干货|天然鲜味剂酵母抽提物的生产与应用

酵母抽提物作为一种营养、安全、保健的天然调味辅料,对改善食品风味、提高食品品质和营养价值等发挥着重要作用,与味精、水解蛋白和呈味核苷酸(I+G)并称为四大调味品,广泛应用于调味品、肉制品和焙烤食品中,并逐渐拓展至膨化食品、水产品及营养保健品中。

1997年,国际水解蛋白委员会规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键发生分解而产生的氨基酸、肽、多肽以及酵母细胞的水溶性成分,呈液体状、膏状、粉状或颗粒状,可作为天然调味料用于食品调味。

2009年,国家标准GB/T23530-2009提出,酵母抽提物是以食品用酵母为主要原料,在酵母自身的酶或外加食品级酶的作用下,酶解自溶(可再经分离提取)后得到的产品,富含氨基酸、肽、多肽等酵母细胞中的可溶性成分。

根据酵母抽提物生产工艺及配方的不同,具体可分为:(1)纯品型:纯酵母抽提物,可添加食盐;(2) I+G型:以高核酸酵母为原料生产的I+G型酵母抽提物,其天然I+G含量高;(3)风味型:以纯酵母抽提物为基料而制得的产品。

此外,新版酵母抽提物国家标准《酵母产品质量要求第2部分:酵母加工制品》(GB/T20886.2-2021)将于2022年7月1日正式实施。原酵母抽提物(YE)产品根据生产工艺及酵母抽提物基料含量的不同将变更为以下几种新名称,如下表所示。

原国标

产品名称

新国标

产品名称

分类依据

酵母抽提物

酵母抽提物

原国标中的纯品型及

I+G型酵母抽提物

风味型

酵母抽提物

原国标中YE基料≥55%的风味型酵母抽提物

酵母自溶物

酵母全细胞成分产品

风味型

酵母自溶物

酵母自溶物基料≥55%

复合调味品

(执行标准:

GB 31644)

原国标中YE基料<55%的风味型酵母抽提物

 酵母抽提物的原料来源 

目前酵母抽提物一般以面包酵母、啤酒酵母、假丝酵母和活性干酵母为原料。先后开发出普通、高纯度、高核苷酸型、高谷氨酸型、酱油专用型、热反应肉风味型、特浓鲜味汁等类型的酵母抽提物产品。

采用废啤酒酵母开发出的酵母抽提物呈味核苷酸(I+G)含量达到10%~12%。以假丝酵母制备的酵母抽提物氨基酸态氮的含量为0.65 g/100 mL,带有酱香,略带酯香,口感浓郁有鲜甜味。以普通干酵母粉为原料制备的酵母抽提物水解度为29%,测定的游离氨基酸总量160 mg/g。

不同酵母类型主要依靠高质量的破壁技术及分解转化技术,才能获得高得率,风味优良的产品。

 酵母抽提物的生产工艺 

酵母抽提物生产一般采用自溶—酶联法,在涉及某一具体的工艺上会有差异,如自溶剂选择、破壁方法和下游工艺提取等,但总的工艺流程大致相同,如下图所示。酵母抽提物的传统生产方法主要有自溶法、酶分解法和酸水解法,随着生产技术的进步,针对传统方法中的各种弊端,涌现了一批新技术,如:酵母细胞破壁技术、膜超滤技术以及制备风味化酵母抽提物技术等。

同时在生产中还可根据需要添加适量辅料进行调配,或在生产后期增加美拉德反应工艺,使酵母抽提物开始向营养多样化和品质高端化发展。

酵母抽提物工艺流程

酵母抽提物生产工艺流程(来源文献 [2])

 酵母前处理 

酵母前处理主要包括酵母破壁、自溶剂选择和啤酒酵母脱苦等。这些前处理的工艺中,酵母破壁是重要的一环。酵母细胞壁主要由葡聚糖和甘露聚糖组成,由于其细胞壁较厚不利于胞内大分子物质的透过,因此在酵母自溶之前要进行破壁处理以增大其细胞的通透性,从而提高酵母抽提物得率。

酵母的破壁方法主要有高压脉冲电场、超声波破碎等物理法、化学法、酶法及自溶法。通常会复合多种手段进行酵母细胞的破碎,以降低成本或提高收率。

高压脉冲电场为食品非热处理的热点手段。其作用原理是脉冲电场和脉冲磁场交替作用,使酵母细胞壁透性增加,破坏细胞壁使内容物流出。

超声波破碎法是利用超声波的空化作用,使酵母细胞瞬间裂解,其优点是可以减少热敏成分的损失,缺点是收率较低。

化学法主要是用强酸对酵母内容物进行暴力分解。酸解法酵母分解率高,游离氨基酸含量高但产品的风味较差。

酶解法热敏成分破坏的少,因此风味也最好,缺点是酶制剂的成本高,很多企业生产特种酶来降低成本。

在选择破壁方法时应充分结合下游工艺综合考虑,因为不同的破壁方法破碎程度也不同,会造成母液中的成分有所差异。

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 酵母自溶工艺 

酵母细胞中存在许多营养物质和大分子化合物,它们的释放需要在破壁处理的基础上,进行酵母自溶处理。酵母自溶的机理是细胞壁在β-葡聚糖酶作用下被降解并释放葡聚糖和甘露糖蛋白,而胞内蛋白质被蛋白酶降解释放氨基酸和多肽。

酵母自溶主要受温度、pH及自溶时间等因素的影响。温度、pH以及自溶时间都与酶活关系密切,适宜的温度和pH决定了酶活的稳定,自溶时间的长短决定了酶水解时间的长短,而酶解时间会影响酶解的效率,适宜的自溶时间能够提高酶解的效率,保证酶活的稳定,进而保证自溶过程的效率。

不同酶的最高酶活对应的最适温度和pH不同,因此在酵母自溶时,选择大多数酶适宜的温度和pH非常重要。酵母的自溶是酵母抽提工艺中比较重要的一个环节,直接影响酵母抽提物的质量。酵母自溶依靠的是自身的酶进行分解,但事实上酵母细胞自身的酶很大一部分没有催化能力,或者催化能力比较弱,还会伴随自溶的进行不断消耗。

所以,工业上为了保证自溶效率,同时保证后续工艺的顺利进行,常常添加外源促进剂或外源酶来提高自溶效率。自溶法获得的酵母抽提物,蛋白分解率高,游离氨基酸含量高、风味好、成本较低,缺点是呈味核苷酸含量低,易被转化。所以通常同步开展高蛋白高RNA含量的酵母菌筛选、培育工作,采用自溶法结合酶法转化生产酵母抽提物。

 酵母抽提物呈味方式 

酵母抽提物主要的呈鲜来源为氨基酸、呈味核苷酸及肽。酵母抽提物的谷氨酸含量可达10%、呈味核苷酸的含量达20%(以无盐固形物计)、其他成分为游离氨基酸、小分子肽,造就了其风味独特的鲜味、醇厚感和肉香味。

酵母抽提物氨基酸中的谷氨酸、天门冬氨酸鲜味较强;丝氨酸、苏氨酸、丙氨酸除有鲜味,还有甜味;甘氨酸呈“海鲜味”;呈鲜氨基酸中谷氨酸的钠盐呈鲜效果较好,而且工业化应用较成熟,应用更加广泛,为大众所熟知。

L-谷氨酸钠的呈味阈值为0.3‰,添加至调味品中后,在一定程度上可以缓和咸味的强度,使酸味的刺激性降低,并让甜味变厚,提升甜味的满足感,同时对苦味有一定的遮蔽作用。

 酵母抽提物在调味品中的用途 

酵母抽提物因为其提鲜、增厚特性在调味品中得到广泛应用。

在生抽酱油成品中添加0.3%~0.8%,可以提升酱油的醇厚感及协调性,掩蔽酱油发酵过程中产生的不良气味,提升酱香。

在酱油发酵过程中添加,可以提升发酵原油的全氮、氨基酸态氮等理化指标,促进酵母菌的生长,提升酱香、酯香,缩短酱油发酵周期,降低生产成本。

以2%添加在鸡精中时鲜味提升明显,醇厚感和渗延感较好,味感更丰富。

按0.8%添加至发酵酱(豆瓣酱、黄豆酱等)中后,呈现鲜味强、醇厚、口感协调、酱香浓郁的风味特点。

添加0.5%至料酒中,游离氨基酸组成更加丰富、风味更加醇厚,鲜味提升,酸涩味减弱,而且品控稳定。

酵母抽提物添加至多种食醋中,不影响其透明度和澄清度,稍微淡化了食醋的刺激酸味,能增加食醋层次感,使得口感更加协调。

还可以将酵母抽提物通过美拉德反应而产生的猪肉味、牛肉味、鸡肉味或其他肉味特征的风味物质与烟熏香料、香辛料等其他调味料精制成风味化酵母精应用于肉制品的生产中,使得制品既具有逼真的肉香、辛香,同时又有酱香和醇厚丰满的味感,产生均衡而甘浓的风味。

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参考文献:

[1] 张晓桐,朱萌,毛志海,高冰,祁勇刚,黄煌.酵母抽提物提取工艺及应用的研究进展[J].中国调味品,2019,44(02):160-163.

[2] 石拓,刘晓倩,徐庆阳.酵母抽提物生产工艺的研究进展[J].发酵科技通讯,2019,48(01):5-8.DOI:10.16774/j.cnki.issn.1674-2214.2019.01.002.

[3] 侯杰,孙启星,邓冲,童星.酵母抽提物风味成分研究进展[J].中国酿造,2018,37(11):13-16.