酵母抽提物風味成分研究進展

侯 杰，孫啟星，鄧 沖，童 星*

（1.佛山市海天（高明）調味食品有限公司，廣東 佛山 528000；2.佛山市海天調味食品股份有限公司，廣東 佛山 528000）

酵母抽提物（yeast extract，YE）是以酵母為原料經(jīng)發(fā)酵、提取、轉化、濃縮（制粉）等工藝制成的膏狀或粉末狀的物質[1]，其富含的有機酸、氨基酸、核苷酸、肽等物質賦予食品較強的鮮味、肉香、醬香、濃厚感等風味特性。酵母抽提物自20世紀80年代在我國快速發(fā)展以來，從最初作為培養(yǎng)基組分使用，逐步應用至調味品、化妝品、保健食品等行業(yè)。2008年增長速度約30%，占據(jù)全世界酵母抽提物總產量的20%以上?，F(xiàn)已根據(jù)應用場景不同，開發(fā)出各種針對性技術方案，在YE生產技術上已經(jīng)達到了國際先進水平。發(fā)展趨勢上，則表現(xiàn)為既與國際前沿接軌，又結合中國實際需求的良好方式。本文通過分析YE中各種鮮味來源及貢獻風味的途徑，以醬油為載體，解析了不同YE組分給調味品口感上帶來的變化。為YE在調味品中的應用提供技術指導以及應用的參考。

1 YE的原料來源及生產方法

目前酵母抽提物一般以面包酵母[2]、啤酒酵母[3]、假絲酵母[4]和活性干酵母[5]為原料。先后開發(fā)出普通、高純度、高核苷酸型、高谷氨酸型、醬油專用型、熱反應肉風味型、特濃鮮味汁等類型的YE產品[2]。同時原料成本得到有效控制，國內的酵母抽提物約為20～50元/kg，而國外的酵母抽提物價格約為80～160元/kg。采用廢啤酒酵母開發(fā)出的酵母抽提物呈味核苷酸（I+G）含量也達到了10%～12%[6]。以假絲酵母制備的酵母抽提物氨基酸態(tài)氮的含量0.65 g/100 mL，得率為50.1%，帶有醬香，略帶酯香，口感濃郁有鮮甜味[4]。該酵母抽提物有醬香風味并略帶酯香，口感濃郁有鮮甜味。以普通干酵母粉為原料，制備的酵母抽提物蛋白回收率達71.8%，水解度為29%，所測定的游離氨基酸總量160 mg/g[5]。但是縱觀各種酵母類型，在高蛋白高核酸產量的前提下，主要還是依靠高質量的破壁技術及分解轉化技術，才能獲得高得率，且風味優(yōu)良的產品[7]。

酵母的破壁方法主要有物理法高壓脈沖電場（pulsed electric fields，PEF）、超聲波破碎等、化學法、酶法及自溶法。通常會復合多種手段進行酵母細胞的破碎，以降低成本或提高收率。PEF為食品非熱處理的熱點手段。其作用原理是脈沖電場和脈沖磁場交替作用，使酵母細胞壁透性增加，破壞細胞壁使內容物流出。謝閣[8]采用PEF技術，獲得蛋白質與核酸提取率分別為77.59%和88.19%的產品。超聲波破碎法是利用超聲波的空化作用，使酵母細胞瞬間裂解；其優(yōu)點是可以減少熱敏成分的損失，缺點是收率較低[9]?；瘜W法主要是用強酸對酵母內容物進行暴力分解。酸解法酵母分解率高，游離氨基酸含量高但產品的風味較差。酶解法熱敏成分破壞的少，因此風味也最好。缺點是酶制劑的成本高。很多企業(yè)生產特種酶[10]來降低成本，或自溶法進行破壁。自溶法是以鮮酵母為原料，利用自身的酶系將酵母體內的糖類物質、蛋白質和核酸分解為還原糖、有機酸、氨基酸、肽類及核苷酸等小分子物質。自溶法獲得的YE，蛋白分解率高，游離氨基酸含量高、風味好、成本較低，缺點是呈味核苷酸含量低，易被轉化。通常同步開展高蛋白高RNA含量的酵母菌篩選、培育工作[11]，采用自溶法結合酶法轉化生產YE。

2 YE呈味方式

YE主要的呈鮮來源為氨基酸、呈味核苷酸及肽。酵母抽提物的谷氨酸含量可達10%、呈味核苷酸的含量達20%（以無鹽固形物計）、其他成分為游離氨基酸、小分子肽，造就了其風味獨特的鮮味、醇厚感和肉香味。

2.1 YE中氨基酸的呈味方式

YE氨基酸中的谷氨酸、天門冬氨酸鮮味較強；絲氨酸、蘇氨酸、丙氨酸除有鮮味，還有甜味；甘氨酸呈“海鮮味”；呈鮮氨基酸中谷氨酸的鈉鹽呈鮮效果較好，而且工業(yè)化應用較成熟，應用更加廣泛，為大眾所熟知。L-谷氨酸鈉（monosodium L-glutamate，MSG）的呈味閾值為0.3‰，添加至調味品中后，在一定程度上可以緩和咸味的強度，使酸味的刺激性降低，并讓甜味變厚，提升甜味的滿足感，同時對苦味有一定的遮蔽作用。

從分子結構上分析，MSG符合呈鮮氨基酸的碳骨架通式[O--（C）n-O-，n=3～9]。即鮮味氨基酸需要一條3～9個碳原子的脂鏈。其中在碳骨架上含有4～6個碳原子的酸性氨基酸最理想，可以直接刺激分布在舌頭表面乳突中的味蕾細胞，表現(xiàn)出鮮味。但是MSG（5個碳原子）產生的鮮味強度更大，且在YE中的含量占比往往遠遠高于天冬氨酸，所以YE中主要以其鈉鹽MSG來衡量氨基酸對鮮味的貢獻。甘氨酸、丙氨酸表現(xiàn)出甜味；精氨酸、脯氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸低濃度表現(xiàn)出甜味，高濃度表現(xiàn)出苦味；組氨酸呈苦味。上述氨基酸所表現(xiàn)出的味道，交織出了YE豐富的呈味特性。

2.2 YE中核苷酸的呈味作用

呈味核苷酸具有增大MSG味感受體數(shù)量的作用，增鮮效果從強至弱依次為鳥苷酸＞肌苷酸＞尿苷酸。根據(jù)呈鮮機理的研究，人類舌頭上的茸狀、廓狀、葉狀舌乳頭上有感知鮮味的味蕾分布，而味蕾上的G蛋白可以產生鮮味信號。G蛋白上的代謝型谷氨酸受體4亞型（mGluR4）和代謝型谷氨酸受體1亞型（mGluR1），異質二聚體T1R1、T1R3等受體對鮮味的呈現(xiàn)起關鍵作用[12-13]。當有核苷酸、肽等物質存在時，多個味覺受體產生協(xié)同效應，表現(xiàn)出相乘作用。

肌苷酸（inosincacid，inosinemonphosphate，IMP）于1847年由德國人從牛肉中分離獲得，1913年日本人KODAMA和KUNINUKA發(fā)現(xiàn)，IMP為鰹魚汁鮮味的重要來源[14-15]。肌苷酸的2'、3'及5'三種磷酸基結合異構體中只有5'-IMP才呈現(xiàn)鮮味。IMP呈味閾值0.25‰，其呈味效果并不會像MSG一樣隨著濃度上升鮮味呈正比增強。因為核酸物質增大谷氨酸味感受體的數(shù)量不能無限增大，會在相對狹窄的范圍內達到頂峰。當MSG和IMP同時使用時，會因為相乘作用，表現(xiàn)出現(xiàn)強大呈味效果。這也是大部分復合增鮮劑制造的理論基礎。鳥苷酸（guanylic acid，guanosinemonophosphate，GMP）的呈味性確立于1960年，同IMP一樣，只有5'-GMP才有呈鮮作用。因在香菇中含有較多的鳥苷酸[16]，故而有人將GMP所形成的味道稱為“香菇味”。GMP呈味閾值0.125‰，其和MSG搭配使用時的相乘效果作用力，大約是IMP的3倍左右[17]。當MSG與I+G的使用比例為95∶5時，增鮮效果是MSG的6倍[10]。

2.3 YE中肽的呈味作用

當酵母中的蛋白質分解時，會產生許多肽類物質。分別表現(xiàn)出苦味、甜味、鮮味等滋味。隨著蛋白質的分解，如果疏水性的氨基酸側鏈大量暴露在肽段的表面，則會刺激味蕾細胞產生苦味。暴露的程度越大、疏水性氨基酸處于肽鏈C端的比例越大，則表現(xiàn)的苦味越強烈。同時也會產生以阿斯巴甜為代表的甜味肽。當然，受關注最多的還是其產生的γ-谷氨酰胺肽、谷胱甘肽等呈鮮的小分子鮮味肽[1]。除了產生鮮味肽以外，還會產生Glu-Asp-Glu、Asp-Glu-Ser等為代表的風味肽。風味肽雖然本身的呈鮮作用較弱，但是能夠協(xié)同MSG與肌苷酸（IMP）形成相乘作用。

在肽類增鮮機理中，通常認為鮮味肽和G蛋白偶聯(lián)受體結合，最終通過刺激味蕾細胞膜去極化和神經(jīng)遞質釋放，以感知鮮味。而風味肽則是對傳遞過程中的信號加以放大、掩蔽、延遲、緩釋，以達到增鮮、抑咸、濃厚等作用。

谷胱甘肽是第1種被明確顯示出具有濃厚味（kokumi）的物質，與MSG、IMP、GMP等鮮味物質或其混合物共存時，會產生較強的肉類風味[18]；將谷胱甘肽用于肉類、海鮮類食品可抑制核酸分解、強化食品風味并延長保質期；在奶制品中添加谷胱甘肽可優(yōu)化口感、提升奶酪質量，延緩酪蛋白氧化。

通過對YE進行提純，提升了小分子肽、氨基酸的比例。雖然在提純過程中損失了部分I+G，不過得到的產品在按0.5%～1.0%添加時，并沒有出現(xiàn)鮮味強度下降。而高I+G含量（約20%）的YE側重從菌種選育階段就提升核苷酸的含量，時產品有較強的鮮味沖擊感。YE中的I+G給產品提供鮮味沖擊感，小分子的肽、氨基酸、有機酸提升醇厚感和風味。也即YE發(fā)展的兩個方向：鮮味感（umami）和濃厚感（kokumi）。

Umami常被形容鮮味。多種化合物如Asp、Glu、5'-核苷酸及其鈉鹽、琥珀酸二鈉鹽被鑒定出具有鮮味。濃厚味（kokumi）這一概念是由日本科學家提出來的，被形容為滿口感、層次感、復雜感。有濃厚感效果的物質通常自身并不會表現(xiàn)出濃厚感，而是和其他呈味物質共同作用。研究發(fā)現(xiàn)，多種小分子肽具有濃厚味效果（如谷胱甘肽）。通過對濃厚味的剖析，以及實際應用中的分析表明，酵母抽提物提供的濃厚味主要通過3個方面實現(xiàn)：（1）小分子肽類提供的鮮味持續(xù)性、豐富度。（2）對MSG、IMP、GMP等直接而刺激的鮮味起到了緩釋作用。（3）肽類物質在口腔中的分解，形成鮮味物質。

為研究YE的添加效果，將YE按分子質量大小進行分離后，以醬油為基底按質量濃度0.5%的添加量進行感官鑒評，結果見表1。

表1 酵母抽提物中不同分子質量范圍的組分呈味效果Table 1 Flavoring effects of components with different molecular weight ranges in yeast extracts

酵母抽提物中分子質量＜1 000 u的組分在直接鑒評時表現(xiàn)出苦味，整體風味比較扎舌，微有鮮味。但是通過添加至醬油體系中后，表現(xiàn)出明顯的增鮮、增厚特性。1 000～5000 u的組分直接品嘗時苦味更強烈，但是對醬油的增鮮、增厚效果不明顯。＞5 000 u的組分則無滋味。說明分子質量＜1 000 u的組分的肽類、氨基酸能夠更直觀有效的刺激味蕾，形成風味，為YE鮮味感、濃厚感的主要來源。

3 YE在調味品中的用途

YE因為其提鮮、增厚特性在調味品中得到廣泛應用。在生抽醬油成品中添加0.3%～0.8%，可以提升醬油的醇厚感及協(xié)調性，掩蔽醬油發(fā)酵過程中產生的不良氣味，提升醬香。在醬油發(fā)酵過程中添加[19]，可以提升發(fā)酵原油的全氮、氨基酸態(tài)氮等理化指標；促進酵母菌的生長，提升醬香、酯香；縮短醬油發(fā)酵周期，降低生產成本。以2%添加在雞精中時鮮味提升明顯，醇厚感和滲延感較好，味感更豐富[20]。按0.8%添加至發(fā)酵醬（豆瓣醬、黃豆醬等）中后，呈現(xiàn)鮮味強、醇厚、口感協(xié)調、醬香濃郁的風味特點[21]。添加0.5%至料酒[22]中，游離氨基酸組成更加豐富、風味更加醇厚，鮮味提升，酸澀味減弱，而且品控穩(wěn)定。酵母抽提物添加至多種食醋的中后，不影響其透明度和澄清度；稍微淡化了食醋的刺激酸味，增加食醋層次感，使得口感更加協(xié)調[23]。

還可以將酵母抽提物通過美拉德反應[24]而產生的豬肉味、牛肉味、雞肉味或其他肉味特征的風味物質與煙熏香料、香辛料等其他調味料精制成風味化酵母精應用于肉制品的生產中，使得制品既具有逼真的肉香[25]、辛香，同時又有醬香和醇厚豐滿的味感，產生均衡而甘濃的風味。

4 發(fā)展方向

通過對國內外主要YE生產企業(yè)、科研機構的產品及專利、文獻分布以及消費者偏好的分析[26-29]。得到YE發(fā)展趨勢為（1）高I+G；（2）利用熱反應風味模擬技術；（3）低鈉鹽；（4）賦予食品新鮮感；（5）高天然谷氨酸鹽；（6）低色素；（7）無氣味或氣味弱。YE產品出現(xiàn)從滋味向風味轉變，以及針對目標產品定向開發(fā)的趨勢。最初的產品主要通過提高全氮、氨基氮和核苷酸的含量以提升產品的鮮味和醇厚感等特性[29]。但是近年YE企業(yè)在原來產品的基礎上推出眾多旨在凸顯或強化目標產品特征風味的產品[30-33]，并進行了大量的專利技術保護工作。這些技術的核心技術原理在于以YE為基底、添加氨基酸、糖類或水解蛋白，然后以類似風味香精的工藝進行美拉德反應，生成具有特征風味的牛肉、豬肉、羊肉、醬香、燒烤味的YE產品。這些產品的優(yōu)勢在于以安全廉價的材料出發(fā)，制造出色香味優(yōu)良、不受民族和地域限制的調味品。風味化酵母菌抽提物由于在酵母菌抽提物基礎上糅合了熱反應技術，且其主要原料是酵母菌抽提物，因此其已成為酵母菌抽提物和香精的結合體。風味化酵母菌抽提物既具有酵母菌抽提物呈味好的優(yōu)勢，又具有熱反應香精主體風味突出的特點，深受廣大消費者的喜愛。