酵母   yeast

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酵母(卷名：輕工)
yeast

　　以糖類、淀粉和其他工農業副產物為原料，用發酵培養法生產的微生物制品。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量為180萬噸 (以30％固形物計)。酵母菌體含有豐富的蛋白質、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物。有些酵母菌如釀酒酵母在嫌氣條件下具有將糖轉化為乙醇和二氧化碳的能力。
　　發展簡史 　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酵食品和釀酒。公元前13世紀，面包焙烤的技術從埃及傳到地中海和其他地區。1680年 A.van列文虎克用顯微鏡從一滴啤酒中發現酵母細胞，不久，人類就開始有意識地利用酵母（啤酒酵母泥）發面。酵母的重要性逐漸引起工業界的注意。
　　19世紀中期，歐洲工業革命產生了大量人口密集地區，要求工業界大規模的生產面包酵母以滿足生產面包的需要。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，采用溫和的通風培養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液中分離出來，所以產品稱為“壓榨酵母”。1876年，法國人L.巴斯德關于空氣中的氧能促進酵母繁殖理論的發表，為大規模通風培養生產酵母奠定了基礎。20世紀初期，由于酵母離心機的問世，丹麥和德國開始采用楚勞夫(Zulauf)法生產酵母，即將糖液緩慢地流入通風的發酵液內，俗稱“流加培養法”、“批式培養法”。楚勞夫法產品得率高，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20年代起，酵母生產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、煤炭和天然氣等碳氫化合物及其二次加工產品（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。
　　第一次世界大戰爆發不久，德國開始研究用現代化方法生產酵母，以解決糧食缺乏和生產成本高的問題。至此，生產的實踐和科學的發展為活性干酵母的生產提供了條件。第二次世界大戰的爆發客觀上推動了酵母生產的發展。由于壓榨酵母含水量高，易于腐敗，需要冷藏車運輸等因素，不能滿足戰時特殊環境的要求，導致活性干酵母的大規模生產。1945年，美國和歐洲一些軍事機構、工廠共生產 400多萬磅活性干酵母供戰時急需。活性干酵母除主要供應面包和糕點等焙烤行業外，已擴大到在釀酒主要是葡萄酒和其他果酒釀造中應用。由于遺傳工程和干燥技術的發展，一種新型的、高發酵力的、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和生產。
　　中國的酵母生產始于1922年。1949年以前只有上海大華利衛生食料廠和上海新亞酵素廠生產面包酵母，年產量僅為12t（以干酵母計）。50年代，中國的酵母生產有了較大的發展，建立了數十家生產廠，并形成了獨立的工業體系，80年代初，酵母生產廠已迅速增加到40多家。廣東省酵母生產居全國首位，到1988年，已建成年產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、酒精廢液等生產飼料酵母的工廠，年產量為 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也有不同程度的發展。1985年，中國酵母總產量已達11kt，其中面包酵母為5kt左右。
　　世界酵母生產正向大型化和自動化方向發展，生產過程已由計算機控制，勞動生產率高，如丹麥酒精公司酵母廠平均每人每年生產200t壓榨酵母。面包酵母產量較大的有荷蘭吉斯特公司，年產量為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;美國環球食品公司為120kt。
　　產品種類 　酵母產品有幾種分類方法。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：采用釀酒酵母生產的含水分70～73％的塊狀產品。呈淡黃色，具有緊密的結構且易粉碎，有強的發面能力。在4℃可保藏1個月左右，在0℃能保藏2～3個月。產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。發面時，其用量為面粉量的1～2％，發面溫度為28～30℃，發面時間隨酵母用量、發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:采用釀酒酵母生產的含水分8％左右、顆粒狀、具有發面能力的干酵母產品。采用具有耐干燥能力、發酵力穩定的醇母經培養得到鮮酵母，再經擠壓成型和干燥而制成。發酵效果與壓榨酵母相近。產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點。
　　③快速活性干酵母：一種新型的具有快速高效發酵力的細小顆粒狀（直徑小于1mm）產品。水分含量為4～6％。它是在活性干酵母的基礎上，采用遺傳工程技術獲得高度耐干燥的釀酒酵母菌株，經特殊的營養配比和嚴格的增殖培養條件以及采用流化床干燥設備干燥而得。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酵，在短時間內發酵完畢即可焙烤成食品。該產品在本世紀70年代才在市場上出現，深受消費者的歡迎。
　　食品酵母 　不具有發酵力的繁殖能力，供人類食用的干酵母粉或顆粒狀產品。它可通過回收啤酒廠的酵母泥、或為了人類營養的要求專門培養并干燥而得。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、蔬菜及調味料的添加劑；在嬰兒食品、健康食品中作為食品營養強化劑。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味的添加劑（見核苷酸類調味料）。從酵母中提取的濃縮轉化酶用作方蛋夾心巧克力的液化劑。從以乳清為原料生產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晶，適應不耐乳糖癥的消費者的需要。
　　藥用酵母 　制造方法和性質與食品酵母相同。由于它含有豐富的蛋白質、維生素和酶等生理活性物質，醫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。體質衰弱的人服用后能起到一定程度的調整新陳代謝機能的作用。在酵母培養過程中，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病，并有一定防止細胞衰老的作用；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培養、干燥制成。是不具有發酵力，細胞呈死亡狀態的粉末狀或顆粒狀產品。它含有豐富的蛋白質(30～40％左右)、B族維生素、氨基酸等物質，廣泛用作動物飼料的蛋白質補充物。它能促進動物的生長發育，縮短飼養期，增加肉量和蛋量，改良肉質和提高瘦肉率，改善皮毛的光澤度，并能增強幼禽畜的抗病能力。
　　產品質量 　面包酵母的主要質量指標是發酵力，即在一定時間、溫度和一定種類的面團中發酵排出的二氧化碳量（以ml數表示）。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。蘇聯采用面團發酵后增加的體積量計算酵母的發酵力。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，尚沒有統一的國際標準。一般發酵力的范圍為500～1200，數值越大表明酵母的發酵力越高，產品質量越好。食品酵母和藥用酵母主要以蛋白質和 B族維生素含量為標準。飼料酵母主要以蛋白質含量為分級標準。
　　生產方法 　利用發酵工業中常用的通風流加培養法，將瓊脂斜面試管內的純種酵母經過數次逐級擴大增殖培養，再在發酵罐內增殖培養后，經過離心分離、壓榨和干燥得到酵母產品。下圖表示以糖蜜為原料生產面包酵母的流程。
　　①菌種：用于生產面包酵母的菌種為釀酒酵母。用于生產食品酵母和藥用酵母的菌種有釀酒酵母和葡萄汁酵母。用于生產飼料酵母的菌種有產朊假絲酵母和脆壁克魯維酵母，后者也可用于生產食用酵母和用于制備酵母自溶物等產品。
　　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量上還是數量上都比較好。但不論何種糖蜜都含有妨害酵母生長和繁殖、影響最終產品質量的雜質，必須經過處理才能用于生產。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飼料酵母的原料。蘇聯等國利用正烷烴和甲醇等石油加工產品作為生產飼料酵母的原料。
　　為了保證酵母生長繁殖，除供應上述的碳源外，還必需添加一定量的營養鹽如磷酸銨、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酵力，添加的氮源與磷源量應有一定的比例。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，可根據產品的種類及所用的原料加以適量補充。
　　③增殖培養:從實驗室的斜面試管純種開始，在嚴格的無菌條件下，經三角瓶(500～5000ml)、卡氏罐(10l)、種母罐(500～10000l)等逐級擴大培養，使酵母細胞量成倍增加，然后將種母罐內的酵母作為種母接入發酵罐，用通風流加培養法得到酵母，稱為第一代酵母。繼續用這種酵母為種母進行培養得到第二代酵母。用同樣方法得到第三代酵母即為商品酵母。從三角瓶培養到種母罐培養一般采用12°Be′麥芽汁為培養基，30℃微量通風培養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基，30℃通風培養12～14小時，培養結束時，用顯微鏡檢查酵母的生長情況，酵母細胞應大小均勻，強壯，無雜菌。一般500l種母罐內培養可得到鮮酵母約5kg（以壓榨酵母計）。
　　商品酵母的繁殖是在發酵罐 (50～200m3)內用通風流加培養法進行。將種母罐內的酵母加入發酵罐與一定量水混合成一定濃度，在通風條件下將糖液和營養鹽按比例流加，30℃培養12～18小時。培養過程中殘糖量控制在0.10～0.50g/100ml，并用氫氧化鈉或碳酸鈉調節培養液pH為4.5±0.5范圍。通風量隨發酵罐類型、培養條件及酵母種類而異，一般為1:1左右，即每分鐘通入與發酵培養液體積等量的空氣。培養過程中產生的泡沫用食用油或合成消泡劑消泡。培養結束時，酵母濃度一般為4～6％（干基計）。在理想條件下，酵母細胞可在2.5小時內成倍增長，可將100g糖轉化為56.7g干細胞物質。
　　④分離和壓榨：酵母繁殖培養階段結束后，用離心機將酵母從發酵液內分離出，用水將酵母乳洗滌2～3次，除去發酵液內酵母代謝副產物、雜質和雜菌等。一般最終酵母乳內含有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。酵母乳再經板框壓濾機或真空轉鼓過濾機脫水。脫水后的酵母成餅狀，水分含量為70～73％，加入少許食油及調整水分后，經擠壓機擠壓成一定形狀和重量的塊狀產品（如50g和500g），用蠟紙包裝成為產品，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要求很高的過程，要避免酵母在干燥過程中受熱而喪失發酵力。傳統的干燥方法是先將鮮酵母擠壓成圓柱形(2～3mm長)后，在箱式干燥機內采用連續或間歇式干燥，熱空氣溫度不超過40℃。此法所用設備簡單，但干燥時間較長，發酵力損失較大。現采用此法生產活性干酵母的廠家已為數不多。
　　國際上普遍采用流化床干燥設備用于商品活性干酵母和快速活性干酵母的生產，分連續和間歇式兩種。干燥過程中，酵母顆粒處于沸騰狀態。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適當降低，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。由于這些產品不要求保留酵母的發酵力，可采用離心噴霧干燥法和滾筒干燥法。
　　用途 在食品工業中，酵母廣泛用作面包、饅頭、包子和糕點等發面食品的優良發酵劑，制成的食品香松可口，營養豐富。與采用化學發酵粉和老面發酵相比，具有不需用堿中和、營養成分全和風味好等優點。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、海鮮和調味料等的添加劑。從酵母中提取的蛋白質可作為奶糖的發泡劑，其效果優于植物和動物蛋白。在酒精、啤酒、葡萄酒、白酒和黃酒等釀造過程中，酵母作為活細胞形式的中間產物參與發酵過程，賦予各種酒類特殊的風味和性質。
　　在醫藥工業中，酵母及其制品用于治療某些消化不良癥，并能提高和調整人體的新陳代謝機能。因此，藥用酵母的生產在酵母工業中占有重要的地位。
　　在畜牧業中，酵母廣泛用作精飼料以增加飼料中的蛋白質含量，對提高禽畜的出肉率、產蛋率和產乳率，對肉質的改良和毛皮質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工具供進行營養學、酶學和分子生物學的研究。