食品工業(yè)中產(chǎn)香酵母的應用

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1引言

產(chǎn)香酵母又名酯酵母，是一類能合成具有芳香氣味的酯類物質，如今產(chǎn)香酵母早已不局限于產(chǎn)酯而是在生產(chǎn)過程中能產(chǎn)生讓人喜歡聞的香味的各種酵母，香氣多為醇類、酯類、酚類、酮類、芳香類等具有揮發(fā)性風味的物質，主要的香氣類型有：花香型、清香型、果香型等，常被廣泛應用于釀造、調味品、功能飲料、無醇飲料、食品等領域的增香。

2產(chǎn)香酵母在農產(chǎn)品中的應用

2．1產(chǎn)香酵母在果酒中的應用

果酒的口感、風味以及質感在果酒發(fā)酵釀造生產(chǎn)中起著很重要的作用，尤其是其中的風味是評價果酒優(yōu)質的一個重要指標。因此果酒增香已成為現(xiàn)今果酒發(fā)酵釀造中的一個熱門研究課題。果酒品質豐富、種類多樣。張大為等從酥梨自然發(fā)酵汁中得到了一株不僅糖利用力低而且還可以增加梨酒香味的東方伊莎酵母，并將其作為梨酒生產(chǎn)中的產(chǎn)香菌使用。曹新志等從四川自貢本地梨果中篩選出了一株產(chǎn)香酵母FL－5，產(chǎn)酒精、產(chǎn)酸、產(chǎn)酯能力較好，且發(fā)酵周期短。何義從梨果園中分離出一株產(chǎn)香性能好的釀酒酵母Y－5，確立了梨酒釀造工藝，發(fā)酵產(chǎn)生的風味明顯優(yōu)于工業(yè)菌株ADY，能較好地保留鴨梨的原香味。趙海霞等則從蘋果皮中分離出一株孢漢遜酵母屬的產(chǎn)香酵母，適合蘋果酒釀造，所得蘋果酒品質優(yōu)良，具有蘋果酒的典型風味。古其會［5］等從多種成熟的水果皮上分離出一株對病原菌有抑制作用的產(chǎn)酯酵母，可用于番木瓜酒的釀造，經(jīng)過分子生物學鑒定為梅奇酵母。王雪瑩從甜橙果皮上篩選出兩株性能優(yōu)良的酵母S017和F076，其中S017產(chǎn)酯量高達86．75％，而F076發(fā)酵過程中產(chǎn)生的萜類物質相對含量比S017高，具有保留原料特殊香氣組分的能力。艾方等從柑桔中分離出了兩株能夠耐受較高的鹽、糖濃度的產(chǎn)香酵母，現(xiàn)已用于濃縮果汁和低醇果酒的增香。沈昌從水果、土壤中分離篩選出產(chǎn)香能力較強的酵母N－2，用于紫甘薯發(fā)酵釀造，經(jīng)優(yōu)化發(fā)酵工藝得到了花色苷含量保存多、還原糖濃度低、酒精度高、色澤鮮麗的紫甘薯發(fā)酵產(chǎn)品。此外李劍芳從自然發(fā)酵獼猴桃汁中分離出一株檸檬形克勒克氏產(chǎn)香酵母E－45，經(jīng)鑒定為能產(chǎn)醇類、酯類等芳香物質的低發(fā)酵力產(chǎn)香酵母，可用于葡萄酒等果酒的增香。自然選育出的產(chǎn)香酵母菌株與工業(yè)菌株比較，具有專一性釀造的優(yōu)勢。曹新志等篩選出的產(chǎn)香酵母FL－5與安琪酵母DC－2相比，F(xiàn)L－5釀造的果酒風味更優(yōu)。袁麗從不同水果中篩選出兩株產(chǎn)香釀酒酵母菌GY1、GY2并與安琪酵母相比，GY1、GY2均優(yōu)于安琪活性酵母。張翠英也從葡萄皮中篩選出一株產(chǎn)香酵母經(jīng)誘導得到一株在低溫條件下仍具有較強的發(fā)酵能力，與優(yōu)良葡萄酒酵母比更具優(yōu)勢。王雪瑩分離的S017以果酒干酵母為對照，S017所釀造的甜橙果酒色澤、澄清度、酒香均具備優(yōu)質果酒的感官品質，在釀造工業(yè)中有較好的應用前景。

2．2產(chǎn)香酵母在白酒中的應用

在白酒生產(chǎn)中為了增加酒中的獨特風味通常會加入某些化學物品以增加酒的香氣，可最終酒中的香氣都較為單一。自然釀造的白酒通常會以酒曲窖泥為分離源，篩選耐高溫、性能優(yōu)異、適合白酒增香的產(chǎn)酯酵母，經(jīng)釀造的白酒經(jīng)產(chǎn)酯酵母自身合成的風味物質比添加化學物質更多樣化，風味更豐富獨特，因此越來越多的白酒生產(chǎn)也用產(chǎn)香酵母增香。通常產(chǎn)香酵母的篩選都從大曲發(fā)酵的酒液或糟醅中篩選。郭志從瀘州老窖窖泥中分離出一株耐受高溫的酵母菌，屬于異常漢遜酵母屬。通過產(chǎn)香條件的響應面優(yōu)化，得到耐受高溫酵母，產(chǎn)生的2－正戊基呋喃、苯乙醇等香氣物質，產(chǎn)量比原來濃香型大曲高出約兩倍左右。蒲春等從大曲中篩選出一株酶活性高的產(chǎn)香酵母菌并對其功能特性進行測定，產(chǎn)香濃郁，可與其它產(chǎn)酒量高的菌種混合發(fā)酵。張春林對大曲發(fā)酵液進行了酵母分離，篩選出產(chǎn)香酵母ZY－1和GY－3，通過模擬探索出發(fā)酵中產(chǎn)生香氣成分的機理，提出了產(chǎn)香酵母是大曲中風味物質形成的重要原因。顧宗珠等從酒曲中篩選出一株產(chǎn)酯量高的酵母，通過正交試驗確定最適培養(yǎng)條件，提高白酒品質生產(chǎn)。王曉丹等從貴州某酒廠酒醅中篩出一株產(chǎn)乙酸乙酯的平常假絲酵母、一株產(chǎn)乙酸苯乙酯的畢赤氏酵母。對兩株菌進行感官評價和GC－MS檢測，結果顯示兩株酵母即產(chǎn)酒又產(chǎn)香、可將其用于香料和酒類發(fā)酵。周世水等從酒曲富集液中篩選出一株Y2－7，發(fā)酵后酒精度可達60％、總酯量為2．1g／L，酒液醇香明顯。

2．3產(chǎn)香酵母在低醇飲料中的應用

酵母類群中有一類酵母的產(chǎn)酒能力極差、但產(chǎn)酯、產(chǎn)酸、產(chǎn)酮類物質優(yōu)良，市場對保健品的推行下，各種無醇、低醇飲料出現(xiàn)在生活中，為了此類飲料的廣泛應用，滿足廣大消費人群，工業(yè)生產(chǎn)中常用低醇產(chǎn)酯酵母來提高風味。程晨從自然發(fā)酵果漿中篩選出發(fā)酵速度快且風味好的酵母C7，并將其用于低醇飲料的工藝研究，效果顯著。趙曉［20］通過對五株不同來源酵母菌進行生物學特性進行研究，最后篩選出一株適合格瓦斯發(fā)酵的酵母菌Y3，可以用于生產(chǎn)具有面包香氣的格瓦斯。格瓦斯是以谷物及果蔬為原料經(jīng)由酵母菌和乳酸菌發(fā)酵一種含低度乙醇的飲品，它即具有啤酒的淡爽、香醇的特征，也具有碳酸飲料的清涼爽口特性在。低醇發(fā)酵的工藝研究中，孫丙升［21］在新疆，青海，陜西，甘肅四個地采集土壤并進行篩選，最后選出優(yōu)良的白地霉GS28B和SX71A做為無醇類飲料的生產(chǎn)菌株，根據(jù)菌種生理特性，正交試驗確定兩株菌的最佳工藝組合：溫度為24℃，蛋白質含量為1．0g／L，搖床轉速為160r／min，GS28B接種量為5．0％，SX71A接種量為2．0％，通過GC－MS測定香氣成分為酯類和2－苯乙醇，發(fā)酵生產(chǎn)中乙醇含量只有0．02％和0．03％，基本達到了無醇要求，毒理學評定也確定了此類無醇飲料對身體無毒。

2．4產(chǎn)香酵母在調味品中的應用

酵母由于功能各異、長發(fā)酵產(chǎn)物豐富，自身理化性質有別，不同環(huán)境的酵母會有不同的特性，酵母生存環(huán)境分布十分廣泛，伴隨著釀酒酵母的不斷發(fā)現(xiàn)，研究者將菌源擴展到食品、調味品等領域，篩選出具有特殊能力的產(chǎn)香酵母，避缺選優(yōu)的應用于調味品及農產(chǎn)品中。閆美從辣椒醬中篩選出一株耐鹽性高達24％的魯氏產(chǎn)香酵母，主要產(chǎn)具有玫瑰花香的苯乙醇。并與球擬酵母應用于醬油釀造。王剛等從泡菜和豆?jié){中篩選出一株具有潛在應用價值的產(chǎn)香酵母YG28B、YG28B，與活性干酵母用于發(fā)酵面包，風味獨特。韓志雙等從發(fā)酵豆瓣醬中篩選出一株產(chǎn)特殊香味物質、耐鹽、發(fā)酵力強且產(chǎn)香的異變球擬酵母，在豆瓣醬發(fā)酵過程中能增添風味和口感?？镡晱牟ぬ}皮上篩選出一株發(fā)酵性能好的釀酒酵母，用于果醋的發(fā)酵釀造，所得菠蘿果醋具有菠蘿的特殊香氣，果香爽口。馮杰在對醬油發(fā)酵研究中，以一株耐高鹽增香酵母菌埃切假絲酵母為研究對象，用濃度為240g／L的氯化鈉對菌株進行馴化以提高酵母在醬醪中的適應能力，并通過對發(fā)酵工藝的調控，采用兩階段添加法研究了酵母對醬香風味質量的促進，較對照組酵母對主要醬香物質均有所增加，進一步豐富了醬油成分，促進了醬油的風味，提高了醬油的品質。為了提高蝦醬的香氣和品質，連鑫等從蝦醬中分理處一株季氏畢氏產(chǎn)香酵母，該菌產(chǎn)香能力較強，耐鹽度達10％，經(jīng)過馴化可作為蝦醬復合發(fā)酵劑的菌株使用，用于提高香氣度低鹽蝦醬的發(fā)酵。高健等從萵苣中得到一株產(chǎn)香酵母命名為G0901，主要產(chǎn)檸檬烯，相對含量可達20％。較現(xiàn)今檸檬烯生產(chǎn)大多從植物精油中提取，G0901的分離為利用微生物高效生產(chǎn)檸檬烯提供了較好的研究材料。單藝等從傳統(tǒng)云南糯米酒中分離出一株產(chǎn)酯能力較強的Y2，通過實驗測試，可用于增加酯香味米酒生產(chǎn)中。張世秀等從天然點漿劑酸漿中分離出一株產(chǎn)香性能好的酵母CF610，所產(chǎn)香氣濃郁，主要香味物質為苯乙醇。梁輝等從傳統(tǒng)臘魚中分離出兩株產(chǎn)香酵母：季也蒙畢赤酵母和滑假絲酵母，并對兩株菌進行理化性質分析，滑假絲酵母發(fā)酵適應性優(yōu)于季也蒙畢赤酵母，可成為新型肉品發(fā)酵劑。

2．5產(chǎn)香酵母在煙葉中的應用

通常多酚等香味前體物質產(chǎn)生的已酸甲酯、苯乙酸甲酯、愈創(chuàng)木酚、異戊醇等揮發(fā)性香味物質，對改善煙葉香味品質具有重要的應用價值。張知曉從煙葉中分離出一株產(chǎn)香白地霉13－1，白地霉具有脂肪酶活性，經(jīng)過線性相關性比較證明脂肪酶是影響白地霉酯類揮發(fā)性物的關鍵因素之一。用白地霉發(fā)酵煙葉能顯著減低煙葉中還原糖。呂品等從自然陳化的白肋煙葉中分離出產(chǎn)生特殊酸性物質的酵母CB－2，并將其用于香料生產(chǎn)，發(fā)酵出的香料具有提高卷煙煙氣香氣質、降低干燥感和刺激感，柔和了煙氣。馬海昌也表明利用生香酵母對煙梗發(fā)酵液發(fā)酵，得到的香料口感以及風味都比枯草芽孢桿菌好。

3產(chǎn)香酵母在釀造中的工藝技術

3．1工藝參數(shù)優(yōu)化

生產(chǎn)中單一的菌株只能提高單方面的風味，而與其它菌株混合運用不僅能很好的利用發(fā)酵液中的原料，而且混合發(fā)酵時可以產(chǎn)生多種芳香類物質是單一菌種不能合成的。陸振群從優(yōu)質白酒曲中篩選誘導出一株產(chǎn)乙酸乙酯量多的生香酵母S8，但濃香型白酒的主要香味成分是已酸乙酯，為了獲得已酸乙酯，將產(chǎn)酯酵母S8與已酸菌復合培養(yǎng)，能產(chǎn)生大量的已酸乙酯，為濃香型白酒的生產(chǎn)提供了一定的研究意義。丁玉振研究了產(chǎn)香酵母的發(fā)酵規(guī)律和在醇香果汁生產(chǎn)工藝上的應用。通過實驗論證證明低溫能有效的控制菌株的發(fā)酵進程，低溫有利于發(fā)酵香氣的純正和圓滿，確定在10℃下發(fā)酵香氣濃郁，將產(chǎn)香酵母與低溫發(fā)酵工藝結合應用。

3．2共固定化技術

共固定化技術是固定化技術和混合發(fā)酵技術基礎上發(fā)展起來的新技術，將幾種細胞同時包埋與同一載體形成穩(wěn)定的固定化細胞系統(tǒng)?？砂l(fā)揮不同微生物的協(xié)同作用。賀江將產(chǎn)酯酵母AS2．300用于多菌種共固定化技術進行蘋果醋的釀造，當酵母菌1450、產(chǎn)酯酵母AS2．300、乳酸菌按比例（6∶3∶1）發(fā)酵可得到品質良好的蘋果醋，相比酵母菌和醋酸菌共固定化顆粒釀造，其發(fā)酵性能可以長時間穩(wěn)定，比酵母菌與醋酸菌共固定化更具優(yōu)勢。同時也避免了液體發(fā)酵和固體化技術在品質上的不足，發(fā)酵速率也明顯高于文獻報道的數(shù)據(jù)。王克明等［38］在多菌種固定化技術應用于各類發(fā)酵的研究中，將紅曲霉菌、葡萄酒酵母、產(chǎn)香酵母、嗜酸乳酸菌按比例（3∶2∶2∶1）發(fā)酵成蘋果酒飲料；將根霉、釀酒酵母、產(chǎn)香酵母按比例（4∶3∶2）發(fā)酵成保健紅醋，并確定此比例是最佳菌種配量。通過實驗得出發(fā)酵功能稻米乳飲料的多菌種配比為根霉、釀酒酵母、產(chǎn)香酵母、嗜酸乳酸菌的比例（4∶2∶2∶1）［40］。探討了苦瓜保健醋中根霉、釀酒酵母、產(chǎn)香酵母、醋酸菌的比例（4∶2∶2∶1）。以釀酒酵母、產(chǎn)香酵母按（4∶1）比例發(fā)酵海藻酒、效果顯著［42］。以苦瓜為原料，采用固定化釀酒酵母、產(chǎn)香酵母（4∶1）釀造苦瓜酒。

4產(chǎn)香酵母在細胞工程中的應用

隨著釀造工藝的發(fā)展，飲品的增多，微生物的利用也越來越頻繁，從自然界中直接分離的菌株已不適合直接用于工業(yè)生產(chǎn)。為了獲得更優(yōu)良的菌株，構建工程菌成了現(xiàn)在的主要手段，在微生物中主要運用誘導育種及原生質體融合技術來獲取工業(yè)菌種。

4．1原生質體融合技術應用

林小江利用原生質體融合技術將生香酒曲中分離的生香酵母HTE－2和經(jīng)誘導選育的低甲醇釀酒酵母LM－1進行融合得到PF1。通過生理特性測定，釀酒工藝優(yōu)化（溫度19．07℃、時間5d、糖度17．34％、pH值4．34、接種量2％）使甲醇含量下降，總酯含量提高。以大米、小麥為原料用PF1酒曲可釀造高品質的蒸餾酒。張大為［45］從陜西興平市梨園里面采樣分離出兩株酵母，一株釀酒酵母，一株產(chǎn)香酵母，通過原生質體融合技術，將兩種菌的優(yōu)良性狀相結合構建基因工程菌。通過理化性質的測定，所融合的酵母具有產(chǎn)酒率高，產(chǎn)香率高的優(yōu)良酵母，利用中草藥代替二氧化硫的作用并與工程菌結合釀造。金磊也從陜西興平市果園采樣篩選出釀酒酵母YDJ05和產(chǎn)香酵母YS03通過原生質體融合技術將YDS05作為親本菌株X，YS03通過EMS誘變得到一株精氨酸營養(yǎng)缺陷型菌株Y，將XY融合，篩選出一株發(fā)酵能力強，產(chǎn)香能力強的雙親優(yōu)良特性作為適合釀造梨酒的酵母菌株。李銳利從小曲酒的酒曲中分離篩選出高產(chǎn)乙酸乙酯酵母菌株Y1，通過原生質體融合，誘變育種等手段對菌株進行改造得到BY2，穩(wěn)定性好。并對酵母產(chǎn)酯條件進行了研究，最后將選育的菌株用于清香型小曲白酒釀造，可提高清香型白酒的質量。王林松利用原生質體融合技術以產(chǎn)香優(yōu)良酵母PF14為融合親本X，發(fā)酵力好的酵母為融合親本Y進行融合篩選得出具有兩種酵母性能的菌株。通過GC－MS對其香氣進行鑒定分析，對工程菌株進行了發(fā)酵動力學研究，很好的解釋和預測了發(fā)酵過程中的動態(tài)變化。

4．2誘變育種

彭幫柱以釀酒酵母菌株作為誘變出發(fā)菌株，利用甲基磺酸乙酯（EMS）進行誘變，得到一株產(chǎn)香的賴氨酸缺陷性突變株，將其作為親本與發(fā)酵力強的酵母進行原生質體融合，通過GC－MS對融合子進行香氣成分鑒定，最后篩選出三株產(chǎn)香、發(fā)酵能力均強的增香型適合蘋果酒釀造的菌株。張翠英以葡萄味分離源，篩選出具有較好產(chǎn)香能力的YU2．28并通過60Coγ射線誘導果酒酵母菌YU2最后選育出耐低溫的S15．3。將這兩種菌混合發(fā)酵后產(chǎn)品比市售的干白葡萄酒品質更佳，對產(chǎn)香酵母發(fā)酵的培養(yǎng)基配方進行了研究，最后得出在pH值5．5，添加2％乙醇，0．1％乙酸，培養(yǎng)溫度18度，并以玉米粉為基質生長，產(chǎn)香能力強且成本低廉。

5結論與展望

目前，國內對產(chǎn)香酵母已較為全面和廣泛的應用，但仍存在有待發(fā)展的地方。比如產(chǎn)香酵母菌發(fā)酵食品的種類和產(chǎn)量上與發(fā)達國家相比還有一定的距離。許多產(chǎn)香酵母的制品還沒有形成工業(yè)化生產(chǎn)，應最大程度利用產(chǎn)香酵母菌發(fā)展產(chǎn)品的優(yōu)勢，研究開發(fā)更多的新型品種，使之投放市場。產(chǎn)香酵母分離篩選應用僅僅局限于可以培養(yǎng)的酵母，然而在自然界中可被培養(yǎng)的菌株僅占酵母類群的很小一部分，限制了產(chǎn)香酵母的應用。酵母菌群在發(fā)酵過程中不應局限于幾種酵母的應用，因多菌群相互作用，可使風味多樣化，而在現(xiàn)在的果酒釀造中還是運用單一酵母較多，產(chǎn)香型酵母的研究主要局限在釀造和調味品的應用。還未廣泛的應用于其他生活領域；如酵母酶類的應用、產(chǎn)香物質的提取等。在工業(yè)生產(chǎn)中大多數(shù)都沒有根據(jù)特殊的菌株去生產(chǎn)具有特異性的產(chǎn)品還是沿用常用的工業(yè)菌株，限制了產(chǎn)香酵母的發(fā)展。在我國在釀造工藝中技術相對于發(fā)達國家還有一些差距，釀造時有害微生物的存在不可避免，而如何避免產(chǎn)香酵母與有害微生物的競爭、如何保證產(chǎn)生的香味物質不被破壞不會揮發(fā)方面的研究存在不足。因此，在優(yōu)良菌株的選育方面需進一步研究以提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質。產(chǎn)香酵母也是一種重要的單細胞微生物，與人類日常生活和工業(yè)應用有這密切的聯(lián)系。作為酵母的一種也是人類利用最早，應用最廣泛，人類直接食用最多的一種微生物。具有發(fā)酵，營養(yǎng)強化，增味等功能。當今世界食品發(fā)展的潮流是保健食品，即不僅具有食品色香味，而且還具有調節(jié)人體生理功能的作用。因此從產(chǎn)香酵母菌發(fā)酵食品特點來看，所發(fā)酵的食品則屬于保健食品，符合時代要求，有強大的生命力和廣闊的前景。利用產(chǎn)香酵母開發(fā)更多的有利于人體健康的食品，應用高新技術開發(fā)酵母在食品上得使用。隨著分子生物學、遺傳學、基因工程等的發(fā)展，從分子水平出發(fā)研究產(chǎn)香酵母將會成為研究的主要方向。基因工程菌的建立也會加快產(chǎn)香酵母的應用，在以后各種菌株的應用中，酵母菌群的生態(tài)平衡發(fā)酵有望成為熱門課題。在工業(yè)生產(chǎn)中、微生物的發(fā)酵生產(chǎn)比化工工業(yè)生產(chǎn)相對較環(huán)保、產(chǎn)率高、產(chǎn)物副作用小等優(yōu)勢，產(chǎn)香酵母在以后的發(fā)展中有望在日用品、農用品、食品、保健品、化妝品等領域廣泛應用。

作者：張安東 貝盞臨 張欣 張浩 單位：北方民族大學