酵母抽提物风味成分研究进展

侯 杰，孙启星，邓 冲，童 星*

（1.佛山市海天（高明）调味食品有限公司，广东 佛山 528000；2.佛山市海天调味食品股份有限公司，广东 佛山 528000）

酵母抽提物（yeast extract，YE）是以酵母为原料经发酵、提取、转化、浓缩（制粉）等工艺制成的膏状或粉末状的物质[1]，其富含的有机酸、氨基酸、核苷酸、肽等物质赋予食品较强的鲜味、肉香、酱香、浓厚感等风味特性。酵母抽提物自20世纪80年代在我国快速发展以来，从最初作为培养基组分使用，逐步应用至调味品、化妆品、保健食品等行业。2008年增长速度约30%，占据全世界酵母抽提物总产量的20%以上。现已根据应用场景不同，开发出各种针对性技术方案，在YE生产技术上已经达到了国际先进水平。发展趋势上，则表现为既与国际前沿接轨，又结合中国实际需求的良好方式。本文通过分析YE中各种鲜味来源及贡献风味的途径，以酱油为载体，解析了不同YE组分给调味品口感上带来的变化。为YE在调味品中的应用提供技术指导以及应用的参考。

1 YE的原料来源及生产方法

目前酵母抽提物一般以面包酵母[2]、啤酒酵母[3]、假丝酵母[4]和活性干酵母[5]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YE产品[2]。同时原料成本得到有效控制，国内的酵母抽提物约为20～50元/kg，而国外的酵母抽提物价格约为80～160元/kg。采用废啤酒酵母开发出的酵母抽提物呈味核苷酸（I+G）含量也达到了10%～12%[6]。以假丝酵母制备的酵母抽提物氨基酸态氮的含量0.65 g/100 mL，得率为50.1%，带有酱香，略带酯香，口感浓郁有鲜甜味[4]。该酵母抽提物有酱香风味并略带酯香，口感浓郁有鲜甜味。以普通干酵母粉为原料，制备的酵母抽提物蛋白回收率达71.8%，水解度为29%，所测定的游离氨基酸总量160 mg/g[5]。但是纵观各种酵母类型，在高蛋白高核酸产量的前提下，主要还是依靠高质量的破壁技术及分解转化技术，才能获得高得率，且风味优良的产品[7]。

酵母的破壁方法主要有物理法高压脉冲电场（pulsed electric fields，PEF）、超声波破碎等、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。PEF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。谢阁[8]采用PEF技术，获得蛋白质与核酸提取率分别为77.59%和88.19%的产品。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[9]。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[10]来降低成本，或自溶法进行破壁。自溶法是以鲜酵母为原料，利用自身的酶系将酵母体内的糖类物质、蛋白质和核酸分解为还原糖、有机酸、氨基酸、肽类及核苷酸等小分子物质。自溶法获得的YE，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。通常同步开展高蛋白高RNA含量的酵母菌筛选、培育工作[11]，采用自溶法结合酶法转化生产YE。

2 YE呈味方式

YE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。

2.1 YE中氨基酸的呈味方式

YE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（monosodium L-glutamate，MSG）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。

从分子结构上分析，MSG符合呈鲜氨基酸的碳骨架通式[O--（C）n-O-，n=3～9]。即鲜味氨基酸需要一条3～9个碳原子的脂链。其中在碳骨架上含有4～6个碳原子的酸性氨基酸最理想，可以直接刺激分布在舌头表面乳突中的味蕾细胞，表现出鲜味。但是MSG（5个碳原子）产生的鲜味强度更大，且在YE中的含量占比往往远远高于天冬氨酸，所以YE中主要以其钠盐MSG来衡量氨基酸对鲜味的贡献。甘氨酸、丙氨酸表现出甜味；精氨酸、脯氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸低浓度表现出甜味，高浓度表现出苦味；组氨酸呈苦味。上述氨基酸所表现出的味道，交织出了YE丰富的呈味特性。

2.2 YE中核苷酸的呈味作用

呈味核苷酸具有增大MSG味感受体数量的作用，增鲜效果从强至弱依次为鸟苷酸＞肌苷酸＞尿苷酸。根据呈鲜机理的研究，人类舌头上的茸状、廓状、叶状舌乳头上有感知鲜味的味蕾分布，而味蕾上的G蛋白可以产生鲜味信号。G蛋白上的代谢型谷氨酸受体4亚型（mGluR4）和代谢型谷氨酸受体1亚型（mGluR1），异质二聚体T1R1、T1R3等受体对鲜味的呈现起关键作用[12-13]。当有核苷酸、肽等物质存在时，多个味觉受体产生协同效应，表现出相乘作用。

肌苷酸（inosincacid，inosinemonphosphate，IMP）于1847年由德国人从牛肉中分离获得，1913年日本人KODAMA和KUNINUKA发现，IMP为鲣鱼汁鲜味的重要来源[14-15]。肌苷酸的2'、3'及5'三种磷酸基结合异构体中只有5'-IMP才呈现鲜味。IMP呈味阈值0.25‰，其呈味效果并不会像MSG一样随着浓度上升鲜味呈正比增强。因为核酸物质增大谷氨酸味感受体的数量不能无限增大，会在相对狭窄的范围内达到顶峰。当MSG和IMP同时使用时，会因为相乘作用，表现出现强大呈味效果。这也是大部分复合增鲜剂制造的理论基础。鸟苷酸（guanylic acid，guanosinemonophosphate，GMP）的呈味性确立于1960年，同IMP一样，只有5'-GMP才有呈鲜作用。因在香菇中含有较多的鸟苷酸[16]，故而有人将GMP所形成的味道称为“香菇味”。GMP呈味阈值0.125‰，其和MSG搭配使用时的相乘效果作用力，大约是IMP的3倍左右[17]。当MSG与I+G的使用比例为95∶5时，增鲜效果是MSG的6倍[10]。

2.3 YE中肽的呈味作用

当酵母中的蛋白质分解时，会产生许多肽类物质。分别表现出苦味、甜味、鲜味等滋味。随着蛋白质的分解，如果疏水性的氨基酸侧链大量暴露在肽段的表面，则会刺激味蕾细胞产生苦味。暴露的程度越大、疏水性氨基酸处于肽链C端的比例越大，则表现的苦味越强烈。同时也会产生以阿斯巴甜为代表的甜味肽。当然，受关注最多的还是其产生的γ-谷氨酰胺肽、谷胱甘肽等呈鲜的小分子鲜味肽[1]。除了产生鲜味肽以外，还会产生Glu-Asp-Glu、Asp-Glu-Ser等为代表的风味肽。风味肽虽然本身的呈鲜作用较弱，但是能够协同MSG与肌苷酸（IMP）形成相乘作用。

在肽类增鲜机理中，通常认为鲜味肽和G蛋白偶联受体结合，最终通过刺激味蕾细胞膜去极化和神经递质释放，以感知鲜味。而风味肽则是对传递过程中的信号加以放大、掩蔽、延迟、缓释，以达到增鲜、抑咸、浓厚等作用。

谷胱甘肽是第1种被明确显示出具有浓厚味（kokumi）的物质，与MSG、IMP、GMP等鲜味物质或其混合物共存时，会产生较强的肉类风味[18]；将谷胱甘肽用于肉类、海鲜类食品可抑制核酸分解、强化食品风味并延长保质期；在奶制品中添加谷胱甘肽可优化口感、提升奶酪质量，延缓酪蛋白氧化。

通过对YE进行提纯，提升了小分子肽、氨基酸的比例。虽然在提纯过程中损失了部分I+G，不过得到的产品在按0.5%～1.0%添加时，并没有出现鲜味强度下降。而高I+G含量（约20%）的YE侧重从菌种选育阶段就提升核苷酸的含量，时产品有较强的鲜味冲击感。YE中的I+G给产品提供鲜味冲击感，小分子的肽、氨基酸、有机酸提升醇厚感和风味。也即YE发展的两个方向：鲜味感（umami）和浓厚感（kokumi）。

Umami常被形容鲜味。多种化合物如Asp、Glu、5'-核苷酸及其钠盐、琥珀酸二钠盐被鉴定出具有鲜味。浓厚味（kokumi）这一概念是由日本科学家提出来的，被形容为满口感、层次感、复杂感。有浓厚感效果的物质通常自身并不会表现出浓厚感，而是和其他呈味物质共同作用。研究发现，多种小分子肽具有浓厚味效果（如谷胱甘肽）。通过对浓厚味的剖析，以及实际应用中的分析表明，酵母抽提物提供的浓厚味主要通过3个方面实现：（1）小分子肽类提供的鲜味持续性、丰富度。（2）对MSG、IMP、GMP等直接而刺激的鲜味起到了缓释作用。（3）肽类物质在口腔中的分解，形成鲜味物质。

为研究YE的添加效果，将YE按分子质量大小进行分离后，以酱油为基底按质量浓度0.5%的添加量进行感官鉴评，结果见表1。

表1 酵母抽提物中不同分子质量范围的组分呈味效果Table 1 Flavoring effects of components with different molecular weight ranges in yeast extracts

酵母抽提物中分子质量＜1 000 u的组分在直接鉴评时表现出苦味，整体风味比较扎舌，微有鲜味。但是通过添加至酱油体系中后，表现出明显的增鲜、增厚特性。1 000～5000 u的组分直接品尝时苦味更强烈，但是对酱油的增鲜、增厚效果不明显。＞5 000 u的组分则无滋味。说明分子质量＜1 000 u的组分的肽类、氨基酸能够更直观有效的刺激味蕾，形成风味，为YE鲜味感、浓厚感的主要来源。

3 YE在调味品中的用途

YE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[19]，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[20]。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[21]。添加0.5%至料酒[22]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的中后，不影响其透明度和澄清度；稍微淡化了食醋的刺激酸味，增加食醋层次感，使得口感更加协调[23]。

还可以将酵母抽提物通过美拉德反应[24]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[25]、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。

4 发展方向

通过对国内外主要YE生产企业、科研机构的产品及专利、文献分布以及消费者偏好的分析[26-29]。得到YE发展趋势为（1）高I+G；（2）利用热反应风味模拟技术；（3）低钠盐；（4）赋予食品新鲜感；（5）高天然谷氨酸盐；（6）低色素；（7）无气味或气味弱。YE产品出现从滋味向风味转变，以及针对目标产品定向开发的趋势。最初的产品主要通过提高全氮、氨基氮和核苷酸的含量以提升产品的鲜味和醇厚感等特性[29]。但是近年YE企业在原来产品的基础上推出众多旨在凸显或强化目标产品特征风味的产品[30-33]，并进行了大量的专利技术保护工作。这些技术的核心技术原理在于以YE为基底、添加氨基酸、糖类或水解蛋白，然后以类似风味香精的工艺进行美拉德反应，生成具有特征风味的牛肉、猪肉、羊肉、酱香、烧烤味的YE产品。这些产品的优势在于以安全廉价的材料出发，制造出色香味优良、不受民族和地域限制的调味品。风味化酵母菌抽提物由于在酵母菌抽提物基础上糅合了热反应技术，且其主要原料是酵母菌抽提物，因此其已成为酵母菌抽提物和香精的结合体。风味化酵母菌抽提物既具有酵母菌抽提物呈味好的优势，又具有热反应香精主体风味突出的特点，深受广大消费者的喜爱。