釀酒酵母相關(guān)營養(yǎng)功能成分的研究及應(yīng)用進展

趙 欠，王巧碧，周才瓊

（西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶400715）

釀酒酵母相關(guān)營養(yǎng)功能成分的研究及應(yīng)用進展

趙 欠，王巧碧，周才瓊*

（西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶400715）

釀酒酵母在酒類的發(fā)酵中起到重要作用，是發(fā)酵工業(yè)的重要微生物，不僅影響到發(fā)酵酒的酒精度，還對發(fā)酵酒的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有重大影響。釀酒酵母中富含蛋白質(zhì)、核酸、維生素、多糖等營養(yǎng)功能成分，本文綜述了釀酒酵母中的營養(yǎng)功能物質(zhì)相關(guān)的研究及在飼料，食品與醫(yī)藥中的應(yīng)用，為釀酒酵母更好地應(yīng)用提供思路。

釀酒酵母；營養(yǎng)功能成分；應(yīng)用

釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）屬酵母屬，是酵母屬中的釀酒酵母種。釀酒酵母是酵母菌中最重要、應(yīng)用最廣泛的一類，在發(fā)酵、功能性營養(yǎng)源和生物領(lǐng)域等有重要作用。釀酒酵母為球形或卵圓形，直徑5～10 μm，無真菌絲，細胞通過重復(fù)出芽繁殖，有些細胞發(fā)育為子囊，含1～4個子囊孢子的子囊菌。釀酒酵母菌體中富含β-葡聚糖和甘露寡糖等活性多糖、蛋白質(zhì)、谷胱甘肽等活性小肽、核酸、氨基酸、維生素等營養(yǎng)功能成分，這些營養(yǎng)物質(zhì)被不斷地研究開發(fā)并應(yīng)用于醫(yī)藥、功能食品和飼料等多個行業(yè)。本文旨在介紹釀酒酵母中的相關(guān)營養(yǎng)物質(zhì)及其應(yīng)用，為釀酒酵母的深入研究和更廣泛的應(yīng)用提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 釀酒酵母相關(guān)功能物質(zhì)研究

釀酒酵母菌含豐富的蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)、多糖和許多生物活性物質(zhì)，有許多完整的酶系，并含有2.5%～10%的核糖核酸（ribose nucleic acid，RNA）。這些營養(yǎng)功能成分對機體的免疫、抗腫瘤、抗氧化和消化功能等有重要作用，是維持機體健康的重要成分。目前，這些功能物質(zhì)對人體、動物的作用及機制一直在不斷地研究并對其開發(fā)應(yīng)用。

1.1 釀酒酵母細胞壁中多糖及相關(guān)研究

釀酒酵母細胞壁含有豐富的β-1,3-葡聚糖和甘露寡糖（mannan oligosaccharide，MOS），其含量可達到細胞壁干質(zhì)量的95%左右，兩者在促進機體生長、提高免疫、增強非特異性免疫等諸多方面發(fā)揮重要的作用。

β-葡聚糖是通過β-1,3/1,6糖苷鍵的方式結(jié)合形成的一種結(jié)構(gòu)多糖，位于酵母細胞壁的內(nèi)層，占細胞壁干質(zhì)量的30%～60%。β-葡聚糖在食品工業(yè)得到廣泛應(yīng)用，并具有刺激免疫、降低血膽固醇、抗腫瘤和預(yù)防炭疽熱等顯著醫(yī)學(xué)功效[1-2]；此外，β-葡聚糖在增強溶菌酶活性、補體活性和殺菌活性方面均具有顯著的作用[3-4]。TORELLO C O等[5-6]的研究結(jié)果表明，口服β-1,3-D-葡聚糖可促進釋放生物活性的細胞因子，從而產(chǎn)生骨髓免疫活性和增強荷瘤小鼠的抵抗力。在β-葡聚糖功能作用的基礎(chǔ)上，對其組分性狀進行改良和對其進行降解，可改善物化性質(zhì)和生物活性，增強及拓深β-葡聚糖的應(yīng)用范圍。白楠等[7]的研究結(jié)果表明，一定濃度的羧甲基葡聚糖和磺乙基葡聚糖均比未衍生葡聚糖具有更強的免疫促進作用。QIAN Z H等[8]采用非專一性α-淀粉酶降解可得到水溶性β-1,3-寡聚糖，使其更易被生產(chǎn)應(yīng)用。

MOS主要由釀酒酵母細胞壁中的甘露聚糖酶解而來，是由幾個甘露糖分子或甘露糖與葡聚糖通過α-1,2或β-1,3和α-l,6糖苷鍵組成的寡聚糖，位于細胞壁的外層；在MOS研究中，華朱鳴[9]在高脂糧中添加0.5%的MOS能顯著降低小鼠血漿和消化道系統(tǒng)組織的自由基水平，提高總抗氧化能力。一般認(rèn)為MOS具有阻止腸道病原菌定植、促進生長、抗氧化、刺激免疫系統(tǒng)和增強非特異性免疫的功能。

1.2 釀酒酵母中小肽及相關(guān)研究

酵母細胞原生質(zhì)中含豐富的小肽特別是谷胱甘肽（glutathione，GSH），可直接快速地被動物吸收利用，且耗能低，載體不易飽和。小肽能完整通過腸黏膜細胞從而促進腸粘膜組織的發(fā)育，可加速蛋白質(zhì)的合成，減少進入大腸的未消化蛋白質(zhì)數(shù)量，對腸道其保護作用；可協(xié)助礦物質(zhì)元素吸收和在體內(nèi)的儲存。CMZAT V F等[10]在小鼠受訓(xùn)前補充小肽Ala-Gln，能提高小鼠肌肉和組織中的GSH含量并且提高細胞的抗氧化性。

GSH是延緩衰老和提高免疫力等功能性食品的基料，在醫(yī)藥、食品及美容等行業(yè)有很大的應(yīng)用潛力[11]。外源GSH會促進膽汁代謝與肝臟中的有機磷結(jié)合，加快有機磷的排泄，降低并發(fā)癥的發(fā)生[12]?？紤]釀酒酵母GSH合成特性，大量研究表明，通過改變發(fā)酵條件可以增進其GSH合成，郝淼聞等[13]通過發(fā)酵中添加半胱氨酸，增強菌體合成GSH能力，以提升釀酒酵母功能價值；方聰明等[14]在研究GSH合成關(guān)鍵酶γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶的酶活特征的基礎(chǔ)上，對補料分批發(fā)酵中pH控制和溫度進行實驗優(yōu)化，以提高釀酒酵母發(fā)酵中GSH的產(chǎn)量；陳加利[15]利用聚合酶鏈反應(yīng)（polymerase chain reaction，PCR）技術(shù)和基因重組技術(shù)得到重組菌并用分段催化法得到的GSH比原始菌高84.70%。

1.3 釀酒酵母中核酸及相關(guān)研究

釀酒酵母富含核酸，其中約95%為RNA，占細胞干質(zhì)量的7%～10%。核酸能通過抗氧化、減少DNA損傷，促進細胞更新代謝，影響內(nèi)分泌-免疫網(wǎng)絡(luò)，減輕與老化有關(guān)的腦形態(tài)病理變化與記憶的損傷等機制延緩衰老。陳玉松[16]研究發(fā)現(xiàn)釀酒酵母中的RNA具有增強免疫作用。MC NAUGHTON L等[17]調(diào)查核苷酸補充對短期高強度鍛煉的人的免疫和代謝反應(yīng)，結(jié)果補充核酸飲食組免疫球蛋白A（immunoglobulin A，IgA）較對照組明顯升高。在釀酒酵母核酸合成為目標(biāo)研究中，陳小春[18]報道釀酒酵母菌株TKZZY-06有強的發(fā)酵核酸的能力，該菌株性能穩(wěn)定且菌體RNA含量達到菌體干質(zhì)量17.5%。核酸適體能特異結(jié)合蛋白質(zhì)或其他小分子物質(zhì)的寡聚核苷酸片段，對可結(jié)合的配體有嚴(yán)格的識別能力和高度的親和力。在利用核酸的性質(zhì)作為檢測方面，凌紹明等[19]利用核酸適體修飾納米金共振散射光譜探針快速檢測痕量Pb2+，檢出限為0.03 nmol/L。

核苷酸是體內(nèi)合成核酸的前體物質(zhì)，具有促進攝食、調(diào)節(jié)生長、保護肝臟、促進腸道生長和發(fā)育、調(diào)節(jié)腸道微生物菌群以及提高免疫和抗應(yīng)激能力的功能。有報道在嬰兒飲食中添加核苷酸，有利于優(yōu)化嬰兒腸道微生態(tài)區(qū)系的組成[20-21]。

1.4 釀酒酵母中其他營養(yǎng)功能成分

釀酒酵母中含超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD），SOD可催化超氧陰離子的歧化反應(yīng)，消除超氧陰離子的毒性，對機體具有保護作用。王克文[22]利用梯度溶氧方法定向地誘導(dǎo)細胞產(chǎn)生SOD，使天然酵母SOD含量明顯提高。此外，釀酒酵母菌體中還含有海藻糖、維生素、礦物質(zhì)和三磷酸腺苷等營養(yǎng)和功能成分，這些成分也在不斷地進行研究利用中。

2 釀酒酵母中相關(guān)營養(yǎng)功能物質(zhì)的應(yīng)用

隨著釀酒酵母的功能作用不斷地被研究，這些物質(zhì)也不斷地被開發(fā)應(yīng)用到各行各業(yè)。釀酒酵母菌體含有多種營養(yǎng)功能成分以及可作為有益菌的菌體，使其可作為動物飼料或動物飼料添加劑，這些應(yīng)用在飼料行業(yè)也在不斷地開發(fā)利用；釀酒酵母作為食品添加劑或保健食品在食品工業(yè)應(yīng)用廣泛，作為藥物在醫(yī)藥上也有應(yīng)用。

2.1 在飼料行業(yè)的應(yīng)用

各主要功能成分的作用及應(yīng)用于動物飼料后對動物生長與健康的影響見表1。

釀酒酵母作為益生菌的一種，對機體功能性調(diào)控的作用顯著?；钚远嗵恰⒑塑账峋哂忻庖吆头翘禺愋悦庖吖δ?，小肽可促進氨基酸吸收和蛋白質(zhì)利用，一般單胃動物以氨基酸形式吸收利用蛋白質(zhì)，而反芻動物以小肽形式吸收利用蛋白質(zhì)。維生素在機體生長發(fā)育、代謝過程中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用，SOD具有強的抗氧化作用等。因此，釀酒酵母菌體及其營養(yǎng)功能物質(zhì)在飼料工業(yè)應(yīng)用廣泛。

2.2 在食品工業(yè)中的應(yīng)用

釀酒酵母中的相關(guān)營養(yǎng)功能物質(zhì)作為營養(yǎng)或功能成分對人體健康有重要作用。β-葡聚糖作為活性多糖，可作為增稠劑、膳食纖維、脂肪替代品應(yīng)用于食品改良和加工中，也可作為功能性成分應(yīng)用到功能性食品開發(fā)中，INGLETT G E[40]從燕麥面粉和麩皮中提取出一種由β-葡聚糖和淀粉糊精組成的，具有降低血清膽固醇的脂肪替代品。將一定量的β-葡聚糖添加到豬肉糜中可使其感官質(zhì)量較好，多汁且富有彈性，具有良好風(fēng)味[41]?？扇苄驭?葡聚糖在不斷研究以期更好地在食品行業(yè)廣泛應(yīng)用。GSH現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于食品加工各領(lǐng)域，可作為風(fēng)味物質(zhì)、保鮮劑、抗氧化劑、營養(yǎng)強化劑、保健品等。谷胱甘肽可有效降低面團的強度，較大范圍地控制面團的黏度，有效地縮短面制品的干燥時間[42]。秦久福等[43]研究表明GSH可顯著提高啤酒抗風(fēng)味老化能力。

2.3 在醫(yī)藥中的應(yīng)用

釀酒酵母中的活性多糖、肽類、核酸成分等由其自身的功能作用在醫(yī)藥方面應(yīng)用較多。β-葡聚糖作為一種免疫調(diào)節(jié)劑，具有正向免疫刺激作用和抗腫瘤活性。田潔[44]研究了β-葡聚糖對髓源性抑制細胞的作用，為腫瘤的臨床免疫治療挖掘了新的治療靶點和治療策略。GSH在哺乳動物細胞中具有解毒和抗氧化等生物學(xué)活性，在細胞增殖、氨基酸轉(zhuǎn)運、蛋白質(zhì)和DNA合成中起著重要作用，同時還維持著細胞內(nèi)氧化還原反應(yīng)的正常進行[45]。在藥理學(xué)上，小肽轉(zhuǎn)運載體作為一種有效的藥物運輸途徑，為藥物設(shè)計，藥物運輸和藥物動力學(xué)提供了新的思路。有研究發(fā)現(xiàn)核苷類藥物，氟尿苷、吉西他濱等一些氨基酸酯類前體藥物是小肽轉(zhuǎn)運體PEPTl的底物，它們在Caco-2細胞上的滲透率比相應(yīng)母藥有很大程度的提高[46-48]。

2.4 在其他方面的應(yīng)用

釀酒酵母相關(guān)的營養(yǎng)功能成分在化妝美容、植物生長等方面也有應(yīng)用。KANG S M等[49]的研究結(jié)果表明，釀酒酵母可顯著提高黃瓜的生長。β-葡聚糖在化妝品中可具有抗衰老、祛皺、修復(fù)疤痕、抗敏消炎等多種功效；GSH也因其強的抗氧化作用廣泛應(yīng)用于化妝美容行業(yè)。

3 結(jié)語與展望

釀酒酵母作為一類真菌，在發(fā)酵食品中應(yīng)用廣泛；作為真核生物的模式生物，在生物領(lǐng)域也有重要作用。釀酒酵母菌體培養(yǎng)技術(shù)現(xiàn)已成熟，但相關(guān)的營養(yǎng)功能物質(zhì)利用率不高，生產(chǎn)、提取純化技術(shù)也有待進一步改善，且相關(guān)產(chǎn)品市場價格較高；釀酒酵母菌體中其他的一些營養(yǎng)功能物質(zhì)研究成果還不太成熟。隨著相關(guān)營養(yǎng)功能物質(zhì)應(yīng)用范圍及用量越來越大，需加大對釀酒酵母及相關(guān)的營養(yǎng)功能成分的研究及提高產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)；通過優(yōu)化發(fā)酵條件以及改善現(xiàn)代高效分離技術(shù)，從釀酒酵母中開發(fā)出廉價，高效，安全的營養(yǎng)功能物質(zhì)并應(yīng)用于食品與健康產(chǎn)業(yè)以及醫(yī)療等領(lǐng)域都有待進一步研究。

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Application research status on the nutritional and functional compositions inSaccharomyces cerevisiae

ZHAO Qian,WANG Qiaobi,ZHOU Caiqiong*
(Engineering&Technology Research Centre of Characteristic Food,College of Food Science, Southwest University,Chongqing 400716,China)

Saccharomyces cerevisiaeis an important microbe in fermentation industry and plays an important role in wine fermentation.It not only affects the ethanol content,and it also has significant effects on volatile flavor substances.Massive nutritional and functional compositions are involved inS.cerevisiae,including proteins,nucleic acids,vitamins,and polysaccharides.This paper reviewed the research about nutritional and functional compositions ofS.cerevisiaeand the application in feedstuff,food and drug,in order to provide more ideas forS.cerevisiaeapplication.

Saccharomyces cerevisiae;nutritional and functional compositions;application

Q554

A

0254-5071（2015）06-0015-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.06.004

2015-05-05

重慶市科委項目（cstc2014jcsf-nycgzhA80001）

趙欠（1991-），女，碩士研究生，研究方向食品化學(xué)與營養(yǎng)學(xué)。

*通訊作者：周才瓊（1964-），女，教授，博士，研究方向食品營養(yǎng)化學(xué)。