酵母抽提物提取工藝及應(yīng)用的研究進(jìn)展

張曉桐，朱萌，毛志海，高冰，祁勇剛，黃煌,3*

(1.湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院 湖北省食品發(fā)酵工程技術(shù)研究中心， 武漢 430068；2.湖北華信制藥有限公司，湖北 咸寧 437400；3.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，武漢 430070)

酵母抽提物(Yeast Extract，YE)是以食品用酵母[1，2]為主要原料，通過酶解自溶及分離提取后制得的產(chǎn)品[3]。酵母抽提物作為一種營養(yǎng)、安全、保健的天然調(diào)味輔料，對改善食品風(fēng)味、提高食品品質(zhì)和營養(yǎng)價值等發(fā)揮著重要作用[4-7]，與味精(Monosodium Glutamate，MSG)、水解蛋白(Hydrolyzed Vegetable Protein，HVP；Hydrolyzed Animal Protein，HAP)和呈味核苷酸(I+G)并稱為四大調(diào)味品，廣泛應(yīng)用于調(diào)味品、肉制品和焙烤食品中[8，9]，并逐漸拓展至膨化食品、水產(chǎn)品及營養(yǎng)保健品等產(chǎn)品中[10，11]。酵母抽提物的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法主要有自溶法、酶分解法和酸水解法。隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，針對傳統(tǒng)方法中的各種弊端，涌現(xiàn)了一批新技術(shù)，如：酵母細(xì)胞破壁技術(shù)、膜超濾技術(shù)以及制備風(fēng)味化酵母抽提物技術(shù)等。同時在生產(chǎn)中還可根據(jù)需要添加適量輔料進(jìn)行調(diào)配，或在生產(chǎn)后期增加美拉德反應(yīng)工藝，使酵母抽提物開始向營養(yǎng)多樣化和品質(zhì)高端化發(fā)展。

1 酵母抽提物的定義

1997年，國際水解蛋白委員會(International Hydrolyzed Protein Council，IHPC)規(guī)定酵母抽提物主要成分包括由食用酵母中存在的天然酶使肽鍵發(fā)生分解而產(chǎn)生的氨基酸、肽、多肽以及酵母細(xì)胞的水溶性成分，呈液體狀、膏狀、粉狀或顆粒狀，可作為天然調(diào)味料用于食品調(diào)味[12]，其營養(yǎng)成分見表1。2009年，中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23530-2009提出，酵母抽提物是以食品用酵母為主要原料，在酵母自身的酶或外加食品級酶的作用下，酶解自溶(可再經(jīng)分離提取)后得到的產(chǎn)品，富含氨基酸、肽、多肽等酵母細(xì)胞中的可溶性成分。根據(jù)酵母抽提物生產(chǎn)工藝及配方的不同，具體可分為：(1)純品型：純酵母抽提物，可添加食鹽；(2)I+G型：以高核酸酵母為原料生產(chǎn)的I+G型酵母抽提物，其天然I+G含量高；(3)風(fēng)味型：以純酵母抽提物為基料而制得的產(chǎn)品，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表2[13]。

表1 酵母抽提物營養(yǎng)成分表Table 1 Nutrition of yeast extract mg/100 g

表2 不同類型酵母抽提物的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Quality standards of different types of yeast extracts %

2 酵母抽提物提取工藝的研究

傳統(tǒng)酵母抽提物的提取方法有自溶法、酶解法及機(jī)械破壁法3種[14-22]。其中自溶法成本低，提取率高；酶解法成本較自溶法高，適用于高檔酵母抽提物的生產(chǎn)；機(jī)械破壁法多采用高壓均質(zhì)處理，具有方便、高效、處理量大、作用效果明顯等特點。隨著消費者對健康和營養(yǎng)的更高追求，酵母抽提物的提取方法也有了許多改變和技術(shù)創(chuàng)新，主要體現(xiàn)在酵母抽提物提取和精制的分步制備工藝，如：酵母細(xì)胞破壁技術(shù)、膜超濾技術(shù)、制備風(fēng)味化酵母抽提物技術(shù)。

2.1 酵母細(xì)胞破壁技術(shù)

酵母細(xì)胞主要構(gòu)造為細(xì)胞壁、細(xì)胞膜和細(xì)胞核，細(xì)胞壁主要成分為“酵母纖維素”，呈三明治狀，外層的甘露聚糖和內(nèi)層的葡聚糖都是分枝狀聚合物，中間層為蛋白質(zhì)，在牙痕周圍有少量幾丁質(zhì)成分。細(xì)胞膜主要成分為蛋白質(zhì)(約占干重的50%)、類脂(約40%)和少量糖類。目前，根據(jù)作用于酵母細(xì)胞壁的部位不同，分為以下幾類：(1)破壞細(xì)胞葡聚糖結(jié)構(gòu)的方法，主要破壁技術(shù)有堿法破壁和酶法破壁；(2)破壞細(xì)胞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法，主要破壁技術(shù)有表面活性劑法、酸堿法和蛋白酶法；(3)破壞細(xì)胞甘露聚糖結(jié)構(gòu)的方法，主要是破壁技術(shù)酶法；(4)破壞細(xì)胞壁多結(jié)構(gòu)的方法，主要有鹽破壁法、高壓均漿法、微波法、超聲波法、研磨法、凍融法、擠壓法、復(fù)合酶法、溶劑法和高壓脈沖電場法等。杜冰等[23]利用自行研制的螺桿擠壓膨化設(shè)備對啤酒酵母進(jìn)行了擠壓膨化破壁研究，結(jié)果表明，在適宜條件下能大幅度提高吸收利用率，且能提高酵母抽提物的各種功效；劉明源等[24]采用高壓脈沖電場法破壞啤酒廢酵母細(xì)胞破壁，獲得含量較高的海藻糖酵母抽提物技術(shù)，耗用時間最短，效率高；陳學(xué)武等[25]以啤酒酵母為原料，采用納米對撞機(jī)破碎技術(shù)對酵母細(xì)胞進(jìn)行提取，實驗結(jié)果表明，酵母細(xì)胞破碎率提高至97.9%，酵母抽提物的總氮達(dá)9.7%，氨基酸態(tài)氮達(dá)6.04%、氨基氮得率達(dá)到91.8%。

2.2 膜超濾技術(shù)

超濾技術(shù)是指膜表面微孔結(jié)構(gòu)對物質(zhì)進(jìn)行選擇性分離。酵母抽提物在特定壓力下采用攪拌式膜超濾技術(shù)流經(jīng)不同孔徑的膜表面，小分子溶質(zhì)透過膜(稱為超濾液)，大分子物質(zhì)被截留(稱為濃縮液)，達(dá)到分離、濃縮和凈化的目的，提升品質(zhì)。韓少卿等[26]研究超濾膜分離技術(shù)對酵母味素膜通量和蛋白質(zhì)截留率的影響，高效截留發(fā)酵液中的膠質(zhì)、蛋白及色素等雜質(zhì)，獲得高品質(zhì)的酵母抽提物。

2.3 酵母抽提物風(fēng)味化技術(shù)

酵母抽提物風(fēng)味化技術(shù)是將酵母抽提物通過Maillard反應(yīng)對其進(jìn)行風(fēng)味化，產(chǎn)生大量牛肉味、雞肉味或其他肉味的風(fēng)味物質(zhì)。李科德等[27，28]利用美拉德反應(yīng)制備的風(fēng)味化啤酒酵母抽提物具有肉香濃郁、滋味飽滿、圓潤、鮮美、肉質(zhì)感強(qiáng)的特點。麥平珍等[29]通過添加香料、醬油進(jìn)行酵母自溶制備濃厚醬香風(fēng)味的酵母抽提物，顯著提升酵母抽提物整體風(fēng)味。

3 酵母抽提物在食品領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 酵母抽提物在調(diào)味品中的應(yīng)用

酵母抽提物中所含的大量氨基酸、核苷酸具有顯著的呈鮮效果，可以協(xié)調(diào)、平衡滋味，強(qiáng)化風(fēng)味，掩蓋異味，甚至派生更多鮮味。隨著人們對健康飲食生活的追求，低鹽高鮮調(diào)味品的需求日趨盛行。酵母抽提物中所含的大量呈味肽能夠放大人體味覺中鮮味受體的接受功能，增強(qiáng)鈉離子的感受效應(yīng)，呈現(xiàn)顯著的增鮮降鈉效果。因此，酵母抽提物作為一種有效鮮味替代物質(zhì)已經(jīng)被全球多家調(diào)味品生產(chǎn)企業(yè)大量使用，廣泛用于各種粉狀調(diào)味料(方便面調(diào)味包、雞精、食用香精)、黏稠狀調(diào)味品(香菇醬、老干媽、豆瓣醬)、液態(tài)調(diào)味汁(醬油、蠔油、食用醋)的生產(chǎn)中[30-37]。劉政芳等[38]研究發(fā)現(xiàn)，在雞精中添加酵母抽提物可以顯著提高產(chǎn)品中氨基氮、總氮、呈味核苷酸等指標(biāo)。任艷艷等[39]研究發(fā)現(xiàn)，酵母抽提物與化學(xué)調(diào)味品聯(lián)合使用時，其風(fēng)味平衡，味質(zhì)好，耐熱性增強(qiáng)，尤其適用于需加熱或高溫殺菌的食品。周朝輝等[40]研究發(fā)現(xiàn)，在醬油中添加酵母抽提物可賦予醬油醇厚底味，增強(qiáng)其鮮香味，使鮮、咸、甜更加協(xié)調(diào)適口，還可去除醬油中的豆腥味和其他雜味，顯著改善醬油品質(zhì)，醬油穩(wěn)定性良好，儲藏期間未發(fā)生沉淀。周尚庭等[41]研究表明，在醬油中添加酵母抽提物可明顯彌補(bǔ)5′-肌苷酸鈉(IMP)缺失的問題，提高醬油中谷氨酸、氨基氮和全氮含量，增加醬油鮮味，降鈉、抑澀、增強(qiáng)濃厚度和提升協(xié)調(diào)性，使醬油的整體口感更加濃厚自然。

3.2 酵母抽提物在肉制品中的應(yīng)用

隨著肉制品工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，為了降低生產(chǎn)成本，人們迫切需要一種蛋白質(zhì)含量高、營養(yǎng)豐富、衛(wèi)生安全、價格低廉的肉類蛋白替代物。酵母抽提物中蛋白質(zhì)含量為10.6%，游離氨基酸態(tài)氮含量為4.2%，復(fù)合核苷酸含量為3.9%，在肉制品加工中的應(yīng)用可使產(chǎn)品色澤純正、香氣濃郁、口感豐滿[42]。酵母抽提物在西式肉制品(西式火腿)生產(chǎn)中作為一種肉類蛋白替代物，可顯著降低原料成本，改善質(zhì)地，增加產(chǎn)量。同時，由于酵母抽提物中富含核苷酸，還可改善西式火腿的營養(yǎng)成分，提高礦物質(zhì)和維生素含量。Pancrazio等[43]的研究結(jié)果表明，添加1%的啤酒酵母提取物可以提高不同成熟時期火腿(12天和90天)的顏色、質(zhì)地和感官特征，使火腿色澤艷麗、穩(wěn)定，有利于長時間貯存。李庫等[44]研究發(fā)現(xiàn)在鹵水或老湯中添加0.6%酵母抽提物對牛肉進(jìn)行鹵制，可提高醬牛肉質(zhì)量，使產(chǎn)品香氣純正、豐滿、濃郁、回味悠長，掩蓋不良異味，延長香氣滯留時間，促進(jìn)香辛料呈味，提高肉味沖擊感。

3.3 酵母抽提物在焙烤食品中的應(yīng)用

在焙烤食品的生產(chǎn)過程中，加入適量的酵母抽提物可改善產(chǎn)品的各方面品質(zhì)。一方面，酵母抽提物在面團(tuán)中會與面筋基質(zhì)相互作用，增加面團(tuán)的延展性及烘焙特性，使食品的結(jié)構(gòu)和口感更加突出。另一方面，酵母抽提物中所含有的海藻糖，不僅具有優(yōu)異的防止淀粉老化的作用，還對油脂成分中的脂肪分解有抑制作用，為保持食品品質(zhì)起到良好的效果。廖國洪等[45]研究發(fā)現(xiàn)，在焙烤食品中添加0.5%～1.5%的酵母抽提物，可以生成漂亮的金黃色，能改善食品外觀、口感及結(jié)構(gòu)，還減少了味精的用量，使產(chǎn)品在香氣、色澤、酥脆性等方面都具有更好的品質(zhì)?？琢顣46]研究發(fā)現(xiàn)，酵母抽提物具有呈鮮增味的優(yōu)點，很好地協(xié)調(diào)了各種香辛料的香氣，平衡了各種滋味料的口感，增強(qiáng)了醇厚感及豐富了味道。

4 展望

目前，酵母抽提物在歐洲、北美、南美和東亞等區(qū)域已擁有規(guī)模較大的生產(chǎn)企業(yè)，對酵母抽提物的開發(fā)利用已有70多年的歷史。我國酵母抽提物生產(chǎn)廠家多是通過自溶和酶解技術(shù)，將酵母細(xì)胞部分或全部地溶解，經(jīng)過進(jìn)一步的加工，制成液體狀、膏狀、粉狀或顆粒狀的酵母抽提物。

隨著人們生活水平的提高，對食品的安全性、品質(zhì)、風(fēng)味提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，對酵母抽提物的生產(chǎn)提出了更嚴(yán)格的要求。酵母抽提物提取工藝研究的發(fā)展趨勢應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)化為主，建立酵母自溶的分子生物學(xué)機(jī)制和酶解過程關(guān)鍵點控制，設(shè)計不同品質(zhì)酵母提取物的質(zhì)量圖譜，提高酵母抽提物質(zhì)量以順應(yīng)人們追求健康、營養(yǎng)和回歸自然的時代潮流，同時還滿足了食品加工企業(yè)呈味輔料物廉價美的要求，開拓了更為廣闊的市場前景。