【摘 要】 在酵母抽提物乳液的培养中，通过在甘蔗糖蜜流加糖液中添加一定比例的果葡萄糖浆来降低发酵液的渗透压，减轻高渗透压对酵母细胞生长的抑制作用，以达到高浓度培养酵母细胞的目的。通过正交试验优化发酵工艺条件，在试验中取得了酵母培养浓度高达320g/L的成果。
【关键词】 酵母抽提物；果葡萄糖浆；渗透压；酵母浓度
酵母抽提物（又称酵母味素，英文名称为Yeast extract，简称YE）是以蛋白质含量丰富的食用酵母为原料，采用生物技术，将酵母细胞内的蛋白质、核酸等进行降解后精制而成的天然调味料，主要成分为多肽、氨基酸、呈味核苷酸、B族维生素及微量元素。酵母抽提物具有纯天然、营养丰富、味道鲜美醇厚等优点，在食品工业中应用广泛。
生产酵母抽提物的主要原料是食用酵母乳液，在工业化的酵母培养生产中，最终发酵液中的酵母浓度一般只可达到180～200g/L。发酵液中的酵母浓度不能继续增高的原因主要有酵母细胞供氧不足、发酵液中局部营养不足、发酵液中抑制剂的积累、渗透压的提高与生物空间的不足等。然而，提高发酵液中酵母细胞的浓度就可提高发酵设备和分离设备的使用效率，减少废液和降低生产成本。因此，高浓度的酵母发酵培养一直是人们所追求的目标。
为了提高酵母培养时发酵液中的酵母浓度，人们通常考虑采取以下措施：提高发酵设备的供氧速率；在供氧充足的同时，增大主碳源及其他营养物的供给量；提高培养初期的菌体浓度，减少细胞的繁殖代数以抑制杂菌生长；引出部分培养液，分离菌体后进行洗涤、复活处理，以消除菌体代谢产物和累积的盐类对细胞生长的抑制作用。淀粉糖浆（果葡萄糖浆）是以淀粉类物质（玉米）为原料，经过酶解、提纯等工艺制成的糖类产品，具有含糖纯度高、杂质少、易于被酵母细胞吸收等特点。本文通过在流加糖液中添加果葡萄糖浆来降低发酵液的渗透压，减轻高渗透压对酵母细胞生长的抑制作用，增加酵母细胞对糖液的吸收来提高发酵液中的酵母浓度，在试验中取得了发酵液中的酵母浓度高达320g/L的成果。
1 材料与方法
1.1 主要仪器和材料
甘蔗糖蜜，广西迁江糖厂出品；果葡萄糖浆，东莞市东田糖业食品有限公司菌种 DBL-168，本研发中心保存；15.5升全自动发酵培养罐，上海保兴生物设备有限公司；凯氏定氮仪，丹麦APV公司；可见光分光光度计，上海雷磁科学仪器有限公司；三角瓶培养基： 蔗糖溶液：100Bx、硫酸铵：0.35%、磷酸：0.1%、pH4.0；15.5升小型发酵罐流加糖液：450Bx稀释甘蔗糖蜜∶450Bx稀释果葡萄糖浆= 1∶0.8，以上培养基采用0.1MPa、20~30min蒸汽灭菌；营养盐：硫酸镁(w)∶磷酸铵(w)∶尿素(w)= 1∶1∶6。
1.2 试验方法
1.2.1 试验流程
菌种  三角瓶15.5升发酵培养罐小型真空抽滤机
1.2.2 发酵条件的优选
针对YE培养过程中添加果葡萄糖浆发酵与甘蔗糖蜜发酵之间的差异，发酵条件的优选只选择可能受到影响的因素：糖液比例、营养盐量（营养盐对流加糖液的质量百分数）、发酵时间等，其他因素如温度、pH值及菌种则被固定不变。对应条件是温度32℃，pH4.5～5.6,菌种为DBL-168高糖菌种。以甘蔗糖蜜中添加果葡萄糖浆为原料，以YE培养工艺条件为基础，按照L9(34)正交方法进行培养试验。然后根据不同的糖液比例、发酵时间、营养盐对酵母浓度和干酵母对糖得率的影响，优选发酵工艺条件。
1.2.3 对比试验
在小型发酵罐内加入4000毫升自来水，121℃、20min间接蒸汽实消，然后加入各种基液营养盐，接入4.5%的DBL-168高糖菌种，糖液、尿素溶液、磷酸铵溶液按工艺曲线自动流加。搅拌转数为500～850rpm,pH4.5～5.6,温度32℃,通风培养13小时,每隔2小时取样测定酵母浓度、发酵液电导率、酒精和氨基态氮含量，发酵结束后取2000ml发酵醪在小型真空抽滤机上抽滤，制得固形物为30%左右的鲜酵母，测其N、P含量，计算干酵母对糖得率。其中流加糖液全部为450Bx的稀释甘蔗糖蜜。根据YE乳液培养的特点，连续进行9个批号的对比试验。
1.2.4 测定方法
酵母浓度的测定：取20毫升发酵液，在3000rpm离心机上离心分离15min，称量固形物含量，计算酵母浓度g/L。
酵母含氮量的测定：凯氏定氮法
酵母含磷量的测定：可见光分光光度计
干酵母对糖得率(%)的计算：鲜酵母增加量×0.3/可发酵性糖用量
2 结果与讨论
2.1 甘蔗糖蜜与果葡萄糖浆成分含量对比表：
表1 甘蔗糖蜜与果葡萄糖浆成分含量对比
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锤度0Bx 总糖份% 可发酵性糖% 总氮含量% 可利用氮含量%
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甘蔗糖蜜 82.2 50.2 40.3 1.39 0.43
果葡萄糖浆 81.5 64.5 64.5 0.27 0.00
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2.2 发酵条件的优选：
发酵条件优选的正交试验有关参数和结果见表2。从表2可看出，影响酵母浓度的因素从大到小依次为糖液比例>营养盐>发酵时间，最佳组合为糖液比例为1∶0.8、营养盐比例为2.80%（营养盐对流加糖液的质量百分数，下同）、发酵时间为13小时；影响干酵母对糖得率的因素从大到小为糖液比例>营养盐>发酵时间，最佳组合为糖液比例为1∶0.8，营养盐比例为2.80%，发酵时间为13小时。由正交试验结果分析可知，最佳发酵条件：糖液比例为1∶0.8、营养盐比例为2.80%、发酵时间为13小时。
表2 发酵条件优选正交试验
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试验号
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试验方案
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试验结果
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糖液比例（1∶N）
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营养盐（%）
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发酵时间（h）
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酵母浓度（g/L）
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干酵母对糖得率（%）
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1
|
0.65
|
2.50
|
11
|
245
|
68.9
|
|
2
|
0.65
|
2.80
|
13
|
285
|
72.5
|
|
3
|
0.65
|
3.10
|
15
|
250
|
66.7
|
|
4
|
0.8
|
2.50
|
13
|
310
|
77.8
|
|
5
|
0.8
|
2.80
|
15
|
320
|
80.4
|
|
6
|
0.8
|
3.10
|
11
|
305
|
75.6
|
|
7
|
1.0
|
2.50
|
15
|
265
|
69.2
|
|
8
|
1.0
|
2.80
|
11
|
290
|
72.8
|
|
9
|
1.0
|
3.10
|
13
|
295
|
73.7
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酵母浓度（g/L）
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K1
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780
|
825
|
825
|
|
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K2
|
933
|
894
|
888
|
|
|
|
K3
|
849
|
849
|
826
|
|
|
|
K1
|
260
|
275
|
275
|
|
|
|
K2
|
311
|
298
|
296
|
|
|
|
K3
|
283
|
283
|
278
|
|
|
|
R
|
51
|
23
|
21
|
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干酵母对糖得率(%)
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K1
|
206.1
|
213.9
|
215.31
|
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|
K2
|
233.79
|
225.69
|
224.01
|
|
|
|
K3
|
215.7
|
216.0
|
216.3
|
|
|
|
K1
|
68.70
|
71.30
|
71.77
|
|
|
|
K2
|
77.93
|
75.23
|
74.67
|
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|
|
K3
|
71.90
|
72.00
|
72.10
|
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|
|
R
|
9.23
|
3.93
|
2.90
|
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发酵条件优选正交试验结果：糖液比例为1∶0.8，营养盐比例为2.80%，发酵时间为13小时。
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2.3 对比试验
根据对比组和试验组各9个批次的发酵数据，制得发酵过程中发酵液的电导率对比图（图1），酵母浓度的对比图（图2），干酵母对糖得率对比图（图3）。测量发酵过程中发酵液的电导率可以间接地反映发酵液的渗透压。从图1可看出，试验组发酵液的电导率小于对比组发酵液的电导率，也即降低了发酵液的渗透压，有利于高浓度酵母细胞的培养。从图2和图3可看出，试验组的酵母浓度和干酵母对糖得率明显地高于对比组的酵母浓度和干酵母对糖得率。
图1 发酵过程中发酵液的电导率变化对比图
图2 酵母浓度的对比图
图3 干酵母对糖得率对比图
3 总结
在YE 乳液的培养中，通过在甘蔗糖蜜流加糖液中添加一定比例的果葡萄糖浆来降低发酵液的渗透压，降低高渗透压对酵母细胞生长的抑制作用，而且果葡萄糖浆中的单糖（葡萄糖和果糖）更有利于酵母细胞的吸收，提高了发酵的最终酵母浓度和干酵母对糖得率，提高了发酵设备和分离设备的效率，相对于果葡萄糖浆的成本增加，其经济效益还是不错的。
参考资料
[1]于景芝,陈尧燊.俞学峰酵母生产与应用手册[M].北京:中国轻工业出版社,2005.
[2]陈蓉,张蔚,王会民等。食品加工用酵母GB/T 20886-2007[M].北京:中国标准出版社,2007.年。
邓春明（1969－）， 男， 广东人，发酵工程师，从事工作为高活性干酵母的技术工作。
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