．8 菌号 8701-39 8506—18 703# 而减产，这说明对不同菌需要研究最适用量。 用酵母精代替或部分代替玉米浆，在同样条件 下进行了酵母精对洁酶素增产作用的试验。结果 (表4)证明：酵母精可以代替玉米浆用于洁酶素发 酵，并具有明显的增产作用。用0．1％或0．2％酵母精 全代玉米浆，洁酶素发酵效价提高2．1％一l5．4％， 0．05％酵母精和0．1％的玉米浆混合用于发酵，效果 更好，两次试验，效价分别提高16．0~／o$~1 1．9％。 表4 酵母精对洁酶素发酵的影响 组别 酵母精用量 (0／0) 玉米浆用量 (o／0) 实验 1 试验 2 平均效价 比对照提高 ) 平均效价 比对照提高 (o／0) 1 0 6．2 100 0 100 0 2 0．05 0．1 106 16．0 l11．9 l1．9 3 0．1 0 102．1 2．1 4 0．2 0 l15．6 15．6 Shandong Food Fermentation ——7—— 维普资讯 http://www.cqvip.com 山东食品发酵 3．2．3 对麦迪酶素发酵的影响 湖北药厂科研所对酵母精和酵母膏对麦迪酶素 发酵的影响用摇瓶发酵作了比较，结果指出，培养基 中加入0．16％的酵母精比加入0．25％的酵母膏好。通 过2个菌株1 O次实验，平均增产4％以上 (表5)。 表5 酵母精对麦迪酶素发酵的影响 酵母精 (用量 0．16％) 酵母膏 (用量 0．250／0) 增产㈤ l 483．2l 467．06 链 2 478 ．45 439．74 霉 3 430 ． 09 480．70 素 4．0 4 481．02 454．83 。 — — 号 5 494．26 439．88 平均 473．4l 456．44 l 256．2l 225．12 链 2 274 ．45 255．85 霉 3 300 ． 76 288．88 素 4．7 — — 4 239．2l 260．43 5 303．85 282．93 号 平均 274．94 262．64 3．2．4 研究情况 酵母提取物作为增鲜剂和风味增强剂，保留了 酵母所含的各种营养，包括蛋白质，氨基酸，肽类， 葡聚糖，各种矿物质和丰富的维生素B等，还能掩 盖苦味，异味。添加到食品中，不仅可使鲜味增加， 而且可以获得更加温和丰满的口感。但采用自溶法 获得的酵母提取物，因鸟苷酸和肌苷酸含量一般在 2％以下，鲜味还不够。在发现了核苷酸呈味物质和 谷氨酸在一起有增效作用后，已为国际上许多商家 采用。将鸟苷酸和肌苷酸作为添加剂加入到酵母提 取物中，以提高酵母提取物的风味和鲜味。而酵母 自身含有核酸，有可能成为酵母提取物中鸟苷酸和 肌苷酸的来源。但在正常的自溶条件下，核酸降解 为5一AMP(腺苷酸)，5-GMP(鸟苷酸)，5一CMP(胞 苷酸)，5一UMP(尿苷酸)。其中有两种不具有风味 增强剂的作用，只有腺苷酸在有脱氨酶的存在时， 才能转化为呈味的肌苷酸，而酵母本身不含有这种 酶。日本在早些时候发明了5一腺苷酸脱氨酶，能使 酵母自溶得到的腺苷酸转化为IMP (肌苷酸)。由 此，日本所产酵母提取物的呈味核苷酸一腺苷酸和 鸟苷酸含量有了新的提高，达~1J3％～4％。后来又研 发了高核酸酵母，面包酵母中核酸含量一般为6％ ～ 8％，新研发的高核酸原酵母中核酸的含量可达 — — 8—— Shandong Food Fermentation 2oQ_? 第 期) 4％。我国福建莆田糖厂曾经专门建立了高核酸酵 母车间，核酸产量亦可达4％，产品出口到 日本，经 特殊工艺制取酵母提取物。日本三菱兴仁株式会社 的酵母提取物中腺苷酸和鸟苷酸的含量达20％，具 体组份如下表所示： 项目 指标 色泽 淡黄 水份％ <6 氮％ >6 食盐％ 20 重金属ppm <20 砷 ppm <2 微生物 (个 ／g) <3o00 大肠菌群 阴性 日本年消费酵母提取物5000多吨，并对其酶解 技术和应用以较大的研究。为了提高酵母提取物的 得率和核苷酸的含量，天野制药曾向酵母提取物生 产者提供了一种涉及酵母细胞壁溶解酶YL一15的 专利技术。该酶含有未切断的 D一1，3葡聚糖酶和 碱性蛋白酶，可对细胞壁成分中的 D-1，3葡聚糖 作用，在处理浓度为1O％的酵母悬浮液时 ，对酵母 的全糖溶出量、全氮溶出量和空白组比较，有明显 的提高。数据如表6所示。 有两种蛋白酶A；fDM，在50~C、5h、用量0．5％条 件下处理啤酒干酵母液 (浓度为1O％)时 ，能获得 1 16—128mg／g cell的氨基酸而无苦味；另一种方 法是在酵母提取物生产中使用核酸降解酶RP～1， 能获得含3．1％IMP、3．3％GMP、35％氨基酸的产 品，收率88％(干物质)。制备

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之一如下所示： Candida utilis细胞液 (1 3％) l 热处理(85℃，10min) l YL-15作用(50~C，6h，pH=6．5) l RP-1作用(0．15％，70~C，3h，pH=6．5) l 脱氨酶和蛋白酶M(O．15％~D0．5％，50~C，5h) l 产品 维普资讯 http://www.cqvip.com 7 ． 一 第 一期 ⋯⋯⋯一 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ．． 表6 加入YL一15前后酵母全糖。全氮溶出量对照 ％ 表7 日本高谷胱甘肽酵母规格 在欧洲，酵母提取物以自溶物为主，也就是说 不另加外来的酶进行水解。市场产品规定有浆状和 粉剂两种，浆状产品又按固形物含量分为50％～ 60％~78％～80％两种规格。因酵母提取物有一定 的肉类香味，故在欧洲常用作肉类提取物替代品。 但酵母提取物有一种特别的，有时难以被消费者接 受的酵母怪味，所以国际上对初步制成的酵母提取 物要进一步加工改性，主要是通过和糖类发生美拉 德反应，产生新的香味物质。因为酵母提取物中含 有的不仅是游离氨基酸，还有不少肽类，他们能与 糖类反应产生特有的香味。在所采用的糖类中，高 醇木糖被推荐为能产生较好的烤牛肉，烤猪肉，鱼 肉，鸡肉等风味的首选单糖。和其他还原糖比较，木 糖的反应时间短，产生的肉香较逼真。日本米满崇 明发明的肉类香味强化酵母提取物是由含谷胱甘 肽，胱氨酸等含硫氨基酸组成的，与L一谷氨酸钠， 木糖共存，经加热，产生了非常好的牛肉香味。据科 特公司报道，生产鸡肉风味的配料是 ：蛋白水解酶 111．5克，自溶酵母提取物44．4克，肌苷酸钠0．7克， 鸟苷酸钠0．7克，D一木糖0．6克，盐酸硫氨素 (vB1) 3．3克，水138．8克。配料混合后，将pH值从4调到 5—5．5，在120~C下保持1．5h，能得到满意的鸡香 调料。 由于发现了食物的风味和谷胱甘肽有关，特别 是当谷氨酸钠，呈味核苷酸和谷胱甘肽共同存在 时，具有强烈的肉类风味。因此提高酵母中谷胱甘 肽的含量相当重要。这位研发各类肉类风味调料奠 定了基础。日本开发了一种高谷胱甘肽酵母提取 物，规格如表7所示： 项目 指标 性状 淡黄色粉末，微有酵母特有的味道 水份％ <6 氮％ >6 食盐％ <3 灰份％ <2O 还原型谷胱甘肽％ >8 重金属ppm <2O 砷 ppm <2 微生物(个／g) <3Oo0 大肠菌群 阴性 真菌(个／g)