综述：酵母源亲水胶体：甘露糖蛋白与β-葡聚糖的提取策略、功能特性及食品应用

这篇综述系统探讨了酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）生物质中甘露糖蛋白（MPs）和β-葡聚糖（β-glucans）的绿色提取技术、功能特性及食品应用，揭示了其在乳化稳定、质构改良及免疫调节（immunomodulatory）等领域的潜力，为循环经济（circular economy）背景下功能性食品配料开发提供了新思路。

　　

Abstract

酿酒酵母作为工业发酵副产物，其细胞壁富含的甘露糖蛋白和β-(1,3)/(1,6)-葡聚糖具有双重价值：既是天然食品乳化剂（emulsifier），又具备降胆固醇（cholesterol-lowering）和益生元（prebiotic）活性。然而，酵母细胞壁的复杂结构（mannoprotein-chitin-β-glucan三层网络）使得高效提取面临挑战，需权衡酶解法（温和但成本高）、碱处理（高效但破坏结构）和物理破碎法（机械研磨易导致聚合物降解）的优劣。

Introduction

全球每年13亿吨食品副产物中，酿酒酵母生物质因含40-60%蛋白质和20-30%多糖成为生物精炼的理想原料。β-葡聚糖市场预计2029年达8.82亿美元，其免疫调节作用与分子量（MW）和分支度相关：β-(1,3)主链结合β-(1,6)侧链的结构能激活巨噬细胞Toll样受体（TLR-2/4）。而甘露糖蛋白的磷酸化多糖链（mannose-phosphate polymers）则赋予其pH稳定性（pH 3-11），特别适合酸性饮料应用。

Saccharomyces cerevisiae

酵母细胞壁呈现动态结构：内层为β-葡聚糖骨架（占干重50-60%），中层是β-(1,6)-葡聚糖与几丁质（chitin）交联网络，外层覆盖甘露糖蛋白（占壁重30-40%）。自溶（autolysis）过程中，内源性β-(1,3)-葡聚糖酶（EXG1基因编码）会降解聚合物，因此工业提取常采用热激（60-65℃）抑制酶活。

Cell lysis

高压均质（200-300 MPa）可使90%细胞破碎，但会导致β-葡聚糖分子量从2×10⁶ Da降至5×10⁵ Da。新兴的脉冲电场（PEF）技术（20 kV/cm, 100 μs）能选择性穿孔细胞膜，保留90%以上β-葡聚糖聚合度。酶法提取中，重组β-(1,3)-葡聚糖酶（来源于芽孢杆菌Bacillus subtilis）在pH 5.0、50℃条件下6小时可获得85%纯度产物。

Mannoproteins

从啤酒酵母泥中提取的甘露糖蛋白含15-50%蛋白质和50-85%多糖，其乳化活性指数（EAI）达75-85 m²/g，超过阿拉伯胶（45 m²/g）。关键功能域来自N-连接糖基化位点（Asn-X-Ser/Thr模体），而磷酸二酯键（phosphodiester bonds）增强其热稳定性（140℃保持结构完整）。在葡萄酒澄清应用中，0.1%甘露糖蛋白可减少80%膨润土用量。

β-glucans

不溶性β-葡聚糖（分子量>10⁶ Da）经羧甲基化改性后，水溶性提升200倍，在低脂肉制品中可模拟脂肪口感（粒径<50 μm时感官评分提高30%）。动物实验显示，每日摄入3 g酵母β-葡聚糖可使LDL-C降低12-15%，其机制与胆汁酸（bile acid）结合能力相关（IC₅₀=0.8 mg/mL）。

Conclusion

未来突破方向包括：1）构建酵母细胞壁自溶突变株（如knockout EXG1基因）；2）开发深共晶溶剂（DES）绿色提取体系；3）通过纳米复合（nano-complexation）提升β-葡聚糖生物利用度。这类"细胞壁工程"策略将推动酵母副产物从废弃物向高值功能配料转型。