麵包酵母

麵包酵母(Saccharomyces cerevisiae)是一種單細胞微生物，含蛋白質50%左右，胺基酸含量高，富含B族維生素，還有豐富的酶系和多種經濟價值很高的生理活性物質。

幾千年前人類就用麵包酵母發酵麵包和酒類，在現代食品工業方面，廣泛用作人類主食麵包、饅頭、包子、餅乾糕點等食品的優良發酵劑和營養劑。

基本介紹

• 中文名：麵包酵母
• 外文名：Saccharomyces cerevisiae
• 蛋白質：50%
• 水份：71%－73%
• 含糖量：16%

概述

麵包酵母在微生物分類學上屬於酵母屬、釀酒酵母種(Saccharomycescerevisiae)。酵母是一種單細胞真核微生物,細胞形態分為圓形,卵圓形,橢圓形或香腸形,大小隨菌種不同而有所差異,其中以橢圓形的較好。麵包生產中所用的酵母品種經過了專門的選育,具有良好的產氣和發酵性能。

麵包酵母的作用

麵包酵母是麵包生產過程中最重要的微生物發酵劑和生物疏鬆劑,在麵包生產中起著關鍵作用。
麵包酵母作為一種食品添加劑,它能利用麵團中的營養物質進行發酵,產生CO₂和醇類、酯類等香味成分，使麵團膨鬆、富有彈性,並賦予麵包特有的色、香、味形,提高麵團營養價值和人體營養吸收利用率等突出優點而廣泛用於麵包，糕點及其它麵點製作中。

麵包酵母發酵麵團的機理

麵包酵母加入麵團中後,在適宜的溫度下便開始生長繁殖。它首先利用麵團中的單糖和蔗糖,產生CO₂氣體和各種發酵產物。在酵母生長、發酵的同時,麵粉中的β-澱粉酶將麵粉中的澱粉轉化為麥芽糖。麥芽糖的增加，為酵母菌進一步生長、發酵提供了可利用的營養物質。酵母菌菌體本身分泌麥芽糖酶和蔗糖酶,將麥芽糖和蔗糖分解為單糖後進行利用。酵母菌利用這些糖類及其它營養物質先後進行有氧呼吸和無氧呼吸,產生CO₂、乙醇、醛酮和乳酸等物質。
生成的CO₂氣體由於被麵團中的麵筋包圍,不易跑出,留在麵團內，從而使麵團逐漸膨大。烘烤麵包時,由於麵團內的CO₂膨脹、逸散，從而使麵包充滿氣孔,形成海綿狀。發酵中產生乙醇、醛酮和乳酸等物質形成麵包良好的風味。

目前市售麵包酵母的種類

麵包酵母包括鮮酵母和活性酵母兩類，根據麵團含糖量的不同，又可分為高糖酵母、低糖酵母和無糖酵母。麵包酵母的生產是採用糖蜜為原料，將酵母菌通風發酵培養後，經過分離、洗滌、壓榨而製得的含水份71%－73%的產品為鮮酵母，鮮酵母經過造粒、乾燥值得水份7－8.5%酵母為活性乾酵母。低糖酵母發酵時，麵團一般含糖量7%左右，高糖酵母發酵時含糖量則為16%。

食品工業中採用的麵包酵母主要有4種類型:2/4鮮酵母又稱壓榨酵母,含水量70%左右，它是酵母菌種在糖蜜等培養基中經過擴大培養和繁殖、分離、壓榨而製成。鮮酵母的優點:活性較高，質量穩定,發酵力大，發酵速度快,發酵耐力強。特別是麵包風味好香味濃,並且使用方便、價格較便宜。鮮酵母的缺點:活性和發酵力比干酵稍低,活性不夠穩定,貯存條件嚴格,貯存時間短,不易長途運輸,使用前需要活化。
活性乾酵母是將鮮酵母壓榨成短細條狀或細小顆粒狀，經低溫乾燥製成乾酵母，含水量8%左右。與，壓榨酵母相比，乾酵母的優點為:運輸比鮮酵母更方便,長途運輸不需要冷藏車;活性高,活性很穩定。因此，使用量也很穩定;發酵力大於鮮酵母。發酵耐力大於鮮酵母;不需低溫貯存，可在常溫下貯存1~2a左右,不易變質。乾酵母的缺點:使用前必須用溫水活化才能恢復其活性;發酵速度較慢,發酵時間長;使用不方便，成本較高。
即發活性乾酵母利用基因工程和現代乾燥技術生產的即發活性乾酵母,能夠很好地保存其活力。含水量4%~6%,外觀為細小顆粒狀。與普通活性乾酵母相比,它的活性特別高,活性特別穩定,發酵速度快,使用時不需要用溫水活化,不需要低溫貯存。缺點是易氧化，必須充氮或真空保存。

麵包酵母的發酵性能指標

增殖率:即麵包酵母在標準YPD培養基上培養一定時間後菌體量的變化，通常用A660的變化來表示。增殖率低的麵包酵母不具有實用價值。產氣量:影響麵包的結構和疏鬆程度。延遲期;影響麵團的發酵速度,延遲期長的麵包酵母不具有實用價值。蔗糖酶活力:影響含糖麵團的發酵速度。麥芽糖酶活力:影響無糖麵團的發酵速度。耐高滲能力:影響高糖麵團的發酵速度。耐酸能力:影響酸性麵團的發酵速度。風味:影響麵包的風味和口感。

麵包酵母的菌種選育及改良

麵包酵母應具備的特點

在發酵麵團的過程中,麵包酵母處於從好氧向微好氧迅速變化的特殊生理環境,這就要求麵包酵母必須具備如下基本特性:①具有潛在很高的糖酵解酶活性;②具有快速適應底物變化的能力;③具有合適的蔗糖酶(或其它水解酶)的活性;④具有潛在很高的麥芽糖發酵速度;⑤具有合成在厭氧條件下生活所必需的酶及輔酶的能力。
此外,在適宜條件下具備較快的生長速率(快速發酵能力)、對在麵團發酵起始時所含的高蔗糖濃度具有一定的忍耐性(耐高滲能力)、以及由於酸性添加劑的使用而必須具備的廣泛pH值適應性,也都被認為是應當具有的特性。在麵包酵母的眾多特性中，發酵力性能無疑是衡量麵包酵母質量的最重要指標。酵母的發酵力只有達到一定指標，才能符合麵包生產的工藝要求。優良的麵包酵母應具有良好的發酵性能，表現在不論在無糖麵團還是高糖麵團中都具有快的發酵速度和高產氣能力;具備較高的比生長速率，較快的繁殖速度;在高糖環境中具備較短的延滯期，生長較快。
最近,在冰櫃冷藏條件下可以終止發酵代謝的生麵團冷藏製造麵包技術(Refrigerateddoughprocess)的開發受到了新的關注與以前被開發的冷凍麵團法相似。該技術工藝中將生麵團進行暫時冷藏保存，在必要的時候取出,再進行發酵和焙烤。這就要求麵包酵母菌種具有良好的低溫適應性能。
至於麵包酵母的生產指標,常以酵母在麵團中的產氣能力、耐貯藏能力、對高質量濃度的鹽和糖的抗性以及生產率來衡量(生產率就是單位底物所獲得的生物量)。此外，麵包酵母細胞絮凝能力在麵包酵母生產的後加工處理過程中有重要套用價值，良好的絮凝能力可以減少後處理回收過程中耗費的大量能源問題。

麵包酵母菌種選育

目前，與麵包酵母菌種改良有關的研究主要集中在耐高糖的機制、麥芽糖的利用、低溫適應性、蜜二糖的利用和乳糖的利用等方面。其中耐高糖機制和麥芽糖的利用與麵包酵母發酵力的關係非常密切。
麵包酵母對由麵團中的糖或鹽,或者兩者引起的高滲透壓相當敏感。麵包麵團中含有較多的糖、鹽等成分,均產生滲透壓。耐高滲透壓的酵母必耐高糖，因此根據觀察,耐高糖酵母必須具備以下3個條件之一。

①具備在胞內快速積累高含量甘油和高滲透壓環境相平衡的能力;

②具有高海藻糖含量,能夠保持細胞膜的完整性;

③當蔗糖被用作碳源時，酵母的蔗糖酶活性應當與酵母的糖利用速度相適應,能夠維持一種低滲透壓的環境。
一般來講，麵團發酵中,麥芽糖較遲於葡萄糖被利用。對於麥芽糖適應性差的麵包酵母，在麥芽糖與葡萄糖共存時先利用葡萄糖,而麥芽糖到發酵後期才被利用。而對於麥芽糖適應性好的麵包酵母,在麥芽糖和葡萄糖同時存在下可較快地利用麥芽糖,因此在無糖麵團下起發速度較快。
麵團在調製成型後,經冷凍可保持其在一段時間內不酸敗。在解凍後,麵團經醒發依然可以烘烤製成成品,這就要求麵包酵母具有良好的低溫適應性。對於麵包酵母耐低溫性能的遺傳機制還不很清楚。人們只是猜測酵母的耐低溫性能與耐滲透壓性能或許有某種聯繫。在甜菜糖蜜中含有0.5%~2.0%的棉子糖。一般麵包酵母的蔗糖酶能將棉子糖分解為果糖和蜜二糖,但因缺乏蜜二糖酶,不能將蜜二糖分解為葡萄糖和半乳糖,因此只能利用棉子糖的1/3。如果麵包酵母能利用蜜二糖,將不僅能提高單位糖蜜的酵母產量，而且能降低廢液的BOD含量。乳清中含有的主要糖類是乳糖，而麵包酵母並不能同化乳糖。能利用乳糖的只有少數幾種酵母,但它們的產氣能力並不強。使麵包酵母利用乳糖也是麵包酵母菌種改良的一個方向。
目前對麵包酵母菌種改良所採取的基本方法有:通過理化因素誘變、雜交和原生質體融合、基因工程等4種方式。
採用理化因素誘變麵包酵母時,通常選用紫外線作為誘變劑。誘變育種中存在的問題是酵母菌兩倍體細胞很穩定,不易表現出基因的改變。通常採用單倍體細胞或子襄孢子進行誘變。
雜交法是麵包酵母育種的重要方法之一，已有大量成功的例證,但同時存在許多問題。商業麵包酵母往往是多倍體、非整倍體,很難生成子褒孢子;一些麵包酵母雖然能生成子衰孢子,但孢子的接合能力差、存活率低;特別是麵包酵母的單倍體往往不再具有優良的麵包酵母發酵特性,使雜交育種難以成功。
原生質體融合法已成為麵包酵母菌種選育的主要方法。它具有以下優點:融合頻率高;受接合型或致育性的限制少;遺傳物質的傳遞更為完善。其中電誘導原生質體融合與化學誘導原生質體融合相比,又具有以下特點:可在顯微鏡下監視和觀察到融合的完整過程;電融合為一定空間、時間同步的可控制過程;電融合對細胞損傷較小;電誘導與關於膜的分子水平的認識直接相關，能較好地解釋膜融合的機制;融合頻率高。
目前利用基因工程的方法克服葡萄糖對麥芽糖利用的阻礙作用已獲得成功。荷蘭Gistbrocades公司構建得到工程菌能夠比一般的麵包酵母更快地吸收利用麥芽糖，因而發酵活力更高,適用於蔗糖含量為0~20%的麵團發酵。但基因工程麵包酵母由於存在潛在的安全性問題而受到各國政府及國際組織的密切關注。

麵包酵母的生產工藝

我們今天所熟知的麵包酵母生產工藝是在19世紀末至本世紀20年代大約50年左右的時間內正式形成的。這期間麵包酵母生產新工藝的主要有:
(1)通氣培養的廣泛套用:19世紀70年代，巴斯德效應的發現為酵母的通風培養法奠定了理論基礎,即在有氧條件下,酵母的繁殖速度加快，而酒精的產率下降。1877年，哥本哈根的BusebiusBrun提出了通風培養生產酵母的方法。1886年，採用通風培養法製造酵母的工廠在德國柏林誕生。通風的作用使酵母的質量濃度大大提高,酒精的質量濃度大大下降,使酵母工業與酒精工業分離。
(2)流加工藝:1910~1920年,丹麥和德國的科學家首先發明並完善了流加工藝。時至今日,該工藝仍然是既能最大限度地得到生物量，又能儘量少產乙醇的唯一可行的方法。在這種方法中,開始培養時，培養液中的糖的質量濃度較低,在培養過程中不斷補加濃糖液,使得在整個培養過程中培養液保持較低的糖的質量濃度。採用此方法,既可獲得較高的酵母得率,又可獲得高的酵母濃度。
(3)用糖蜜替代糧食作原料:本世紀20至30年代，廉價的廢糖蜜逐漸取代玉米、麥芽等糧食成為酵母生產的主要原料,進一步降低了酵母的生產成本。採用糖蜜做原料有3大優點:一是簡化了酵母生產工藝,取消了以糧食為原料生產工藝中複雜的原料處理過程;二是糖蜜是製糖工業中的廢品,價格比糧食低得多;三是糖蜜的營養比糧食原料的酸法水解糖豐富。在糖蜜中含有多種維生素是酵母生長所必須的，如生物素、泛酸鹽、肌醇、硫胺素等,有利於酵母生長和產品質量。
活性乾酵母的發展階段是本世紀20年代至今。20年代初,由於乾燥工藝取得了巨大進展，人們已能夠將壓榨酵母(CY)乾燥為活性乾酵母(ADY)。隨著乾燥技術的不斷完善,添加劑或保護劑的廣泛使用，活性乾酵母的產品質量不斷提高,且品種趨於多樣化。目前，酵母工業的發展已使活性乾酵母控制了銷售市場,廣泛地套用於麵包及麵點的製作中。
現在,商品麵包酵母生產的主要原料是甜菜糖蜜或甘蔗糖蜜,其發酵過程是在帶冷卻盤管和強通風裝置的發酵罐中進行的。在這種條件下，可把厭氧或好氧發酵產生的酒精的量減少到最低程度。發酵過程要求用補料,即流加的方法添加培養基,並要求適當的通風。
酵母的流加培養過程可分為3個時期，即適應期,積累期和成熟期。酵母接種後,細胞從靜止狀態到開始大量繁殖所需的一段時間為酵母的適應期，時間約0.5h至2h不等,依培養條件和種子狀態而定。對於經離心分離的冷凍後的種子,酵母細胞完全處於休眠狀態,直接進入流加培養會使適應期延長。因而在正式流加培養前對種子進行活化。這樣有利於抑制發酵初期的雜菌污染,在發酵的初期階段實現同步生長。活化好的種子進入發酵罐後可立即進入流加培養。
適應期結束後,酵母細胞即進入迅速生長繁殖的對數生長期,糖液和營養鹽連續流加,同時通入大量空氣。對數生長期開始時,由於培養液中細胞濃度較低，因而糖液和營養鹽的流加速度也較低,通風量也較小。隨著流加培養過程的進行,糖液和營養鹽的流加速度也不斷增加。至發酵中期後通風量已達最大，細胞的增加速率和糖液的流加速率也達最大。在酵母積累期的後期,營養鹽一般不再流加,酵母的增加速率可能逐漸有所減小，因而糖液的流加速率也適當地逐漸減小。
積累期結束後，需要有一個適當的酵母成熟期。在此期間內,不流加營養物質,且減少通風量。若培養液中氮源等營養物質還未利用完,而含糖量已接近零,則應在小量通風的同時,適當補充一定的糖液,使氮素耗盡並使芽孢脫落。成熟期的時間一般為0.5~2h,視細胞狀況和培養基中殘存營養物質的情況而定。
發酵液的後處理包括離心、濃縮、洗滌、壓榨或過濾。濾餅可擠壓成半固體酵母塊(含固形物30%),包裝後作為鮮酵母使用。如果生產活性乾酵母,可將壓榨酵母擠壓成細條狀,採用快速低溫乾燥。在乾燥過程中使用添加劑，以生產出穩定性極好的低水分的活性乾酵母，而且減少活性的損失。活性千酵母含固形物大約為95%。對麵包酵母培育的結果應使其色澤淺，富有生鮮氣味。菌體細胞應各自分開,大小均一。