2021年公共營養(yǎng)師考試復(fù)習(xí)：酵母

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2021年公共營養(yǎng)師考試復(fù)習(xí)：酵母

酵母(yeast)以糖類、淀粉和其他工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物為原料，用發(fā)酵培養(yǎng)法生產(chǎn)的微生物制品。是酵母菌的簡稱。酵母是人類直接食用量最大的一種微生物。1986年，全世界面包酵母的年產(chǎn)量為180萬噸 (以30%固形物計)。酵母菌體含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、糖分和B族維生素等，以及酶、輔酶、核糖核酸、甾醇和一些新陳代謝的中間產(chǎn)物。有些酵母菌如釀酒酵母在嫌氣條件下具有將糖轉(zhuǎn)化為乙醇和二氧化碳的能力。

發(fā)展簡史 　公元前2300年，人類就開始利用含酵母的“老酵”制作面包。從埃及塞倍斯(Thebes)地區(qū)出土的面包房和釀酒房的殘余模型看，早在公元前2000年人類就已較好地利用酵母制作發(fā)酵食品和釀酒。公元前13世紀(jì)，面包焙烤的技術(shù)從埃及傳到地中海和其他地區(qū)。1680年 A.van列文虎克用顯微鏡從一滴啤酒中發(fā)現(xiàn)酵母細(xì)胞，不久，人類就開始有意識地利用酵母(啤酒酵母泥)發(fā)面。酵母的重要性逐漸引起工業(yè)界的注意。

19世紀(jì)中期，歐洲工業(yè)革命產(chǎn)生了大量人口密集地區(qū)，要求工業(yè)界大規(guī)模的生產(chǎn)面包酵母以滿足生產(chǎn)面包的需要。1846年，奧地利人M.馬克霍夫在維也納建立世界上第一個酵母廠。該廠以糧食為原料，采用溫和的通風(fēng)培養(yǎng)法同時得到酵母和酒精，此法被稱為“維也納法”。因為是采用壓榨機將酵母從培養(yǎng)液中分離出來，所以產(chǎn)品稱為“壓榨酵母”。1876年，法國人L.巴斯德關(guān)于空氣中的氧能促進酵母繁殖理論的發(fā)表，為大規(guī)模通風(fēng)培養(yǎng)生產(chǎn)酵母奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)初期，由于酵母離心機的問世，丹麥和德國開始采用楚勞夫(Zulauf)法生產(chǎn)酵母，即將糖液緩慢地流入通風(fēng)的發(fā)酵液內(nèi)，俗稱“流加培養(yǎng)法”、“批式培養(yǎng)法”。楚勞夫法產(chǎn)品得率高，原料消耗低，過程易于控制，一直沿用至今，并不斷得到改進和完善。20世紀(jì)20年代起，酵母生產(chǎn)用原料擴大到使用糖蜜、木材水解液、亞硫酸紙漿廢液和糖蜜酒精糟液等。60年代，以石油、煤炭和天然氣等碳?xì)浠衔锛捌涠渭庸ぎa(chǎn)品(如醋酸、乙醇和甲醇等)為原料的工廠相繼建立，改變了長期以來人們利用碳水化合物為原料的傳統(tǒng)。

第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)不久，德國開始研究用現(xiàn)代化方法生產(chǎn)酵母，以解決糧食缺乏和生產(chǎn)成本高的問題。至此，生產(chǎn)的實踐和科學(xué)的發(fā)展為活性干酵母的生產(chǎn)提供了條件。第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)客觀上推動了酵母生產(chǎn)的發(fā)展。由于壓榨酵母含水量高，易于腐敗，需要冷藏車運輸?shù)纫蛩?，不能滿足戰(zhàn)時特殊環(huán)境的要求，導(dǎo)致活性干酵母的大規(guī)模生產(chǎn)。1945年，美國和歐洲一些軍事機構(gòu)、工廠共生產(chǎn) 400多萬磅活性干酵母供戰(zhàn)時急需?；钚愿山湍赋饕?yīng)面包和糕點等焙烤行業(yè)外，已擴大到在釀酒主要是葡萄酒和其他果酒釀造中應(yīng)用。由于遺傳工程和干燥技術(shù)的發(fā)展，一種新型的、高發(fā)酵力的、可直接與面粉混合使用制成面團的快速活性干酵母在60年代末問世，由荷蘭古斯特公司首先開發(fā)和生產(chǎn)。

中國的酵母生產(chǎn)始于1922年。1949年以前只有上海大華利衛(wèi)生食料廠和上海新亞酵素廠生產(chǎn)面包酵母，年產(chǎn)量僅為12t(以干酵母計)。50年代，中國的酵母生產(chǎn)有了較大的發(fā)展，建立了數(shù)十家生產(chǎn)廠，并形成了獨立的工業(yè)體系，80年代初，酵母生產(chǎn)廠已迅速增加到40多家。廣東省酵母生產(chǎn)居全國首位，到1988年，已建成年產(chǎn)2kt快速活性干酵母工廠兩家。此外，江蘇、河南等地建成利用味精廢液、酒精廢液等生產(chǎn)飼料酵母的工廠，年產(chǎn)量為 100～500t。面包酵母的種類已由單一的壓榨酵母增加了活性干酵母、快速活性干酵母。食用酵母、藥用醇母和飼料酵母的生產(chǎn)也有不同程度的發(fā)展。1985年，中國酵母總產(chǎn)量已達11kt，其中面包酵母為5kt左右。

世界酵母生產(chǎn)正向大型化和自動化方向發(fā)展，生產(chǎn)過程已由計算機控制，勞動生產(chǎn)率高，如丹麥酒精公司酵母廠平均每人每年生產(chǎn)200t壓榨酵母。面包酵母產(chǎn)量較大的有荷蘭吉斯特公司，年產(chǎn)量為200kt，其中一半加工成快速活性干酵母出口;法國勒沙夫公司為150kt;美國環(huán)球食品公司為120kt。

產(chǎn)品種類 　酵母產(chǎn)品有幾種分類方法。以人類食用和作動物飼料的不同目的可分成食用酵母和飼料酵母。食用酵母中又分成面包酵母、食品酵母和藥用酵母等。

面包酵母 　又分壓榨酵母、活性干酵母和快速活性干酵母。

①壓榨酵母：采用釀酒酵母生產(chǎn)的含水分70～73%的塊狀產(chǎn)品。呈淡黃色，具有緊密的結(jié)構(gòu)且易粉碎，有強的發(fā)面能力。在4℃可保藏1個月左右，在0℃能保藏2～3個月。產(chǎn)品最初是用板框壓濾機將離心后的酵母乳壓榨脫水得到的，因而被稱為壓榨酵母，俗稱鮮酵母。發(fā)面時，其用量為面粉量的1～2%，發(fā)面溫度為28～30℃，發(fā)面時間隨酵母用量、發(fā)面溫度和面團含糖量等因素而異，一般為1～3小時。

②活性干酵母:采用釀酒酵母生產(chǎn)的含水分8%左右、顆粒狀、具有發(fā)面能力的干酵母產(chǎn)品。采用具有耐干燥能力、發(fā)酵力穩(wěn)定的醇母經(jīng)培養(yǎng)得到鮮酵母，再經(jīng)擠壓成型和干燥而制成。發(fā)酵效果與壓榨酵母相近。產(chǎn)品用真空或充惰性氣體(如氮氣或二氧化碳)的鋁箔袋或金屬罐包裝，貨架壽命為半年到1年。與壓榨酵母相比，它具有保藏期長，不需低溫保藏，運輸和使用方便等優(yōu)點。

③快速活性干酵母：一種新型的具有快速高效發(fā)酵力的細(xì)小顆粒狀(直徑小于1mm)產(chǎn)品。水分含量為4～6%。它是在活性干酵母的基礎(chǔ)上，采用遺傳工程技術(shù)獲得高度耐干燥的釀酒酵母菌株，經(jīng)特殊的營養(yǎng)配比和嚴(yán)格的增殖培養(yǎng)條件以及采用流化床干燥設(shè)備干燥而得。與活性干酵母相同，采用真空或充惰氣體保藏，貨架壽命為1年以上。與活性干酵母相比，顆粒較小，發(fā)酵力高，使用時不需先水化而可直接與面粉混合加水制成面團發(fā)酵，在短時間內(nèi)發(fā)酵完畢即可焙烤成食品。該產(chǎn)品在本世紀(jì)70年代才在市場上出現(xiàn)，深受消費者的歡迎。

食品酵母 　不具有發(fā)酵力的繁殖能力，供人類食用的干酵母粉或顆粒狀產(chǎn)品。它可通過回收啤酒廠的酵母泥、或為了人類營養(yǎng)的要求專門培養(yǎng)并干燥而得。美國、日本及歐洲一些國家在普通的糧食制品如面包、蛋糕、餅干和烤餅中摻入 5%左右的食用酵母粉以提高食品的營養(yǎng)價值。酵母自溶物可作為肉類、果醬、湯類、乳酪、面包類食品、蔬菜及調(diào)味料的添加劑;在嬰兒食品、健康食品中作為食品營養(yǎng)強化劑。由酵母自溶浸出物制得的5′-核苷酸與味精配合可作為強化食品風(fēng)味的添加劑(見核苷酸類調(diào)味料)。從酵母中提取的濃縮轉(zhuǎn)化酶用作方蛋夾心巧克力的液化劑。從以乳清為原料生產(chǎn)的酵母中提取的乳糖酶，可用于牛奶加工以增加甜度，防止乳清濃縮液中乳糖的結(jié)晶，適應(yīng)不耐乳糖癥的消費者的需要。

藥用酵母 　制造方法和性質(zhì)與食品酵母相同。由于它含有豐富的蛋白質(zhì)、維生素和酶等生理活性物質(zhì)，醫(yī)藥上將其制成酵母片如食母生片，用于治療因不合理的飲食引起的消化不良癥。體質(zhì)衰弱的人服用后能起到一定程度的調(diào)整新陳代謝機能的作用。在酵母培養(yǎng)過程中，如添加一些特殊的元素制成含硒、鉻等微量元素的酵母，對一些疾病具有一定的療效。如含硒酵母用于治療克山病和大骨節(jié)病，并有一定防止細(xì)胞衰老的作用;含鉻酵母可用于治療糖尿病等。

飼料酵母 　通常用假絲酵母或脆壁克魯維酵母經(jīng)培養(yǎng)、干燥制成。是不具有發(fā)酵力，細(xì)胞呈死亡狀態(tài)的粉末狀或顆粒狀產(chǎn)品。它含有豐富的蛋白質(zhì)(30～40%左右)、B族維生素、氨基酸等物質(zhì)，廣泛用作動物飼料的蛋白質(zhì)補充物。它能促進動物的生長發(fā)育，縮短飼養(yǎng)期，增加肉量和蛋量，改良肉質(zhì)和提高瘦肉率，改善皮毛的光澤度，并能增強幼禽畜的抗病能力。

產(chǎn)品質(zhì)量 　面包酵母的主要質(zhì)量指標(biāo)是發(fā)酵力，即在一定時間、溫度和一定種類的面團中發(fā)酵排出的二氧化碳量(以ml數(shù)表示)。目前世界上通用的測定方法為黑達克面團法。美國、西歐國家和中國等采用此法。蘇聯(lián)采用面團發(fā)酵后增加的體積量計算酵母的發(fā)酵力。羅馬尼亞采用將面團沉入水中，計算面團浮到水面所需的時間計算酵母的發(fā)酵力。由于各酵母廠采用的測定條件如溫度、時間、酵母用量、面團種類不同，尚沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)。一般發(fā)酵力的范圍為500～1200，數(shù)值越大表明酵母的發(fā)酵力越高，產(chǎn)品質(zhì)量越好。食品酵母和藥用酵母主要以蛋白質(zhì)和 B族維生素含量為標(biāo)準(zhǔn)。飼料酵母主要以蛋白質(zhì)含量為分級標(biāo)準(zhǔn)。

生產(chǎn)方法 　利用發(fā)酵工業(yè)中常用的通風(fēng)流加培養(yǎng)法，將瓊脂斜面試管內(nèi)的純種酵母經(jīng)過數(shù)次逐級擴大增殖培養(yǎng)，再在發(fā)酵罐內(nèi)增殖培養(yǎng)后，經(jīng)過離心分離、壓榨和干燥得到酵母產(chǎn)品。下圖表示以糖蜜為原料生產(chǎn)面包酵母的流程。

①菌種：用于生產(chǎn)面包酵母的菌種為釀酒酵母。用于生產(chǎn)食品酵母和藥用酵母的菌種有釀酒酵母和葡萄汁酵母。用于生產(chǎn)飼料酵母的菌種有產(chǎn)朊假絲酵母和脆壁克魯維酵母，后者也可用于生產(chǎn)食用酵母和用于制備酵母自溶物等產(chǎn)品。

②原料：主要是甜菜糖蜜(見甜菜制糖)、甘蔗糖蜜(見甘蔗制糖)和糧食原料。甜菜糖蜜含糖量高(還原糖50%左右)，生產(chǎn)出的酵母顏色較淺。由于其含有不能被酵母利用的甜菜堿，因此酵母廢水中的生物需氧量(BOD)較高。甘蔗糖蜜的含糖量稍低于甜菜糖蜜，酵母生長時必需的生物素含量較高，灰分含量也較高。生產(chǎn)酵母時，如能采用80%甜菜糖蜜和20%甘蔗糖蜜，得到的酵母無論在質(zhì)量上還是數(shù)量上都比較好。但不論何種糖蜜都含有妨害酵母生長和繁殖、影響最終產(chǎn)品質(zhì)量的雜質(zhì)，必須經(jīng)過處理才能用于生產(chǎn)。常用的處理方法有硫酸或磷酸加熱處理澄清法。糖蜜稀釋后，加少量酸并升溫到90～100℃，在該溫度下維持0.5～1.0小時，然后加石灰乳中和至糖液的pH為5.0左右，用自然沉清法或機械分離法得到澄清的糖液供酵母生長和繁殖用。

玉米、小麥和土豆等也可作為生產(chǎn)酵母的原料。但由于酵母不能直接利用淀粉，必須用酸或酶法將淀粉水解為糖。由于淀粉水解和其他因素的影響，培養(yǎng)酵母的條件亦與糖蜜不同。此外，亞硫酸紙漿廢液、木材水解液、乳清以及酒精廢液和味精廢液等都可作為生產(chǎn)飼料酵母的原料。蘇聯(lián)等國利用正烷烴和甲醇等石油加工產(chǎn)品作為生產(chǎn)飼料酵母的原料。

為了保證酵母生長繁殖，除供應(yīng)上述的碳源外，還必需添加一定量的營養(yǎng)鹽如磷酸銨、硫酸銨、硫酸鎂、氨水和尿素等作為氮源和磷源。為了使面包酵母具有高的發(fā)酵力，添加的氮源與磷源量應(yīng)有一定的比例。此外，生物素、泛酸、肌醇和硫胺素等都是酵母生長和繁殖的基本要素，可根據(jù)產(chǎn)品的種類及所用的原料加以適量補充。

③增殖培養(yǎng):從實驗室的斜面試管純種開始，在嚴(yán)格的無菌條件下，經(jīng)三角瓶(500～5000ml)、卡氏罐(10l)、種母罐(500～10000l)等逐級擴大培養(yǎng)，使酵母細(xì)胞量成倍增加，然后將種母罐內(nèi)的酵母作為種母接入發(fā)酵罐，用通風(fēng)流加培養(yǎng)法得到酵母，稱為第一代酵母。繼續(xù)用這種酵母為種母進行培養(yǎng)得到第二代酵母。用同樣方法得到第三代酵母即為商品酵母。從三角瓶培養(yǎng)到種母罐培養(yǎng)一般采用12°Be′麥芽汁為培養(yǎng)基，30℃微量通風(fēng)培養(yǎng)12～24小時。如種母罐較大，可采用部分麥芽汁和部分糖蜜為培養(yǎng)基，30℃通風(fēng)培養(yǎng)12～14小時，培養(yǎng)結(jié)束時，用顯微鏡檢查酵母的生長情況，酵母細(xì)胞應(yīng)大小均勻，強壯，無雜菌。一般500l種母罐內(nèi)培養(yǎng)可得到鮮酵母約5kg(以壓榨酵母計)。

商品酵母的繁殖是在發(fā)酵罐 (50～200m3)內(nèi)用通風(fēng)流加培養(yǎng)法進行。將種母罐內(nèi)的酵母加入發(fā)酵罐與一定量水混合成一定濃度，在通風(fēng)條件下將糖液和營養(yǎng)鹽按比例流加，30℃培養(yǎng)12～18小時。培養(yǎng)過程中殘?zhí)橇靠刂圃?.10～0.50g/100ml，并用氫氧化鈉或碳酸鈉調(diào)節(jié)培養(yǎng)液pH為4.5±0.5范圍。通風(fēng)量隨發(fā)酵罐類型、培養(yǎng)條件及酵母種類而異，一般為1:1左右，即每分鐘通入與發(fā)酵培養(yǎng)液體積等量的空氣。培養(yǎng)過程中產(chǎn)生的泡沫用食用油或合成消泡劑消泡。培養(yǎng)結(jié)束時，酵母濃度一般為4～6%(干基計)。在理想條件下，酵母細(xì)胞可在2.5小時內(nèi)成倍增長，可將100g糖轉(zhuǎn)化為56.7g干細(xì)胞物質(zhì)。

④分離和壓榨：酵母繁殖培養(yǎng)階段結(jié)束后，用離心機將酵母從發(fā)酵液內(nèi)分離出，用水將酵母乳洗滌2～3次，除去發(fā)酵液內(nèi)酵母代謝副產(chǎn)物、雜質(zhì)和雜菌等。一般最終酵母乳內(nèi)含有18～20%酵母(以壓榨酵母計)。如酵母乳的顏色較深，可增加水洗滌次數(shù)和水量，或添加少量的酸至洗滌水中以增加洗滌效果。正常的酵母乳為乳白色或略帶米黃色。酵母乳再經(jīng)板框壓濾機或真空轉(zhuǎn)鼓過濾機脫水。脫水后的酵母成餅狀，水分含量為70～73%，加入少許食油及調(diào)整水分后，經(jīng)擠壓機擠壓成一定形狀和重量的塊狀產(chǎn)品(如50g和500g)，用蠟紙包裝成為產(chǎn)品，在0～4℃貯藏、銷售。

⑤干燥：將鮮酵母制成活性干酵母的干燥是技術(shù)要求很高的過程，要避免酵母在干燥過程中受熱而喪失發(fā)酵力。傳統(tǒng)的干燥方法是先將鮮酵母擠壓成圓柱形(2～3mm長)后，在箱式干燥機內(nèi)采用連續(xù)或間歇式干燥，熱空氣溫度不超過40℃。此法所用設(shè)備簡單，但干燥時間較長，發(fā)酵力損失較大?，F(xiàn)采用此法生產(chǎn)活性干酵母的廠家已為數(shù)不多。

國際上普遍采用流化床干燥設(shè)備用于商品活性干酵母和快速活性干酵母的生產(chǎn)，分連續(xù)和間歇式兩種。干燥過程中，酵母顆粒處于沸騰狀態(tài)。干燥初期，酵母含水分較高，進入的空氣溫度可達100～150℃，酵母脫水速度較快;干燥后期空氣溫度應(yīng)適當(dāng)降低，使酵母溫度始終維持在30～40℃之間，總的干燥時間約 1小時左右，隨干燥機的形狀、裝料量、空氣狀況等而異。在干燥前，往鮮酵母內(nèi)加入某些種類的乳化劑可以改善干醇母的再水化性能，增強酵母對熱干燥的抵抗能力，減少發(fā)酵力的損失。通常采用的乳化劑有單硬脂酸山梨糖醇酐、蔗糖酯和檸檬酸酯等，添加量為酵母干物質(zhì)量的0.5～2.0%。為防止干酵母的氧化，亦可添加少量的抗氧化劑如丁酰羥基苯甲醚等，添加量為0.1%。由于這些化合物的添加，使活性干酵母的貯藏穩(wěn)定性大為改善。

食品酵母、藥用酵母和飼料酵母的干燥較為簡單。由于這些產(chǎn)品不要求保留酵母的發(fā)酵力，可采用離心噴霧干燥法和滾筒干燥法。

用途 在食品工業(yè)中，酵母廣泛用作面包、饅頭、包子和糕點等發(fā)面食品的優(yōu)良發(fā)酵劑，制成的食品香松可口，營養(yǎng)豐富。與采用化學(xué)發(fā)酵粉和老面發(fā)酵相比，具有不需用堿中和、營養(yǎng)成分全和風(fēng)味好等優(yōu)點。酵母自溶物可作為肉類、蔬菜、果醬、湯類、肉汁、乳酪、面包類食品、海鮮和調(diào)味料等的添加劑。從酵母中提取的蛋白質(zhì)可作為奶糖的發(fā)泡劑，其效果優(yōu)于植物和動物蛋白。在酒精、啤酒、葡萄酒、白酒和黃酒等釀造過程中，酵母作為活細(xì)胞形式的中間產(chǎn)物參與發(fā)酵過程，賦予各種酒類特殊的風(fēng)味和性質(zhì)。

在醫(yī)藥工業(yè)中，酵母及其制品用于治療某些消化不良癥，并能提高和調(diào)整人體的新陳代謝機能。因此，藥用酵母的生產(chǎn)在酵母工業(yè)中占有重要的地位。

在畜牧業(yè)中，酵母廣泛用作精飼料以增加飼料中的蛋白質(zhì)含量，對提高禽畜的出肉率、產(chǎn)蛋率和產(chǎn)乳率，對肉質(zhì)的改良和毛皮質(zhì)量的提高均有明顯的效果。

此外，酵母可作為多方面的生物化學(xué)工具供進行營養(yǎng)學(xué)、酶學(xué)和分子生物學(xué)的研究。

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