富铁面包酵母的筛选及富集条件研究

摘要：本文探索获得富铁面包酵母的富集条件。筛选获得一株富铁能力较强的面包酵母菌株 QN006。通过单因素实验确定该菌株富铁工艺条件为：铁盐种类为硫酸亚铁，亚铁离子浓度为 900μg/mL，添加时间为 0h，温度为 28℃，pH 为 5.0。在此条件测得面包酵母 QN006 的铁富集量为 13.92mg/g 干菌体，不加糖面团发酵力达到 623mL/h。铁是我国膳食摄取中最容易缺乏的三种矿物元素之一。研究表明，90%的贫血是由缺铁引发，贫血会使人嗜睡、乏力或胸闷，免疫力降低，诱发口腔炎症、贫血性心脏病和各种感染性疾病等多种疾病，也会促进肿瘤的发生和发展并降低治疗的效果。
传统的铁强化剂多采用无机铁，口感差，胃肠道副反应较大，吸收率较低。而面包酵母具有较强富集微量元素的能力，能在生长中自主吸收和转化，将铁由无机态转变为有机态，对胃肠道刺激少，吸收快，无毒副作用。另外，面包酵母中还含有多种人体必需氨基酸、维生素和生理活性物质等，广泛应用于面包和馒头等日常食品。因此，开发富铁面包酵母可实现饮食补铁，是预防铁缺乏的有效手段，是高效补铁剂的研究方向。本文通过筛选高富铁面包酵母，并对酵母富铁的影响因素进行研究，为富铁面包酵母和高效补铁剂的开发提供理论支持。

1 材料与方法
1.1 材料与试剂
酵母 1008、法式酵母、马利酵母、酵母 2006、酵母 2009、酵母 QN006，食品微生物实验室保藏；硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、硫化铁、氯化铁、磷酸铁、盐酸羟胺、邻菲罗啉，均为化学纯。
1.2 优良富铁酵母的筛选
分别接种酵母 1008、法式酵母、马利酵母、酵母2006、酵母 2009、酵母 QN006，测定 0h，2h，6h，10h，14h，17h，20h 和 24h 发酵液中铁含量并测定菌体干重，计算铁富集量。
铁富集量（mg/g 干菌体）=（发酵液初始铁含量-发酵液铁剩余量）/酵母干重
发酵液铁含量的测定：邻菲罗啉分光光度法。
1.3 影响面包酵母富铁的因素研究
以硫酸亚铁为铁盐，培养 0h 添加的亚铁离子浓度为 500μg/mL，接种量为 5%，pH 为 6.0，温度定为30℃，摇瓶培养 24h 为基础，进行以下单因素实验。
1.3.1 铁盐种类对富铁面包酵母铁富集量的影响
用硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、磷酸铁、氯化铁和硫化亚铁五种铁盐来替代基础中 FeSO4，测定发酵液中铁含量，计算铁富集量，确定最佳铁富集用铁盐种类。
1.3.2 亚铁离子浓度对富铁面包酵母铁富集量的影响
用亚铁离子浓度为 300μg/mL，500μg/mL，700μg/mL，900μg/mL，1100μg/mL，1300μg/mL 来代替基础中 500μg/mL，测定发酵液中铁含量，计算铁富集量，确定最佳铁富集用亚铁离子浓度。
1.3.3 铁添加时间对富铁面包酵母铁富集量的影响
在培养 0h，2h，4h，8h，12h 和 18h 后添加铁盐来代替基础中的 0h，测定发酵液中铁含量，计算铁富集量，确定最佳铁添加时间。
1.3.4 温度对富铁面包酵母铁富集量的影响
在温度为 7℃，18℃，28℃，30℃，36℃培养富铁面包酵母来代替基础中的 30℃，测定发酵液中铁含量，计算铁富集量，确定最佳铁富集温度。
1.3.5 不同 pH 对富铁面包酵母铁的富集量的影响
将 pH 分别调为 3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0 来代替基础中的 6.0，测定发酵液中铁含量，计算铁富集量，确定最佳铁富集 pH。
1.4 富铁面包酵母的最优实验
根据单因素实验结果进行富铁面包酵母的最优实验，最终得出最佳培养条件和最高铁富集量。
1.5 不加糖面团发酵力的测定
参照 GB/T 20886-2007 进行实验，记录 30℃下60min 内的 CO2产生量，实验重复 3 次取平均值，误差值小于 3%。

2 结果与分析
2.1 优良富铁面包酵母的筛选
0-2h 面包酵母中铁富集量迅速上升，然后，随时间延长铁富集量变化不明显，趋于稳定，由此可知，面包酵母富铁能力与菌株特性密切相关，面包酵母 QN006 的铁富集量最高，培养 24h 的铁富集量为 7.58mg/g 干菌体，较其他菌株高 5.81-10.02%，同时，该菌株的生物量也高于其他菌株，故选择酵母 QN006 菌株作为富铁面包酵母菌株进行后续研究。
2.2 面包酵母 QN006 菌株富铁条件的优化
2.2.1 铁盐种类对面包酵母 QN006 铁富集量的影响
面包酵母 QN006 对五种铁盐均具有较强的富集能力，富集量的大小顺序为硫酸亚铁>氯化铁>磷酸铁>硫酸亚铁铵>硫化亚铁，面包酵母 QN006 对硫酸亚铁的铁富集量最高，可达7.62mg/g 干菌体。因此，选择硫酸亚铁作为面包酵母QN006 铁富集用铁盐。
2.2.2 亚铁离子浓度对面包酵母 QN006 铁富集量
的影响亚铁离子浓度在 300-900μg/mL时铁富集量随亚铁离子浓度增加而增加，在 900μg/mL时铁富集量达到最高，为 13.17mg/g 干菌体，在 900-1300μg/mL 时铁富集量趋于稳定，但亚铁离子浓度在 1100-1300μg/mL 时菌体生物量略有下降。因此，选择最佳添加亚铁离子浓度为 900μg/mL。
2.2.3 铁添加时间对面包酵母 QN006 铁富集量的影响
在 0-12h 添加硫酸亚铁，面包酵母 QN006 的铁富集量均能达到最大量，而在 18h加硫酸亚铁，铁富集量则明显下降，在 22h 添加硫酸亚铁的铁富集量仅为最大值的 30.97%，这可能与富集时间较短有关，也与稳定期酵母特性有关。因此，面包酵母 QN006 在 0-12h 添加硫酸亚铁的富铁效果较好。
2.2.4 温度对面包酵母 QN006 铁富集量的影响
温度对面包酵母 QN006 的铁富集量有显著影响，在 28℃和 30℃培养时面包酵母的铁富集量较高，在 28℃时，面包酵母 QN006 铁富集量达到最大，为 7.76mg/g 干菌体。在 7℃、18℃和36℃ 时铁富集量则明显降低。温度对面包酵母QN006 铁富集量的影响与温度对酵母生长的影响具有对应性，说明酵母的生长代谢有利于铁的富集。因此，面包酵母 QN006 铁富集的最佳温度为28℃。
2.2.5 pH 对面包酵母 QN006 铁富集量的影响
pH 对面包酵母 QN006 的铁富集量的影响较大，酸性条件有利于面包酵母 QN006 富集铁，而中性偏碱的环境则不利于铁的富集。在 pH5 时，面包酵母 QN006 的铁富集量达到最大，为7.69mg/g 干菌体。因此，面包酵母 QN006 铁富集的最佳 pH 值为 5。
2.3 面包酵母 QN006 富铁条件的确定
以硫酸亚铁为铁盐，在 0h 添加的亚铁离子浓度为 900μg/mL，接种量为 5%，pH 为 5.0，温度定为28℃，摇瓶培养 24h，测得面包酵母 QN006 的铁富集量为 13.92mg/g 干菌体。
2.4 面包酵母 QN006 不加糖面团中的发酵力
未富集铁和富集铁后面包酵母QN006 的不加糖面团发酵力分别达到 632mL/h 和623mL/h，均符合 GB/T 20886-2007 中低糖型鲜酵母发酵力（≥550mL/h）的要求。QN006 富集铁后不加糖面团发酵力较未富集铁前略有下降，该下降与面包酵母富铁后单位质量中酵母数量相对减少有关。

3 讨论
本研究筛选获得一株优良的富铁面包酵母QN006，确定了该菌株富集铁的工艺条件为：铁盐种类为硫酸亚铁，亚铁离子浓度为 900μg/mL，添加时间为 0h，温度 28℃，pH 为 5.0。在此条件下测得面包酵母 QN006 的铁富集量为 13.92mg/g 干菌体，不加糖面团发酵力达到 623mL/h。按 3g 面包酵母可生产1kg 馒头（含水量＜45%）计，每天食用 287g 馒头就可达到我国推荐铁的摄入量（12mg/d）。因此，利用富铁面包酵母补铁方便易行，是目前铁缺乏强化剂的一种优良的换代产品，具有很高的市场推广性和实际应用价值。

来源：惠合胶体磨研磨设备厂

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