氮源对酵母发酵中葡萄糖和麦芽糖型式变化的影响
不同生长条件对酵母产多糖及降糖的影响

不同生长条件对酵母产多糖及降糖的影响姜威;张善飞;陈杰;成建国;赵长新【摘要】pH values, carbon source and dissolved oxygen conditions arekey factors influencing polysaccharides-producing and glucose-reducingof yeast during yeast growth process. The research results suggested that as culture medium pH value was 6.0, the content of polysaccharides se- creted by yeast was as high as 5.22 mg/mL and glucose-reducing speed was comparatively fast, as fructose was selected as carbon source, the con- tent of polysaccharides secreted by yeast could achieve 5.40 mg/mL, and dissolved oxygen conditions had the most significant effects on polysac- charides-producing of yeast (the content ofpolysaccharides secreted by yeast reached up to 4.31 mg/mL in aerobic conditions and to 1.81 mg/mLin anaerobic conditions). As the best choice in practice, culture medium pH value should be 6.0, fructose selected as carbon source, and aerobic conditions selected, which were helpful for yeast growth with fast glucose-reducing speed and high polysaccharides yield.%在酵母生长过程中,pH值、碳源及溶氧条件是影响其分泌多糖和降糖效果的重要因素。
飞酿笔记(二十四)——氮源对发酵的影响(下)

飞酿笔记(二十四)——氮源对发酵的影响(下)最近写了这么多枯燥的有关原理的文章,大家是不是有点抓狂?“明明是很简单的事情,你就告诉我一吨葡萄浆需要添加多少克DAP 就好,哪里需要这么多废话?”说实话,我还真不能确切告诉你一个准确数,只能告诉你原理,你结合实际情况去判断。
所以,还要回到大学,去倒腾氨基酸,膜,代谢途径……在所有的无机氮源中,氨被优先吸收。
酿酒酵母总是优先表达氨运输基因,氨的氧化态被直接吸收成有机物。
虽然氨能够潜在阻止氨基酸的吸收,但是在葡萄汁子中它的量不足以引起这种阻止作用。
酿酒酵母有几种氨基酸运输系统,一种是非专一的,除了脯氨酸都能够直接吸收,另外一种是专一的有选择性的,只运输特定组的氨基酸。
这就可以解释为什么有些氨基酸会被优先吸收(苯丙氨酸,亮氨酸,异亮氨酸,色氨酸),而其他的氨基酸很难被吸收(丙氨酸,精氨酸,脯氨酸)。
在葡萄醪中主要可利用的氨基酸是脯氨酸和精氨酸。
脯氨酸不能被用作氮源,因为它需要分子态氧的存在来代谢。
所以,精氨酸是作为氮源的主要氨基酸。
遗憾的是,精氨酸可能被降解为鸟氨酸和尿素,如果尿素不能够降解为二氧化碳和氨(氨被吸收合成氨基酸),它可能被排出来,这可不是我们希望看到的,因为尿素可能被牵涉到产生氨基甲酸乙酯。
胺和多肽也可以被当成氮源吸收,但是蛋白质不可以被利用,葡萄酒中的酵母既不能运输蛋白质进细胞内,也不能在胞外酶解它们成氨基酸。
氮源被用来合成蛋白质、嘧啶核苷酸和核酸。
酵母细胞通常用无机氮源和糖来合成他们所需的氨基酸和核酸。
因此,大部分酵母菌株并不需要汁子中的这些代谢中间产物。
在发酵过程中,氮源含量能够影响合成和释放香气物质。
在氨和尿素存在的情况下,高级醇的含量会降低,要是从汁子或葡萄醪中吸收特定的氨基酸,高级醇的产生量就会升高。
另外,在氮饥饿的状态下,甘油和海藻糖的产生量就会大幅升高。
在发酵过程中,特别是发酵结束后,氮源和其他物质会缓慢释放到酒中,这是来自于死的和要死的酵母细胞的自溶。
氮源及无机盐对酒精发酵的影响

从表 4 可以看到 ,只要维持较低浓度水平的磷酸二氢
钾 ,就基本可以满足酵母生长和发酵的需要 ,当磷酸二氢钾
浓度 < 5g/ L 逐渐上升 ,但上升幅度不大 ,磷酸二氢钾浓度与酒精
浓度之间呈现正相关系 ,相关系数为 0. 922 ;而当磷酸二氢钾
浓度 > 5g/ L 时 ,酒精浓度逐渐趋于一恒定值 ,约 122g/ L ,发
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·32 ·
酿 酒 2005
延迟期 ,使氮源 (尿素) 浓度不成为限制酵母生长的因素 ,从
精度 。发酵时间以两次取样间隔 (间隔为 12 h) 的酒精浓度
之差小于 0. 8g/ L 为准 。
2 结果与分析
2. 1 氮源对高浓度酒精发酵的影响
氮源是构成菌体物质和一些代谢产物的必需营养元素 ,
一般氮源分为无机氮源和有机氮源两类 ,由于有机氮源的成
分复杂 ,对研究酵母的基本营养需求不利 ,因而选择无机氮
酒精浓度/ (g·L - 1)
发酵时间/ h
1
011
10411
144
2
015
11414
144
3
1
11813
120
4
5
12212
120
5
10
11210
120
由表 3 可知 ,硫酸镁浓度 < 5g/ L 时 ,随着硫酸镁浓度的 增加 ,发酵终了酒精浓度也逐渐上升 ,硫酸镁浓度与酒精浓 度之间呈正相关系 ,相关系数 0. 951 。当硫酸镁缺乏时 ,可以
酵时间也基本恒定在 144 h ,这说明过量的磷酸二氢钾对酵
酵母菌氮源同化实验步骤

酵母菌氮源同化实验步骤酵母菌是一种常见的单细胞真菌,可以利用多种氮源进行生长和繁殖。
酵母菌的氮源同化实验可以用于研究其氮源摄取和代谢的机制。
以下是一个典型的酵母菌氮源同化实验的步骤:1.培养基的准备:准备完备的培养基是进行实验的基础。
一般来说,常用的培养基是酵母提取物匀浆培养基(YPD),包含酵母提取物、葡萄糖和酵母氮碱基。
除此之外,还可以根据实验需求添加特定的氮源,比如硝酸盐、氨、谷氨酸等。
2. 酵母菌的预培养:从酵母菌培养库中取出一个菌株,接种到含有适宜培养基的培养皿或试管中。
在适当的培养条件下(通常是30°C、200 rpm)培养至对数生长期。
这样可以提高酵母菌的活性和生长速度。
3. 酵母菌的初级培养:将培养好的酵母菌(在对数生长期)转移到含有待测氮源的培养基中。
根据实验需要,可以设立不同的对照组比较各种氮源的效果。
通常需要设立一个完全的培养基对照组(包括所有氮源)和单一氮源组。
培养条件同样是30°C、200 rpm。
培养时间可以根据实验需要调整,通常为24小时。
4.酵母菌生长曲线的测定:通过测量酵母菌的生长曲线来评估不同氮源对酵母菌生长的影响。
生长曲线可以通过测量培养液中菌体浓度的变化得到。
常用的测量方法包括光密度测定(以OD600为单位)或计数室内外培养皿中的细胞数。
测量时间可以根据实验需要进行多次,以获取完整的生长曲线。
5.酵母菌代谢产物的分析:酵母菌利用不同的氮源进行代谢产物的产生也会有所不同。
可以通过色谱法、质谱法等分析方法对培养液中的代谢产物进行分析。
比如,酵母菌在使用硝酸盐作为氮源时会产生硝酸盐酯。
6.数据分析和统计:将实验获取的数据进行统计学分析,比较不同氮源对酵母菌生长的影响。
一般会采用方差分析等方法来评估不同处理组之间的差异是否显著。
实验设计和分析的具体细节可以根据实际需要进行调整,比如根据相关文献对待测氮源的浓度范围进行优化、添加合适的对照组等。
这个实验可以用于了解酵母菌氮源代谢的机制,也可以用于筛选酵母菌菌株的适应性和代谢能力。
不同氮源组成麦汁对酿酒酵母发酵性能的影响

效氮源。
关键 词 : 酿 酒 酵母 , 氮源 , 超 高浓 麦 汁 , 发 酵性 能 , 大 豆 分 离蛋 白水 解物
Ef fe c t o f wo r t s wi t h di f f e r e nt ni t r o g e n c o mp o s i t i o n s o n f e r me nt a t i o n pe r f o r ma n c e o f b r e we r’ S y e a s t
生
三 程
食 品 ・ I I 锋枝
Vo 1 . 38, N o. 09 , 201 7
不 同氮 源 组 成 麦 汁 对 酿 酒 酵 母 发 酵 性 能 的影 响
周 永婧’ , 卢 敏 , 阳辉蓉 ’ , 涂 京 霞 , 赵 海锋
( 1 . 华 南理 工 大 学食 品科 学与工程 学院 , 广 东广 州 5 1 0 6 4 0; 2 . 广 州珠 江啤 酒股份有 限公 司 , 广 东广 州 5 1 0 3 0 8 )
摘 要: 研 究 了酿 酒 酵母 S a c c h a r o m y c e s p a s t o r i a n u s ( F B Y 0 0 9 5 ) 在 六种不 同氮源组 成 麦汁( 2 0。 P ) 中生物量 、 表 观 氮( F A N) 消耗 量等指标 的差异。结果表 明 , 在2 0。 P超 高浓麦汁发 酵 中, 麦汁氮源含量 和
作为营养盐的氮源对酒精发酵过程的影响

—
20
4 0
6 0
80
0
1 0
羽
3 0
4 0 Ⅱ
对比图 1 ,图 2 和表 1 ,不同条件下 , 还原糖的含量在发酵 2 4 ~ h皆出现峰值 , 之后开始下降 , 使用尿 素的发酵罐 中还原糖下降的趋势最快 ,残留糖量最低 。由尿素为氮源的发酵罐 中酵母个数也相对较高。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
—
铵 铵 —
—
1一 拍 . 燃
士 _ 加 酶安 加
彭 凯 ,王世 发 ,刘 晓 兰
( 齐齐哈尔大学生命科学与工程学 院 ,黑龙 江 齐 齐哈尔 1 10 6 6) 0
摘要 :研究了 以尿素等作为氮源 ,在不 同添加量情况下氮源对还原糖含量 、酵母 数量影响的规律 。结果表明 ,发 酵前期结束时添加 01 .%的不同氮源可将发酵时间缩短 2 0 h左右 ,大幅度降低还原糖含量 ,提 高成熟发 酵醪中酒 精含量 3 % 3%。与硫 酸铵 和硝酸铵等无机氮源相 比,尿素作为氮源效果最好。 0 5 关键词 :酒精 ;发酵 ;酵母 ;葡萄糖 ;营养元素 中图分类号 :T 2 2 S6. 2 文献 标识 码:A 文章编 号 :10 — 8X 20 )2 0 1 — 3 0 7 9 4 (0 80 — 0 0 8
注 :1 ,3为平 行 试样 编号 ,2
从表 1 可以看出,随着发酵H 问的延长 ,不论是酵母还是还原糖的变化趋势皆呈先上升 ,出现峰值后 寸 再下降的趋势。还原糖的峰值 出现在 4 左右,而酵母 的峰值出现在 2 左右 。这一结果也代表了一般发 h 4h
酵过程中对应的变化趋势 ,总体而言 ,发酵周期较长 ,还原糖的转化率不高 。
程 中添加适宜氮源以提高酒精产量或缩短发酵周期的可行方案 。
实验二 不同碳源对发酵的影响(1)
蔗糖、麦芽糖、乳糖等双糖常用于抗生素、氨基酸、 有机酸、酶类等的发酵,可用其纯化产品,也可用其 糖蜜和乳清。 糊精、淀粉等多糖可克服葡萄糖效应。且来源丰富、 价格低廉。 脂类一般在培养基中糖类物质缺乏或微生物生长的某 个阶段,微生物可利用其生长。 碳酸气、石油、石蜡、天然气、甲醇、乙醇等石油化 工产品
可溶性淀粉 20g/L KNO3 1g/L NaCl 0.5g/L K2HPO4 0.5g/L MgSO4.7H2O 0.5g/L FeSO4.7H2O 0.01g/L pH 7.4---7.6 注意:可溶性淀粉先用冷水调至浆糊状,再 加入沸水中溶解,否则不溶。
五、 实验报告
1. 记录实验结果,并选择出最佳碳源 碳源的种类 葡萄糖 蔗糖 淀粉 抑菌圈直径(mm)
实验二 不同碳源对发酵的影响
一、 目的要求
1.了解碳源在发酵培养基中的作用; 2.掌握发酵培养基中碳源选择的基本方法和技术。
二、 基本原理
微生物对各种碳源需求不一样,不同的碳源 在利用时,需要产生不同的酶类来催化该 生化反应;此外,不同的碳源对发酵产物 的合成可能产生不同的作用。所以在发酵 培养基研究时必须要优化碳源。
三 、碳源选择的方法:
1. 查找文献,确定原始培养基
2. 固定原始培养基其它成分不变,改变碳源 的种类,考察在改变碳源时,碳源对产物 合成产生的影响,选择出最佳碳源种类。
三、 试验材料和用具
1.培养皿、试管、移液管、三角瓶、摇床 2. 培养基 原始发酵培养基为葡萄糖15g/L、蛋白胨 10g/L 、氯化钠30g/L 、复合盐A液 20mL/L、复合盐B液1mL/L、pH 7.0。 斜面培养基和种子培养基为高氏1号培养基。 3. 接种工具、酒精灯、天平、培养箱等等
发酵过程中糖度的变化
发酵过程中糖度的变化发酵是一种常见的生物化学过程,它在食品、饮料和药物等领域都有广泛的应用。
在发酵过程中,糖度的变化是关键的指标之一。
本文将介绍发酵过程中糖度的变化,并探讨其原因和影响因素。
一、发酵过程中糖度的变化发酵是通过微生物将糖类转化为酒精和二氧化碳的过程。
在发酵开始时,糖度较高,随着发酵的进行,糖类逐渐被微生物分解,糖度逐渐下降。
当糖类被完全分解后,糖度接近于零。
具体来说,在发酵早期,糖类被酵母菌转化为酒精和二氧化碳。
酵母菌通过酶的作用将糖类分解为小分子物质,再将其转化为酒精和二氧化碳。
这个过程是一个氧化还原反应,同时释放出能量。
随着糖类的分解,糖度逐渐下降。
在发酵中期,糖类的分解速度逐渐减慢。
这是因为酵母菌在分解糖类的同时也需要利用酒精和二氧化碳来维持自身的生存。
当酒精和二氧化碳的产量达到一定水平时,它们对酵母菌的生长和活性产生抑制作用,导致糖类的分解速度减慢。
在发酵后期,糖类的分解几乎停止。
此时,糖类的浓度非常低,基本上可以忽略不计。
这时的发酵液中主要含有酒精和少量的其他物质,如酸类、酮类、酯类等。
糖度的变化曲线呈现出一个下降的趋势,最终趋于稳定。
二、糖度变化的原因糖度的变化是由发酵过程中的化学反应引起的。
在发酵早期,酵母菌通过酶的作用将糖类分解为小分子物质,再将其转化为酒精和二氧化碳。
这个过程是一个复杂的氧化还原反应,其中涉及多种酶的参与。
酵母菌通过这些酶的作用将糖类分解为酒精和二氧化碳,同时释放出能量。
糖度的变化还受到其他因素的影响。
首先,发酵过程需要适宜的温度和pH值。
温度过高或过低,pH值过高或过低,都会影响酵母菌的活性,从而影响糖类的分解速度和糖度的变化。
其次,发酵过程还需要适宜的营养物质供应。
酵母菌需要一定的碳源、氮源和微量元素来生长和繁殖,这些营养物质的供应也会影响糖类的分解速度和糖度的变化。
三、糖度变化的影响因素糖度的变化受到多种因素的影响。
首先是酵母菌的种类和数量。
葡萄酒酿造过程中氮源的控制与管理
1 . 2 氨基 态氮存 在形 式和影 响 酵 母 菌 的有 机 氮 源 多为 氨 基 态氮 等 低 级 分 解 物 ,氨基态 氮主 要以 脯氨 酸 、精氨 酸 、谷氨酸 等 及
主要 表现 在葡 萄种植 和浸 渍工 艺等方 面 。
过 程 ,就 必需 一定 量 的氮素 营养 。可 同化 氮能 促进
收 稿 日期 :2 0 1 2 — 0 9 — 1 8
2 . 1 葡萄 种植方 面 的影响
作者 简介 :余 昆 ( 1 9 8 6 一),男,本科 ,毕业于宁夏大学食品科 学与工程专业 ,宁夏红枸杞产业集 团技术 中心研 究所 所长 助理工程师 ,主要 从事枸杞 果酒和 葡萄酒的技术工作。E — ma i l : y u k u n 9 9 7 2 4 @1 6 3 . c o m
物或 分子 更小 的氨 基态 氮 ,特 别是 氨 基酸 。可 利用 氮是 酵母 生长 繁殖 必不 可少 的营 养成 分 ,对酒 精发
酵过 程 中酵母 蛋 白质的 合成至 关重 要l 2 ] 。 不 同氮 源对 发酵 会产生 不 同的影 响 ,氮源 不足 或过 剩也 会对 酵母 代谢 产生 不利影 响 。若 同化 氮含
个 方 面。合理把 握 葡萄汁 中原有含 氮量和 发 酵助 剂 的添加 量 及添加 时 间是 葡 萄酒酿造 过程 中氮源 的控 制:葡萄酒酿造 ;氮源 ;管理
氮 是 构 成 酵 母 细 胞 蛋 白 质 、酶 和 核 酸 等 的主
酵 母 菌的糖 代谢过 程 ,使酒 精 发酵进 行 的更 彻底 , 氮含量 越 高越有 利于 酵母 菌大 量繁 殖 ,并可 延长 酵 母菌 的繁 殖时 间 。可 同化 氮 浓度 的升 高及二 次 添加 有利 于生 成较 多的 酯类 ,促 进葡萄 酒 优 良酯类 的生 成 和香 气成 分 含量 的 提 高【 7 ] 。充足 的 氮源 供给 对 酒 精发酵具 有 重要 的影 响 。 1 . 1无 机氮 存在 形式和利 用
氮源对酵母发酵中葡萄糖和麦芽糖形式变化的影响
l I 迨
为 了研究 氮源 对 酵母 代 谢 的影 响 , 培 养 基 在
中使用一种糖类作为碳源 , 配以各种浓度和组合 的氮 源 。本 研 究 中使 用 到 的碳 源 是 葡 萄 糖 和 麦 芽糖 , 浓度有低 (% ,/) 高 (5 wv , 2 wv有 1%, /) 目的 是为了证明酵母细胞在不同代谢条件( 如糖降解 物阻遏的程度低或高) 的反应。 下 从该项 研 究 的结 果 来 看 , 源 的组 成 强 烈 影 氮 响酵母的代谢。在低浓度麦芽糖和葡萄糖(%,/ 2 w
一g\ g一 r 蜘 删霉 T
较 , 者 的酵母 增殖 量 更 多 , 酵 速度 更 快 , 酸 前 发 硫 铵诱 发 的发 酵速 率 总是较 低 。
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两
发酵成高浓度的酒精。
时 间( ) h
图 2 爱尔啤酒酵母菌 A 在 Y B培 养基上的菌 3 N ■增殖 、 酒精含量 变化 ( 空心标 志 ) 和糖 消耗 、 酵
・5 1・
繁殖 数 量 , 基 Y B中含有 2 wv麦 芽糖 或 培养 N %( /) 2 wv萄 萄 糖 , 补 充 了 各 种 氮 源 。在 补 充 蛋 %( /) 并 白胨 和 酪 蛋 白氨 基 酸 的培 养 基 中得 到 的 酵 母 菌
一u 昱 一 3与A A 一 J g 删霉 拉 ‘ 删知龚显 2比 / 增殖 量 最多 。爱 尔 酵母 A (\ 格 尔 酵母{ 5 I
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氮源对酵母发酵中葡萄糖和麦芽糖型式变化的影响曾琳娟周国泉摘译福建省燕京惠泉啤酒股份有限公司362100【摘要】啤酒酵母发酵中利用麦芽糖和葡萄糖,这两种物质受到氮源结构复合程度的强烈影响。
在该项研究中,用到两株啤酒酵母,酵母菌在含有葡萄糖、麦芽糖和某一种氮源的培养基中培养,氮源有铵盐(硫酸铵)、游离氨基酸(酪蛋白氨基酸)和肽(蛋白胨)。
即使在没有氮源和糖类型的情况下,酵母菌在低糖浓度发酵中会产生二次生长。
高浓度糖发酵会改变糖的型式,菌量的增加和乙醇的产生有赖于氮源,在啤酒酵母菌中是有差异的。
从试验结果来看,在含有麦芽糖、蛋白胨和酪蛋白氨基酸的两株酵母中产生的菌量都多,在只含有酪蛋白氨基酸的酵母中,一株啤酒酵母产生的菌量和酒精含量高。
相反的,在含有蛋白胨和酪蛋白氨基酸的培养基中,另一株啤酒酵母产生的菌量浓度和酒精浓度更高。
在含葡萄糖培养基培养的所有菌株上,蛋白胨产生的较高的发酵性能,在蛋白胨和酪蛋白氨基酸的培养基中,啤酒酵母产生的酒精量是一样的。
铵盐产生的总是较差的酵母性能。
该文的研究结果表明,培养基中不同组成的复合氮源环境与诱发缓慢发酵的条件有类似之处,这就说明了糖的种类和浓度、氮源的组成和酵母特性对酵母的发酵特性起着主要的影响。
【关键词】氨基酸;发酵;葡萄糖利用;不完全发酵;麦芽糖利用;氮源代谢;肽;酵母介绍自然界中,碳源和氮源是复合物的主要构成元素。
酵母在利用氮源和碳源过程中。
有一条标准主要考虑其发酵可发酵糖类的速度和程度。
麦汁中是一个典型的营养基的天然复合物,其中含有蔗糖、果糖、葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖、糊精、氨基酸、肽类、蛋白质、维生素、离子、核酸和其他成分。
为了从各种氮源和碳源中选择最佳的组合,酵母已经发展了感官和调节的分子机制,这包括了关键系统的诱导和抑制机制。
糖降解物阻遏确保了糖利用的次序,在啤酒酵母发酵上,酵母按葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖和麦芽三糖这种顺序发酵的,在程度上是交迭一起的。
但在啤酒发酵菌株中对糖的利用形式也会改变,这方面已经有报道过。
在很多活有机体的高分子物质中,氮是一个主要元素,在分子结构和功能中起着中心作用,大多数有机体中都有复杂的控制机制来提供一个稳定的氮供应。
类似于碳降解物阻遏机制,糖降解物阻遏可以诱发不同的氮源复合物。
在酵母发酵中曾发现,氨、天冬酰胺酸、谷氨酸盐和谷氨酸酯先被酵母的发酵利用。
一旦这些主要氮源缺失或者浓度极低,接着利用其他氮源(如氨基复合物、氨基酸和肽类)。
对次要氮源的利用要求分解酶和透性酶的合成,这种合成与氮降解物阻遏密切相关——在首选氮源存在时,透性酶会被阻止。
在麦汁发酵过程中,氨基酸消化是顺序是按其型式来的,氨基酸基团的型式是以发酵基被利用的速率为基础来鉴定的。
麦汁氨基酸也是通过酵母代谢中酮酸类似物的基本作用来划分的。
麦汁中含有大量复合的肽类。
不管在酵母生长和发酵中肽类起着如何重要的作用,但对麦汁肽类及其产生对啤酒发酵影响的研究却很少,哪些范围的肽类或是什么顺序的肽类从麦汁中被发酵出来不得而知。
考虑到氮源复合物的大概数量和转化对于工业发酵进程和成品质量是重要的,对于选择的发酵菌株来说,不仅快速又高效利用所有的糖,而且可以正确使用所有不同的氮源是至关重要的,因为这可以确保最终的产品质量。
在该项研究中,培养基的补充物中含有麦芽糖或葡萄糖,或者是一个更复杂结构的氮源如蛋白胨,这种物质可以引发更多的生物量和酒精产物。
曾有报道啤酒酵母在发酵半乳糖的能力上是有区别的,这有赖于氮源的组成和酵母在发酵糖类时的降解物阻遏。
在该项研究中,研究者继续从氮源和碳源组成对酵母代谢的影响方面从事研究。
两株啤酒酵母(ale酵母和lager酵母)被用来做进一步的研究。
结果显示,培养基中的氮源组成与糖的种类及其浓度搭配,所形成的环境与工业生产中的缓慢发酵类似,这会严重影响到酵母增殖和酒精生成。
酵母在该项研究中,利用到的酵母菌株有:爱尔啤酒酵母LBCC A3和拉格尔啤酒酵母LBCC L52,两株酵母取自加拿大拉贝特酿造培养收集中心。
酵母菌株保存在蛋白胨-酵母浸出萃取-葡萄糖琼脂斜面培养基中,温度保持在4℃,每个月培养一次。
培养基的化学成分及其组成培养基:包括不含氨基酸、硫酸铵、酪蛋白氨基酸、蛋白胨和酵母萃取物的酵母氮基。
其它所有培养基成分取自工业生产,具有最高的可利用纯度。
培养和生长条件酵母发酵的培养基中含有0.17%(w/v)酵母氮基、2%麦芽糖或1.5%葡萄糖(w/v)、1%(w/v)氮源(硫酸铵、酪蛋白氨基酸或蛋白胨)。
糖液经过高压煮沸,按要求浓度的两倍来浓缩,在接种前迅速加入培养基中。
从斜面琼脂中移出接种物,在无菌水中做细胞悬浮培养,添加量为0.02g干质每升。
细胞在125mL 锥形瓶中生长,事先瓶中加入25mL培养基,然后在30℃保温下做摇床培养,摇晃速度为250rpm。
分析方法在发酵过程中的特定时间内取出一定量的细胞悬浮液,细胞悬浮液要经过离心、冷冻清夜,最后分析。
酒精度的测定由气相色谱(CG-37型,CG设备公司,São Paulo,巴西)来分析。
细胞密度是测定570nm 下的浊度,从干质/OD校正曲线的斜率得到密度值。
细胞活性采用亚甲基蓝染色法测定。
碳水化合物是采用2-羟基-3,5-二硝基氯苯酸的比色法测定。
重现性该项研究的结果是三次平行试验的平均值。
结果为了研究不同组成的氮源和碳源对工业酵母菌代谢的影响,在培养基上有所选择,这些培养基包括含有麦芽糖(或葡萄糖)和各种组成的氮源,氮源包括工业酶促蛋白水解产物(蛋白胨)、蛋白水解酸(酪蛋白氨基酸)或硫酸铵。
图1、2显示了酵母菌在发酵过程中菌量增加、酒精生成、糖利用和酵母活性的变化情况,培养基中有15%(w/v)麦芽糖(图1A-2A)和15%(w/v)葡萄糖(图1B-2B)以及各种氮源。
L52拉格尔啤酒酵母的酵母生长和酒精生成曲线见图1A,它的培养基中含有蛋白胨和酪蛋白氨基酸。
A3爱尔啤酒酵母的酵母生长和酒精生成曲线见图2A,它的培养基中只补充了酪蛋白氨基酸。
在补充了蛋白胨的的发酵中,两株酵母在利用麦芽糖的型式上显示出了显著的变化——酵母利用麦芽糖生长,但无法有效的把麦芽糖发酵成高浓度的酒精。
图1 拉格尔啤酒酵母菌L52在YNB培养基上的菌量增殖、酒精含量变化(空心标志)和糖消耗、酵母活性的变化(实心标志)。
培养基中含有15%(w/v)麦芽糖(图A)或15%(w/v)葡萄糖(图B),并补充了1%(w/c)蛋白胨(方形标志)、酪蛋白氨基酸(圆形标志)和硫酸铵(三角形标志)。
发酵温度是30℃,起始pH5.0、摇床转速250rpm。
图2 爱尔啤酒酵母菌A3在YNB培养基上的菌量增殖、酒精含量变化(空心标志)和糖消耗、酵母活性的变化(实心标志)。
培养基中含有15%(w/v)麦芽糖(图A)或15%(w/v)葡萄糖(图B),并补充了1%(w/c)蛋白胨(方形标志)、酪蛋白氨基酸(圆形标志)和硫酸铵(三角形标志)。
发酵温度是30℃,起始pH5.0、摇床转速250rpm。
氮源组成对工业啤酒的影响也是研究的范围之内。
从图1B、2B可以看出,在含有15%(w/v)葡萄糖的YNB培养基中四株酵母菌的细菌量增殖、酒精产物、糖利用和酵母活性的变化。
在较高麦芽糖浓度的培养基上,蛋白胨诱发较高的菌量增殖和酒精产物。
然而,啤酒酵母菌A3在补充蛋白胨和酪蛋白氨基酸的培养基中得到的酒精产物量是接近的。
包括麦芽糖和葡萄糖的培养基发酵四株酵母中,硫酸铵诱发的发酵性能较弱。
从酵母菌发酵过程中的菌量增殖、酒精产生及消耗、糖利用的分析结果来看有二次生长现象。
发酵利用的培养基是YNB,培养基中包括酵母一开始利用糖生成菌量和酒精,待糖耗尽后,酒精就被作为一种碳源被利用。
表1是利用工业酵母发酵20h和60h酵母菌繁殖的数量,使用到的培养基YNB中含有2%(w/v)麦芽糖或2%(w/v)麦芽糖,并补充了各种氮源。
在补充了蛋白胨和酪蛋白氨基酸的培养基中得到的酵母菌增殖量最多。
爱尔啤酒酵母菌A3与拉格尔啤酒酵母菌L52比较,前者的酵母增殖量更多,发酵速度更快。
在研究的两株酵母菌中,硫酸铵诱发的发酵速率总是较低。
表1 两株工业酵母菌增殖量(mg/mL)比较。
发酵是利用YNB培养基,含有2%(w/v)葡萄糖或麦芽糖,并补充各种不同的氮源。
菌株时间(h)蛋白胨酪蛋白氨基酸铵葡萄糖麦芽糖葡萄糖麦芽糖葡萄糖麦芽糖A3 20 6.0 6.0 4.5 5.5 1.3 2.060 8.5 8.1 9.0 10.0 2.7 4.0 L52 20 2.5 2.7 2.3 2.7 0.75 1.260 6.2 7.0 5.5 7.7 2.0 1.8发酵条件:30℃、250rpm,起始pH5.0、培养基补充1%(w/v)氮源。
讨论由于麦汁中含有各种糖类和各种氮源复合物,在该项研究中为了研究氮源对酵母代谢的影响,在培养基中就使用了一种糖类作为碳源,同时也利用各种浓度和组合的氮源。
利用的氮源包括简单铵离子(硫酸铵)、由氨基酸组成的蛋白水解酸(酪蛋白氨基酸)和由肽类组成的酶水解蛋白(蛋白胨)。
该项研究中使用到的碳源是葡萄糖和麦芽糖,浓度有低(2%,w/v)有高(15%,w/v),目的是为了证明酵母细胞对不同代谢条件(如糖降解物阻遏的程度低或高)下的反应。
从该项研究的结果来看,氮源的组成强烈的影响着酵母的代谢。
补充的氮源,以及糖的类型和浓度也影响着菌量增殖和酒精生成。
在低浓度麦芽糖和葡萄糖(2%,w/v)中观察到有二次生长的现象。
补充了硫酸铵的培养基上,糖被转化为酒精,酒精被酵母慢慢的利用。
在高浓度糖上,二次生长现象很难发现,在有蛋白胨的培养基中,从发酵到氧化代谢的转化速率快了很多。
代谢变化的时间是随着麦芽糖浓度的增加而延长,伴随的是发酵菌增殖量的减少,导致了二次生长的减弱。
与酪蛋白氨基酸和硫酸铵比较,蛋白胨导致的发酵性能会更高。
当麦芽糖浓度较高(15%,w/v),氮源的组成会导致改变麦芽糖的型式,并强烈影响酵母增长和酒精产量。
对酵母菌的研究结果补充了其他研究,结果显示酵母菌利用各种氮源会改变麦芽糖和葡萄糖的型式。
在补充了蛋白胨和酪蛋白氨基酸的培养基上,啤酒酵母菌的酵母增殖量都高(见图1、2和表1)。
高浓度糖中,氮源的组成导致改变麦芽糖和葡萄糖的发酵,并强烈影响酵母增殖量和酒精生成。
酵母发酵麦芽糖时,蛋白胨这种氮源可以提高发酵性能,增加酵母菌增殖和酒精的生成,并保留酵母活性。
啤酒酵母菌A3的培养基中补充了蛋白胨,结果显示出在改变麦芽糖型式的利用方面很剧烈。
酵母利用糖类来增殖,但无法有效的把麦芽糖发酵成高浓度的酒精。
啤酒酵母菌A3的培养基中添加麦芽糖后得到的结果与添加葡萄糖的结果是接近的。
该项研究中,补充硫酸铵的试验结果得到的都是较低的发酵性能。