酵母菌作為一種單細(xì)胞微生物，屬于大自然中的天然發(fā)酵劑，其菌體內(nèi)含有蛋白質(zhì)、碳水化合物、多糖、氨基酸、核酸、維生素和微量礦物質(zhì)等成分，其中，蛋白質(zhì)含量遠(yuǎn)高于肉、蛋和大豆等食物，主要成分為菌體蛋白和酵母代謝產(chǎn)物。

酵母中蛋白質(zhì)含量占其干重的35%~60%，水分和脂肪含量分別為2.00%和2.66%，是天然優(yōu)質(zhì)完全蛋白。因無(wú)過(guò)敏原、無(wú)異味、低脂質(zhì)、高營(yíng)養(yǎng)且含有所有必需氨基酸，我國(guó)于2023年被列為新資源食品。其實(shí)，早在1997年，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）就授權(quán)了在特定條件下安全使用酵母蛋白用作食品添加劑。酵母蛋白的生產(chǎn)不受農(nóng)業(yè)技術(shù)及各類環(huán)境因子的限制且環(huán)保、可持續(xù)，較動(dòng)植物蛋白質(zhì)更容易獲得。

酵母蛋白的獲取

鑒于菌株選擇、培養(yǎng)條件以及提取技術(shù)的不同，其酵母蛋白的含量可能存在較大差異。其中，育種技術(shù)作為提高酵母蛋白產(chǎn)量的關(guān)鍵方法之一，可以對(duì)菌株進(jìn)行基因改良并篩選高蛋白酵母菌株；利用發(fā)酵罐進(jìn)行大規(guī)模和高密度培養(yǎng)及發(fā)酵工藝控制，可以實(shí)現(xiàn)高蛋白含量的酵母蛋白生產(chǎn)；通過(guò)包含酵母細(xì)胞破碎、蛋白溶解、純化和濃縮等步驟，可以獲取高純度的酵母蛋白。

1、利用育種技術(shù)提高酵母蛋白含量的研究進(jìn)展

誘變育種是提升酵母蛋白含量的核心手段，包括物理和化學(xué)誘變，化學(xué)誘變劑如甲磺酸乙酯或溴化乙錠具有毒 性，可能會(huì)給使用者帶來(lái)潛在的永 久性危險(xiǎn)；相比之下，物理誘變不會(huì)對(duì)使用者造成危害，包括紫外線誘變（UV）、重離子誘變以及大氣和室溫等離子體（ARTP）誘變等技術(shù)。研究表明，紫外線（UV）誘變可使 M和N2 菌株蛋白含量提升至12.93%；利用80 MeV/u 重離子12C6+輻射對(duì)酵母NJ3236 菌株進(jìn)行誘變，蛋白含量提高10.08%；大氣室溫等離子體技術(shù)可通過(guò)誘導(dǎo) DNA 損傷，使 SWCor-1 菌株蛋白產(chǎn)量提升 25.48%。

2、利用發(fā)酵技術(shù)提高酵母蛋白含量的研究

發(fā)酵技術(shù)作為一種常用生物工藝，可以調(diào)控發(fā)酵工藝、發(fā)酵方式和發(fā)酵底物，被認(rèn)為是一種提高酵母蛋白含量的有效手段。在利用發(fā)酵工藝的過(guò)程中，精準(zhǔn)調(diào)控溫度、pH 和氧氣供應(yīng)等參數(shù)對(duì)于促進(jìn)酵母菌生長(zhǎng)和代謝具有重要影響。此外，發(fā)酵過(guò)程中的時(shí)間控制也是關(guān)鍵所在，適當(dāng)延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間有助于延長(zhǎng)酵母菌的生長(zhǎng)周期，從而進(jìn)一步促進(jìn)酵母蛋白合成。

發(fā)酵方式分為固態(tài)發(fā)酵、半固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵。通過(guò)液態(tài)發(fā)酵，酵母菌可以發(fā)揮最大的生產(chǎn)潛力，是目前生產(chǎn)酵母蛋白的主流方式。利用可生物降解的工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品為碳源，使用各種工農(nóng)業(yè)廢料作為酵母蛋白的生產(chǎn)基質(zhì)不僅能夠促進(jìn)這些行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)并減輕大氣污染。通過(guò)添加合適的輔助營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行優(yōu)化，可以為酵母菌提供合成蛋白所需的營(yíng)養(yǎng)元素，從而提高酵母蛋白的產(chǎn)量和質(zhì)量。

3、利用提取工藝提高酵母蛋白收率的研究進(jìn)展

選育的高蛋白菌株發(fā)酵后會(huì)形成酵母乳液，經(jīng)過(guò)加工技術(shù)，細(xì)胞裂解、蛋白質(zhì)提取和純化等步驟即可提高蛋白質(zhì)得率，獲得純度更高的蛋白質(zhì)。破壞酵母細(xì)胞壁是釋放酵母蛋白的關(guān)鍵，主要包括機(jī)械法、物理法、化學(xué)法和酶法。

第一，一些常用的機(jī)械破碎法包括珠磨、加壓均質(zhì)和超聲波等，其中珠磨法是最簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)的機(jī)械破碎方法之一。第二，高壓均質(zhì)法利用高壓迫使細(xì)胞通過(guò)狹窄的間隙或閥門(mén)，促使細(xì)胞破裂。第三，超聲波處理利用高頻聲波產(chǎn)生局部剪切應(yīng)力，通過(guò)聲空化的過(guò)程破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜。雖然機(jī)械破碎技術(shù)操作簡(jiǎn)單、成本低且可擴(kuò)展，但這些方法是非選擇性的，同時(shí)可能損害蛋白質(zhì)活性并形成細(xì)胞碎片形成。

化學(xué)方法則是通過(guò)添加多種化合物來(lái)改變細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的通透性。酶解法是通過(guò)添加多種外加酶來(lái)破壞外膜。化學(xué)方法和酶解法可能會(huì)影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、活性和下游應(yīng)用。

酵母蛋白的改性

酵母蛋白具有良好的功能特性，如溶解性、乳化性、起泡性、凝膠性、流變性、熱穩(wěn)定性以及持水、持油性等。其中，溶解性是蛋白質(zhì)功能的直接體現(xiàn)，為其他性質(zhì)奠定了基礎(chǔ)，但蛋白質(zhì)的乳化性、起泡性、流變性以及凝膠性等均會(huì)隨溶解性的升高而升高。改性前的酵母蛋白的表面疏水性可達(dá)520. 56，可充當(dāng)載體材料和創(chuàng)新乳化劑；但由于α-螺旋含量高，凝膠特性有待提升，可溶性蛋白含量?jī)H為4.36%。通過(guò)改性技術(shù)改善其結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響其功能特性，可擴(kuò)大酵母蛋白在食品領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

1、 物理改性

蛋白質(zhì)的物理改性是指采用熱、電、射線、高壓、微射流、超聲波、等離子體、擠壓等方法，使分子間聚集或解聚以改善功能性質(zhì)，但一般不涉及一級(jí)結(jié)構(gòu)。與化學(xué)、生物改性相比，物理改性更安全且不額外添加物質(zhì)。具體改性方法包括熱處理（常規(guī)熱處理、歐姆加熱、微波、射頻、紅外線照射等）和非熱處理（超聲波、等離子體、空化射流均質(zhì)、擠壓等）。目前，已報(bào)道的酵母蛋白改性手段為熱處理、超聲波和高水分?jǐn)D壓。

① 熱處理是最常見(jiàn)的改性方法，通過(guò)溫度和時(shí)間調(diào)控蛋白質(zhì)構(gòu)象。研究表明，80℃下對(duì)酵母蛋白干熱處理 4天，可使發(fā)泡體積提升218%（達(dá)497.3 mL），泡沫穩(wěn)定時(shí)間延長(zhǎng)161%（至86 分鐘）。適度加熱能展開(kāi)蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)，暴露疏水基團(tuán)，提升溶解度和乳化性；但過(guò)度加熱會(huì)導(dǎo)致疏水基團(tuán)聚集，降低溶解性，因此需精準(zhǔn)控制參數(shù)。

② 超聲波技術(shù)利用熱效應(yīng)、空化和機(jī)械作用改變蛋白質(zhì)二級(jí)與三級(jí)結(jié)構(gòu)，顯著改善溶解性、乳化穩(wěn)定性等功能。研究顯示，200-650 W 的超聲功率配合 pH 調(diào)節(jié)，可使酵母蛋白溶解度提升4%，乳化活性最高達(dá) 62.95 m2/g，發(fā)泡性提升至170%。但過(guò)高功率或過(guò)長(zhǎng)處理時(shí)間可能破壞功能，需通過(guò)冰水浴等輔助手段優(yōu)化。

③ 高水分?jǐn)D壓技術(shù)通過(guò)高溫高壓重塑蛋白質(zhì)分子排列，賦予人造肉類纖維結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)表明，添加魔芋葡甘露聚糖（KGM）后擠壓，可增強(qiáng)人造肉熱穩(wěn)定性，但溶解度因形成不溶性聚集體而降至10%以下，提示需平衡纖維化與溶解性矛盾。該技術(shù)為植物蛋白替代動(dòng)物肉提供了新路徑，但需進(jìn)一步優(yōu)化工藝以提升綜合性能。

2、化學(xué)改性

近年來(lái)，研究者通過(guò)多種化學(xué)修飾手段顯著改善了蛋白質(zhì)的功能特性，主要包括 pH 偏移處理、多酚相互作用和糖基化修飾三大方向。

① pH偏移處理。pH偏移處理可提升蛋白溶解度，通過(guò)調(diào)整溶液 pH 值至極端酸堿，可增加蛋白間靜電斥力，導(dǎo)致部分去折疊；隨后調(diào)至中性，可重新折疊形成更靈活的結(jié)構(gòu)，改變蛋白功能。實(shí)驗(yàn)表明，由于pH 變化引起的蛋白質(zhì)構(gòu)象展開(kāi)和活性基團(tuán)暴露，使用 1 mol·L-1 HCl 將溶液 pH 調(diào)至7.0 后，改性后的酵母蛋白可溶性蛋白含量從4.36%提升至7.79%，同時(shí)發(fā)泡性能達(dá)到165.00%，乳化活性提升至 61.69 m2·g?1。

② 多酚相互作用。多酚類物質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用分為共價(jià)相互作用和非共價(jià)相互作用。其中，非共價(jià)相互作用最為常見(jiàn)且其過(guò)程可逆，作用力涉及靜電相互作用、氫鍵、范德華力和疏水相互作用等，通過(guò)改變二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)改善蛋白質(zhì)的功能特性。在多酚相互作用領(lǐng)域，研究主要聚焦于表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（EGCG）和姜黃素兩種多酚物質(zhì)與酵母蛋白的復(fù)合效應(yīng)。當(dāng)酵母蛋白與 EGCG 按1：0.81質(zhì)量比復(fù)合時(shí)，乳化性提升5.1 m2·g?1，酵母蛋白-姜黃素復(fù)合物（1：2.72）的乳化性增幅達(dá)9.5 m2·g?1。而當(dāng)酵母蛋白-EGCG-姜黃素按質(zhì)量比為1：0.81：2.72形成復(fù)合物時(shí)，其乳化穩(wěn)定性指數(shù)顯著提升至 87.7%，同時(shí)起泡性從 12.5%增至17.5%，泡沫穩(wěn)定性由70%提高至81%。

③ 糖基化。糖基化修飾作為美拉德反應(yīng)的初始階段，通過(guò)共價(jià)結(jié)合糖分子實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)功能改良。研究表明，糖分子引入的親水基團(tuán)能增強(qiáng)蛋白質(zhì)在油水界面的吸附能力，經(jīng)糖基化處理的酵母蛋白乳化活性指數(shù)（EAI）從67.17%提升至78.34%，乳化穩(wěn)定性指數(shù)（ESI）由 48.49%增至 63.31%。不過(guò)，該過(guò)程也導(dǎo)致疏水基團(tuán)暴露，使溶解性從 95.14%略微下降至 90.58%，所以修飾過(guò)程中要注意功能特性改善與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性間的平衡關(guān)系。

3、生物改性

蛋白質(zhì)的生物改性主要采用酶法，酶法通過(guò)催化降解或交聯(lián)蛋白質(zhì)改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改善其功能特性如溶解度、乳化性和發(fā)泡性，不引入化學(xué)成分，符合“清潔標(biāo)簽”理念。研究發(fā)現(xiàn)，使用0. 2% 木瓜蛋白酶進(jìn)行改性發(fā)現(xiàn)，泡沫體積可達(dá)462.4 mL，較未改性酵母蛋白的發(fā)泡性提高了1. 9倍；泡沫穩(wěn)定時(shí)間為46 min，僅比改性前提高31%；推測(cè)是由于酶將分子量較大的蛋白質(zhì)水解為分子量較小的多肽鏈，但并未形成促進(jìn)和穩(wěn)定泡沫結(jié)構(gòu)且大小分子量共存的多肽系統(tǒng)。

4、復(fù)合改性

單一條件改性處理很難達(dá)到理想程度，因此需要進(jìn)行復(fù)合改性。目前用于酵母蛋白的復(fù)合改性方法主要是物理和化學(xué)復(fù)合改性。如使用超聲輔助pH偏移對(duì)酵母蛋白進(jìn)行改性以探究其溶解度的變化，在超聲功率 390 W、超聲時(shí)間 30 min 進(jìn)行 pH 偏移發(fā)現(xiàn)，酵母蛋白在 pH值 3~11范圍內(nèi)保持較高的溶解度且最高達(dá)76%左右、發(fā)泡性（foaming ability，F(xiàn)A）為187. 00%、泡沫穩(wěn)定性（foamingstability，F(xiàn)S）為95.18%、乳化活性（emulsifying activity，EA）為48.73 m2·g-1、表面疏水性（H0）最高達(dá)到451.70。選用Ca(OH)2熱水解酵母蛋白發(fā)現(xiàn)，Ca(OH)2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5% 時(shí)，改性酵母蛋白的泡沫體積最大，為1120.3 mL，泡沫穩(wěn)定時(shí)間為10.1 h，發(fā)泡性、泡沫穩(wěn)定性分別較改性前提高5.9、17.4倍。

酵母蛋白在食品工業(yè)中的應(yīng)用

近年來(lái)，隨著食品科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，酵母蛋白作為一種新型食品原料受到了越來(lái)越多的關(guān)注。與大豆、乳清等動(dòng)植物蛋白相比，由酵母蛋白制成的產(chǎn)品相對(duì)較少，故而酵母蛋白產(chǎn)品在食品工業(yè)中仍有很大的市場(chǎng)潛力。研究表明，不同酵母蛋白的嘌呤含量差異較大，在食品中添加酵母蛋白時(shí)，應(yīng)根據(jù)食品的指標(biāo)要求選定不同嘌呤含量的酵母蛋白。此外，酵母蛋白在食品調(diào)味和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充領(lǐng)域也具有重要的應(yīng)用地位，可用作調(diào)味劑、蛋白質(zhì)補(bǔ)充劑、肉類補(bǔ)充劑和葡萄酒澄清劑。

有研究以酵母蛋白為原料制作了一款供運(yùn)動(dòng)和保健人群食用的蛋白棒產(chǎn)品，該產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量高達(dá) 82.4%，并且通過(guò)對(duì)其進(jìn)行感官分析，確定該產(chǎn)品具有很好的咀嚼感，甜度適中，能夠?yàn)槿梭w提供較高的營(yíng)養(yǎng)。

鑒于特殊的發(fā)酵味道，酵母蛋白也可以被用作天然調(diào)味劑，以增強(qiáng)或改變食品的口感和風(fēng)味。將酵母蛋白添加到雞胸肉中，出品率高達(dá)110%，并且發(fā)現(xiàn)用酵母蛋白替代香精可以改良肉制品的風(fēng)味，提高其出品率和口感。但是，過(guò)量使用酵母蛋白可能會(huì)掩蓋或改變食品原有的風(fēng)味，因此對(duì)于特殊口味的調(diào)節(jié)需要對(duì)酵母蛋白進(jìn)行更精細(xì)的配比和處理。

酵母蛋白中含有所有人體所必需的氨基酸，有助于提高各種食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，特別是在素食產(chǎn)品和運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)品中的應(yīng)用正在日益增多。有研究利用酵母制備了蛋白素肉，經(jīng)過(guò)感官評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)添加適量酵母蛋白能使肉的香味更加濃郁，咀嚼性和彈性相比于未添加酵母蛋白的產(chǎn)品有更顯著的提升。

作為一種功能性食品添加劑，酵母蛋白可在果汁和啤酒等飲料的生產(chǎn)過(guò)程中被用作澄清劑，幫助去除懸浮顆粒，提高飲料的透明度和口感。酵母蛋白也可以通過(guò)與酚類化合物相互作用，降低飲料中酚類物質(zhì)的濃度，從而提高飲料的澄清度。研究表明，經(jīng)酵母蛋白處理的葡萄酒相較于那些經(jīng)礦物、動(dòng)植物來(lái)源的澄清劑處理的葡萄酒在亮度、顏色和澄清度方面均性能更佳，所以酵母蛋白是精煉葡萄酒澄清劑的一種很有前途的替代品。

參考資料：

[1]韓朝瑋,朱緒春,周麟依,彭寧,趙焱,安寧,劉紅芝.改性技術(shù)對(duì)酵母蛋白功能特性與結(jié)構(gòu)的影響研究進(jìn)展[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2025,39(2):360-368

[2]侯文義,李相前.酵母蛋白新食品原料研究進(jìn)展及應(yīng)用展望[J].工業(yè)微生物,2024,54(4):51-56

作者簡(jiǎn)介：

小泥沙，食品科技工作者，食品科學(xué)碩士，現(xiàn)就職于國(guó)內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事?tīng)I(yíng)養(yǎng)食品的開(kāi)發(fā)與研究。