4.2 啤酒酵母概述
酵母营养丰富，蛋白质含量达50%，酵母多糖达25%～30%，还含有丰富的维生素和矿物质。麦汁经啤酒酵母发酵后便酿制成啤酒。啤酒生产中利用的微生物主要是纯粹培养的啤酒酵母，酵母的种类和质量将影响酵母的发酵和成品啤酒的质量。
4.2.1 啤酒酵母的形态与结构
图1-4-1 啤酒酵母细胞的结构
1—细胞壁；2—细胞膜；3—蛋白质性假晶体；4—脂肪粒；5—液泡；6—细胞核；7—油滴；8—肝糖空泡
啤酒酵母呈圆形或卵圆形，细胞大小一般为（3～7）μm×（5～10）μm。培养酵母的细胞平均直径为4～5μm，不能游动。啤酒酵母细胞的形态往往受环境影响，但在环境好转后，仍可恢复原来的形态。
啤酒酵母在麦芽汁固体培养基上，菌落呈乳白色，不透明，但有光泽，菌落表面光滑、湿润，边缘整齐。随着培养时间的延长，菌落光泽逐渐变暗。菌落一般较厚，易被接种针挑起。在液体培养基中，啤酒酵母会在液体表面产生泡沫，常因菌种悬浮在培养基中而呈浑浊状。发酵后期，上面发酵啤酒酵母悬浮在液面，形成一厚层；下面发酵啤酒酵母沉积于器底。
在显微镜下观察啤酒酵母细胞的结构（图1-4-1），主要有细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、颗粒、线粒体等。
4.2.2 啤酒废酵母的营养价值
啤酒酵母细胞含水分75%～85%，干物质占湿重的15%～25%，主要由碳、氮、氢、氧、磷和少量矿物质组成。啤酒酵母细胞内含有丰富的蛋白质、核酸、维生素、碳水化合物、类脂物质、矿物质等多种营养成分，啤酒干酵母的各组分含量见表1-4-3[5]。啤酒酵母与其他酵母营养成分的比较见表1-4-4[6]。
表1-4-3 啤酒干酵母的各组分含量
表1-4-4 啤酒酵母与其他酵母营养成分的比较
4.2.2.1 啤酒酵母中的蛋白质以及氨基酸组成
啤酒酵母中含有丰富的蛋白质，蛋白质含量占酵母干重的50%左右，并含有人体必需的8种氨基酸，已接近理想蛋白质的水平，特别是谷物蛋白中含量较少的赖氨酸含量较高，见表1-4-5。
表1-4-5 啤酒酵母蛋白质中氨基酸组成
4.2.2.2 啤酒酵母中的维生素及生理活性物质
啤酒酵母含有丰富的维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12及叶酸、泛酸等生理活性物质，尤其是B族维生素的含量非常丰富，达到酵母干重的0.7%。啤酒酵母中还含有丰富的核酸和其他含磷化合物，核糖核酸（RNA）的含量为4.5%～8.3%。另外，啤酒酵母中含有多种生理活性物质。啤酒干酵母中的维生素及生理活性物质的含量见表1-4-6[6]。
表1-4-6 啤酒干酵母中维生素及生理活性物质的含量
啤酒酵母中还含有较丰富的麦角甾醇，其受到紫外线照射可转变为维生素D，对骨骼形成极为重要，所以可用紫外线照射啤酒酵母，制取维生素D强化酵母片剂，作为钙营养强化剂使用。而啤酒酵母本身是一个活细胞体，所以细胞内含有新陈代谢完整的酶系，啤酒酵母中的多种生理活性物质利用价值高，具有良好的开发应用前景[7～9]。
4.2.2.3 啤酒干酵母中的微量元素
啤酒酵母中含有丰富的人体必需微量元素（如磷、铁、钙、镁、锌、锰、硒、铬等）。铬元素和维生素B2 结合的化合物能维持人体正常血糖值，硒可以保护心脏，抑制心血管病的发生和发展，防止克山病和关节炎，尤其可以防止癌变，硒是食物中含量比较贫乏的，但又是人体所必需的，而啤酒酵母易富集硒元素，可以用特殊工艺来制取富硒酵母，添加到食品中作为补充微量元素硒的来源[10～12]。
4.2.3 啤酒废酵母的应用
4.2.3.1 在饲料行业中的应用
我国每年蛋白饲料缺口估计超过500万吨，由啤酒酵母制备的干粉富含蛋白质、维生素、矿物质及某些水解酶类，营养价值相当于鱼粉，是优良的蛋白饲料补充源。在日本有相当一部分的啤酒废酵母用于动物强化饲料和配合饲料；在俄罗斯一种称为BVK的单细胞蛋白饲料，每年的用量超过10万吨；在瑞典40%的牛犊食用酵母蛋白。非反刍动物由于无法消化酵母的细胞壁，因此需要将废酵母自溶后制成饲料使用或取粗蛋白用于配合饲料，国内大多数厂家只将其在阳光下晒干后出售，无疑这种酵母饲料的蛋白质利用率较低，造成不必要的浪费。目前，我国饲料工业已重视啤酒废酵母及其他啤酒生产副产物的综合利用，使用啤酒废酵母所生产的颗粒饲料喂养动物后，可消化养分总量已达80%以上。据报道，将细菌接种到酸解后的酵母半纤维上发酵，使酵母半纤维转化为细菌蛋白质，极大地提高了啤酒酵母的利用价值[13]。
4.2.3.2 在食品工业中的应用
随着世界人口的快速增长，食品原料资源的缺乏日益显著，尤其是蛋白质食品的短缺，据估计，在21世纪初蛋白质供需之间相差2500万吨，解决这一问题的措施在于大力发展蛋白质资源。作为高蛋白食品，去除核酸后的酵母蛋白质，净蛋白利用率达70%以上，营养价值接近动物蛋白质，添加蛋氨酸后其营养价值还可大大提高。除高营养价值外，还保存了蛋白质的胶凝性、乳化性及水活性等功能。 这类蛋白精粉不但可以作为单细胞蛋白供人类食用，还是其他食品的蛋白补充源。 啤酒酵母由于含氨基酸、维生素和矿物质等营养成分比较丰富，因而在食品行业广泛应用于酵母浸膏和天然调味品等的开发和生产。 美国COORS公司还开发了含酵母蛋白的低热量巧克力，德国已生产出含酵母蛋白的脱脂牛奶。此外酵母中提取得到的酵母多糖在食品中可作增稠剂、冷冻剂和融化稳定剂[14～16]。
4.2.3.3 在生物制药工业中的应用
啤酒酵母细胞含有多种生物活性物质，因此是提取生化物质的宝贵资源。 两个世纪以前，人们就开始利用啤酒酵母治疗胃不适、发热等症状，直到现在酵母片仍是维生素类药物的成员，是我国95版药典中常用药物之一[17]。目前利用啤酒废酵母在生物制药工业中又开发的新产品主要是核酸和核苷类药物、果糖二磷酸钠（FDP）和谷胱甘肽等[18]。核酸和核苷类药物具有扩张末端血管、增加血红蛋白的浓度、增加红细胞数、减轻浮肿和抗病毒等作用；FDP是人体糖代谢中的一种活性生化物质，可作为恢复和改善细胞代谢的分子水平药物，用于心肌梗塞、心功能不全、冠心病、心肌缺血发作、休克等病症的急救，在制作保健食品、制取美容化妆品方面也广为应用；谷胱甘肽（由谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸构成的三肽）具有参加肝细胞内的氧化还原反应及对SH酶的激活和提高Fe2+活性的作用，它作为肝脏病与药物中毒的治疗已经商品化；葡聚糖是低热量的食品原料，食用后不易被人体消化吸收，可减少血中葡萄糖量的增加，能预防及控制肥胖症和糖尿病，降低体重、防止心血管疾病的发生，并且在口腔内不会产生龃齿；甘露聚糖可作为疫苗的载体，来增强疫苗的免疫活性；具有抗辐射作用，作为癌患病人体质增强剂，作为处于辐射环境中工作人员健康增补剂；作为“生物导弹”载体和抗肿瘤药物[19]。美国农业部的微生物学家克·库尔茨曼正在开发废酵母的新用途，试图能将其制成调节身体重量的激素、刺激头发生长的药物及快速融化血块的维生素等。此外，在欧美等国家，已有一些具有医疗保健功能的酵母和纤维酵母饼干、富含维生素B的强化酵母和富硒酵母等产品出售，以解决对硒营养和其他营养素的需求[20]。