酵母发酵酒精的研究进展
酵母在酒精发酵中的作用研究

酵母在酒精发酵中的作用研究酒精发酵是一种常见的生物学过程,是由酵母菌进行的一种发酵作用。
某些酵母菌能够利用多种碳源,例如果糖、葡萄糖、麦芽糖等来生物合成酒精和二氧化碳。
酒精发酵是酿酒、制酥油和面包等食品加工过程中不可缺少的重要步骤,也是生物燃料、酶等工业技术的基础。
酵母菌在酒精发酵中的作用酵母菌是一种单细胞真菌,是酒精发酵过程中的关键微生物。
酵母在酒精发酵中的作用主要包括以下方面:1. 生物合成酒精酿造酒精的主要微生物是酵母,其中希瓦酵母是酿制啤酒的最常用酵母。
在酿造酒精的过程中,酵母利用果糖、葡萄糖和麦芽糖等碳源,通过发酵反应生物合成酒精,即把碳源氧化成二氧化碳和酒精。
2. 生物合成二氧化碳酵母在发酵的过程中能够产生大量的二氧化碳,这是发酵过程中必不可少的一步。
二氧化碳是发酵过程中释放出来的主要气体,为啤酒及烤面包的体积和质地提供了支撑,是酿造酒精和制作面包的重要组成部分。
3. 产生香味物质在发酵过程中,酵母菌在代谢过程中产生了多种香味物质。
这些物质不仅能够使酒香浓郁,而且对食品的口感和风味也有较大影响。
在酿制啤酒的过程中,酒花和酵母的组合,能产生深色麦芽啤酒的香气,这也是啤酒具有特殊风味的重要原因之一。
如何探究酵母的发酵机理发酵是一个复杂的过程,需要多个因素共同协作才能完成。
酵母在酒精发酵过程中的作用机理复杂,与许多因素有关,如温度、酸碱度、氧化还原状态、水分、氧气浓度、营养物质等。
了解这些因素对发酵的影响有助于我们更好地理解酵母发酵的机制。
现代科学技术为我们解析酵母发酵机理提供了更多选择和途径。
目前,常用的方法主要包括基因工程、代谢物分析、转录组和蛋白组学技术等。
通过这些技术,我们能够准确地描述酵母在酒精发酵中的作用,并更好地探究发酵的机理。
结论酵母发酵作为一种重要的生物过程,已经成为食品加工、工业生产中不可替代的步骤。
酵母菌在酒精发酵中的作用非常重要,可以通过生物合成酒精、二氧化碳和产生香味物质等多个方面来描述。
酵母乙醇发酵实验报告

一、实验目的1. 掌握酵母乙醇发酵的基本原理和实验操作方法。
2. 研究不同发酵条件对酵母乙醇发酵的影响。
3. 了解酵母乙醇发酵过程中各参数的变化规律。
二、实验原理酵母是一种单细胞真菌,具有将糖类转化为乙醇和二氧化碳的能力。
在无氧条件下,酵母将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳,反应式如下:C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2本实验采用啤酒酵母为发酵菌种,通过调节发酵条件,如温度、pH值、初始葡萄糖浓度等,研究其对酵母乙醇发酵的影响。
三、实验材料与仪器1. 材料:- 啤酒酵母- 葡萄糖- 酵母提取物- 磷酸氢二钠- 磷酸二氢钠- 硫酸铜- 氯化钠- 氯化钾- 氯化钙- 氢氧化钠- 蒸馏水- 柠檬酸- 柠檬酸钠- 无水乙醇- 二氧化碳2. 仪器:- 恒温水浴锅- 酶标仪- pH计- 移液器- 烧杯- 试管- 移液管- 滴定管- 电子天平- 通风柜四、实验步骤1. 配制培养基:将酵母提取物、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、硫酸铜、氯化钠、氯化钾、氯化钙、氢氧化钠、柠檬酸和柠檬酸钠按比例混合,加入蒸馏水定容至1000mL。
2. 消毒:将培养基在121℃高压灭菌15分钟。
3. 酵母活化:将啤酒酵母接种于培养基中,在30℃恒温培养箱中培养24小时。
4. 发酵:将活化后的酵母液按比例加入葡萄糖,调节pH值至5.0,置于恒温水浴锅中,在30℃条件下发酵48小时。
5. 测定乙醇含量:采用酶标仪测定发酵液中乙醇含量。
6. 数据处理:记录各实验组乙醇含量,分析不同发酵条件对酵母乙醇发酵的影响。
五、实验结果与分析1. 温度对酵母乙醇发酵的影响:在30℃条件下,乙醇产量最高,随着温度升高或降低,乙醇产量逐渐下降。
2. pH值对酵母乙醇发酵的影响:在pH值为5.0时,乙醇产量最高,随着pH值升高或降低,乙醇产量逐渐下降。
3. 初始葡萄糖浓度对酵母乙醇发酵的影响:在初始葡萄糖浓度为10%时,乙醇产量最高,随着初始葡萄糖浓度增加或减少,乙醇产量逐渐下降。
酿酒酵母及其代谢途径的研究进展

酿酒酵母及其代谢途径的研究进展随着人们生活水平的提高,酒成为人们聚会、社交的重要工具,而酿酒酵母则是酒的重要原料之一。
酿酒酵母作为一个微生物,它的代谢途径、基因调控以及发酵机制一直是研究者们的关注点。
本文将对近年来酿酒酵母及其代谢途径的研究进展进行探讨。
1. 酿酒酵母的功能及分类酿酒中常用的酵母分为酿酒酵母和物理酵母。
国际上通行的分类标准认为,酿酒酵母主要分为两类:Saccharomyces cerevisiae和Saccharomyces bayanus。
其中,Saccharomyces cerevisiae是最早被人们利用的酿酒酵母之一,其主要生长温度为16-20℃,被广泛应用于葡萄酒、啤酒、米酒以及烧酒等多个领域;Saccharomyces bayanus则生长温度较低,一般在8-14℃之间,常被应用于白酒等特殊领域。
除了被广泛应用于酒精行业外,酿酒酵母还有其他许多应用。
例如,在医药、食品、原料化学等领域,酵母的代谢途径和基因调控也得到了较广泛的研究。
在医药领域,酿酒酵母的代谢途径被应用于抗癌药物的研究;在食品领域,酿酒酵母的代谢途径则可以用来制造高值化合物的食品添加剂;在原料化学领域,酿酒酵母可以被用来代替化学试剂制造生物合成产品。
2. 酿酒酵母代谢途径的研究进展2.1 糖代谢途径酿酒酵母的代谢途径中糖代谢途径一直是研究者们关注的焦点之一。
传统的观点认为,糖代谢途径主要由葡萄糖进入酵母细胞,随后进入糖酵解途径或糖异生途径,最终产生能量和酒精。
近年来,随着基因测序技术以及代谢组学技术的发展,人们对酿酒酵母的糖代谢途径有了更深层次的认识。
例如,人们通过对酿酒过程中的代谢物进行分析,发现丙酮酸和二氧化碳等代谢产物的产生与酵母产生的酒精的量密切相关,这提示酿酒酵母的糖代谢途径与其酒精产生的机制有关。
此外,一些研究发现,酵母在不同的培养环境下糖代谢途径的表现也有所不同。
例如,在氧气充足的环境下,酵母可以将葡萄糖转化为生命活动所需的原料,产生的乳酸可以被用来维持酸碱平衡;而在氧气不足的情况下,酵母会将葡萄糖转化为乙醇和二氧化碳,以产生能量。
库德里阿兹威氏毕赤酵母在发酵工业中的研究进展

在石器时代时,人类便已开始利用酵母发酵来 增加食物和饮料的风味以及保存周期。乙醇发酵
从最开始的自然发酵到如今过程受控制的工业发 酵,发酵剂也由多菌种混合发酵转变为特定的单一
作者简介:王德培,男,助理工程师,主要从事白酒酿造及微生物研究,E-mail:397182904@。 通讯作者:焦富,男,助理工程师,主要从事白酒酿造及微生物研究,E-mail:188216015@。
2 库德里阿兹威氏毕赤酵母基因组及表观特征
P.kudriavzevii 广泛分布于自然界,常发现于各 种天然发酵、果实和土壤中,这些生态位存在各种 环境压力:低氧、低 pH 值、高温、高乙醇浓度等 。 [6] 本节将简要概述 P.kudriavzevii 基因组以及其表型
王德培,胡 阳,焦 富·库德里阿兹威氏毕赤酵母在发酵工业中的研究进展
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酿酒科技 2021 年第 6 期(总第 324 期)·LIQUOR-MAKING SCIENCE & TECHNOLOGY 2021 No.6(Tol.324)
菌种发酵,而酿酒酵母及其近源种是最常见也是应 用最广泛的发酵剂。然而,使用酿酒酵母进行纯种 发酵也有其局限性,一方面是很难筛选到一株同时 满足所有优良性状的酵母,同时在传代扩培中也容 易出现突变导致菌株性状衰退,另一方面,纯种发 酵的风味较为单一,难以满足市场多样化需求。此 外,酿酒酵母的外源蛋白表达量较低,难以满足多 种工业化的发酵需求。
P.kudriavzevii 在自然界中广泛分布,经常在自 发发酵中出现,如白酒、葡萄酒、乳制品、酸面团等, 但 P.kudriavzevii 在发酵工业中的作用和地位需要 进一步评估。例如,有研究表明,P.kudriavzevii 导 致了泡菜的腐败,包括异味和质地软化;假丝酵母 引 起 的 人 类 真 菌 感 染 中 约 2 % 是 由 P.kudriavzevii (即 Candida krusei)导致。另一方面,人们越来越 认识到 P.kudriavzevii 作为工业发酵过程中的发酵 剂的潜力:其独特的风味特征和酶活性使它们非常 适合开发新风格酒精饮料;同时它们对低 pH 值的 耐受性,其有效的新陈代谢以及产生高浓度乙醇的 能力引起了生物乙醇研究领域的注意。因此,对 P. kudriavzevii 的研究是一个热门话题,并且越来越多 的研究开始针对特有的 P.kudriavzevii 的基因组、转 录组、代谢组、蛋白质组和表观特征。
酿酒酵母S_cerevisiae发酵研究新进展

文章编号:1002-8110(2007)01-0059-04酿酒酵母S.cerevisiae 发酵研究新进展周向荣1,2,夏延斌1,*,周跃斌2,罗玲泉1(1.湖南农业大学食品科技学院,湖南长沙410128;2.湖南农业大学产业处,湖南长沙410128)摘要:综述了saccharomycescerevisiae在菌株特性、培养条件及应用技术等方面国内外的最新研究成果。
关健字:啤酒酵母;酿酒酵母;发酵中图分类号:TS261.11文献标识码:B收稿日期:2006-09-07作者简介:周向荣(1974-),男,湖南人,硕士研究生,研究方向为食品化学与营养;*夏延斌,通讯作者,教授。
0前言Saccharomycescerevisiae(简称S.cerevisiae,下同),在国内一般称为啤酒酵母,酿酒酵母,发面酵母。
其细胞大小为2.5 ̄10μm×4.5 ̄21μm,在加盖的玉米琼脂上不产生假菌丝或有不典型的假菌丝,营养细胞可直接变为子囊,每囊有1 ̄4个圆形光面的子囊孢子,在麦芽汁25℃培养3d,细胞为圆形、卵形、椭圆形和香肠形。
其菌落在麦芽汁琼脂上为乳白色,有光泽,平坦,边缘整齐。
菌体维生素、蛋白质含量高,既可食用又可提取细胞色素C、核酸、麦角固醇、谷胱甘肽、凝血质、辅酶A、三磷酸腺苷等。
该菌种能发酵葡萄糖、麦芽糖、半乳糖及蔗糖,但不能发酵乳糖和蜜二糖,不同化硝酸盐。
在食品发酵中,除了酿造啤酒、酒精及其它的饮料酒外,还可发酵面包。
另外,在维生素的微生物测定中,常用啤酒酵母(S.cerevisiae)测定生物素、泛酸、硫胺素、吡哆醇及肌醇等。
目前,我国国内对S.cerevisiae的研究大多集中在酿造领域,在利用S.cerevisiae提高酿造制品质量,降低生产成本等方面已取得了很大的成功,但其它领域相对来说则关注较少。
而且,最近的资料表明,德国E委员会(BUNDESANEIGER)草药名录已将收录S.cerevisiae,作为一种保健型食品向公众推荐[1]。
固态法酿造白酒中的酵母发酵代谢途径研究

固态法酿造白酒中的酵母发酵代谢途径研究摘要:白酒是中国传统的酒类产品之一,其独特的风味和醇香口感受到了广大消费者的喜爱。
酒精的产生是通过酵母微生物代谢过程中产生的,而酵母的代谢途径对白酒的风味和品质起到至关重要的作用。
本文将探讨固态法酿造白酒中酵母发酵的代谢途径研究,包括糖的利用、乙醇的产生以及酵母细胞的生长等方面。
1. 糖的利用在固态法酿造白酒的过程中,由于发酵床中固态物料的存在,酵母的营养来源主要是床面上的酒糟和床下固态物料。
糖是酵母生长和代谢的主要碳源,通过研究发现,酵母在固态法酿造白酒的过程中可以利用多种糖类物质,如葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖等。
在发酵过程中,糖类物质在酵母细胞内经过一系列的酶的作用,转化为乙醇和二氧化碳等代谢产物。
2. 乙醇的产生乙醇是白酒中的主要成分之一,也是酵母发酵过程中最重要的代谢产物之一。
乙醇的产生是由酵母细胞通过糖类物质的发酵作用产生的。
在固态法酿造白酒的过程中,酵母通过糖类物质的代谢,产生乙醇和二氧化碳。
乙醇对白酒的风味和口感有着重要影响,适量的乙醇能够增加白酒的醇香口感,但过高的乙醇含量会影响白酒的品质和风味。
3. 酵母细胞的生长酵母细胞的生长对于固态法酿造白酒过程中的酵母发酵至关重要。
酵母细胞在适宜的温度和湿度条件下能够快速繁殖,同时也需要足够的氧气供应。
酵母在固态法酿造白酒的过程中,通过吸收酒糟和固态物料中的一些有机物质,为其生长提供营养来源。
此外,酵母细胞在生长过程中还会释放酵母菌体表面酶,将固态物料中的淀粉、蛋白质和脂肪等分解为可被酵母细胞吸收的小分子物质。
4. 代谢途径的调控酵母发酵代谢途径的调控对于固态法酿造白酒的品质控制至关重要。
酵母在代谢过程中的一系列酶活性和基因表达水平的调节,直接影响着乙醇产生和其他代谢产物的生成。
通过对酵母发酵过程中的代谢途径的研究,可以探索调控酵母代谢活性的关键基因和酶,为白酒的品质改良和控制提供理论依据。
结论:固态法酿造白酒中的酵母发酵代谢途径是一个复杂而重要的过程,在白酒的风味和品质形成上起着关键的作用。
酵母菌发酵生产酒精的代谢途径研究

酵母菌发酵生产酒精的代谢途径研究酿酒业历史悠久,缘起于人类对美食与娱乐的追求。
而酒精作为一种重要的发酵产物,其生产一直是酿酒业关注的焦点。
酵母菌的代谢途径是酒精发酵的关键,因此对酵母菌代谢途径的研究具有极其重要的意义。
酵母菌是酿酒业中用于发酵的常见微生物。
在发酵过程中,酵母菌扮演着极其重要的角色。
其最重要的代谢途径为糖代谢途径,即通过糖分解产生能量,生成酒精和二氧化碳等发酵产物。
在酒精发酵过程中,酵母菌代谢途径与糖的种类、浓度、营养状态、pH等因素密切相关。
糖的类型是影响酵母菌代谢途径的重要因素。
在酿酒过程中,常见的糖类包括葡萄糖、果糖、蔗糖等。
酵母菌代谢不同种类的糖的方式是不同的。
例如,葡萄糖被酵母菌代谢的主要途径为糖酵解途径(Glycolysis),而果糖在酵母菌体内的代谢途径较为复杂,首先需要在几个步骤中转化为葡萄糖,然后再通过糖酵解产生能量。
蔗糖在进入酵母菌体内后首先被切割成葡萄糖和果糖,然后再接下来的代谢中产生酒精和二氧化碳。
除了糖的类型,糖的浓度也是影响酵母菌代谢途径的重要因素之一。
当糖的浓度高时,酵母菌代谢的糖的速度也相应地增加,因此酒精的产量也会增加。
当糖的浓度较低时,酵母菌需要更长的时间来完成代谢,酒精的产量则会相应减少。
酵母菌的营养状态也会影响代谢途径。
生长阶段的酵母菌通常会产生较少的酒精,而寿命较短的酵母菌会更快地完成酒精发酵。
因此,酵母菌的营养状态应该被谨慎地控制,以产生最佳的酒精发酵结果。
pH值的变化也会影响酵母菌代谢途径。
当pH值较低时,酵母菌的代谢途径会发生改变,从而影响酒精产量。
酿酒过程中通常会通过调节pH值来控制酒精的产量。
总之,酵母菌代谢途径是酿酒业中非常重要的研究内容。
对代谢途径的深入研究,可以帮助我们更好地掌握酒精发酵的规律,生产更好的酿酒产品。
同时,对酵母菌的代谢途径的研究也有助于我们更好地理解微生物代谢的奥秘。
酵母菌的研究概况

酵母菌的研究概况酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)是一种广泛应用于食品加工、酿酒和生物工程等领域的单细胞真菌。
它是酿酒的主要微生物,通过发酵糖类产生酒精和二氧化碳。
同时,酵母菌还是许多研究领域的重要模式生物,由于其简单的基因组和生命周期,使其成为理解细胞生物学和遗传学基本原理的重要工具。
酵母菌的基因组比较简单,约有6000个基因,其中许多与人类基因具有高度相似性。
因此,通过研究酵母菌,可以更好地理解人类基因的功能和调控机制。
例如,1995年,诺贝尔生理学或医学奖授予了斯坦利·普鲁斯纳和保罗·劳特伯格,表彰他们对酵母菌基因调控机制的研究所做出的贡献。
通过研究酵母菌,人们发现了许多基本的细胞周期调控蛋白以及与人类癌症相关的基因。
另外,酵母菌在生物工程和制药领域也有广泛的应用。
通过对酵母菌基因的操作和表达,可以生产包括蛋白质、酶和抗生素等重要的生物制品。
这些应用主要依赖于酵母菌的高效表达系统和易于生物操作的特性。
在酿酒领域,人们通过对酵母菌基因的选择和改造,培育出适应不同环境和工艺条件的酵母菌品种。
这些改进的酵母菌可以提高酿酒过程中的发酵效率和酒液的品质。
此外,基于酵母菌的发酵技术也被应用于生物燃料的生产,如生物乙醇生产。
最近,酵母菌研究扩展到了系统生物学的范畴。
系统生物学将物种的整个基因组和生化反应网络作为研究对象,旨在理解生物系统整体的功能和调控机制。
通过对酵母菌的全基因组测序和细胞代谢途径的分析,人们建立了酵母菌细胞的定量模型,描述了其代谢途径和信号传导网络。
这种定量模型促进了对细胞功能的深入理解,并为生物工程的设计和优化提供了理论基础。
总的来说,酵母菌的研究已经取得了重要的进展,对生物学和生物工程都具有重要的应用价值。
随着基因测序技术和系统生物学的发展,人们对酵母菌及其生物学机制的理解将进一步加深,这将为解决许多生物工程和生物医学领域的问题提供新的思路和方法。
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酵母发酵酒精的研究进展(生命科学与技术学院微生物专业)前言人类利用酵母菌的历史已有几千年了。
值得提出来的是,早在我国宋代的酿酒著作中,中国人已经明确记载了从发酵旺盛的酿酒缸内液体表面撇取酵母菌(当然不是纯粹的酵母菌)的方法,并把它们称为“酵”,风干以后制成的“干酵”可以长期保存。
这种制造干酵母的原始方法说明,早在800年前,中国人已经意识到酒精发酵是由“酵”,即某种能生长的物质引起的。
这种推断直到19世纪巴斯德才证明是酵母菌。
明代末年出版的词书中记载有“以酒母起面曰发酵”,“发酵,浮起者是也”等解释。
这说明至少在那时,一引起细心观察自然现象和注意比较的学者,已经认识到发面和酿酒有某种相同的因素在起作用。
当时在欧洲虽然已经发现了酵母菌,但在200年后才知道酵母菌的作用。
今天我们把这类微生物称酵母菌,正是以此为根据的。
酵母菌能够把糖变成酒精,是因为它的细胞里有催化剂,这些存在于生物细胞的催化剂在科学上叫做酶。
虽然现在知道所有的生物都是靠酶催化的化学反应来生活的,但最早发现的酶,就是酵母菌的酶。
酵母菌中最早发现的酶,是把糖变成酒精的一群酶,当时自然数酒化酶。
由于这种酶的作用,使糖分解成酒精和二氧化碳,这就是利用酵母菌酿酒和发面包的原理。
使面团产生许多空隙的就是二氧化碳。
酵母细胞大小为2.5-10μm×4.5-21μm, 在加盖的玉米琼脂上不产生假菌丝或有不典型的假菌丝, 营养细胞可直接变为子囊, 每囊有1-4个圆形光面的子囊孢子, 在麦芽汁25℃培养3d, 细胞为圆形、卵形、椭圆形和香肠形。
其菌落在麦芽汁琼脂上为乳白色, 有光泽, 平坦, 边缘整齐。
菌体维生素、蛋白质含量高, 既可食用又可提取细胞色素C、核酸、麦角固醇、谷胱甘肽、凝血质、辅酶A、三磷酸腺苷等。
该菌种能发酵葡萄糖、麦芽糖、半乳糖及蔗糖, 但不能发酵乳糖和蜜二糖, 不同化硝酸盐。
酵母菌的繁殖方式既可进行无性繁殖,如芽殖,又可进行有性生殖;酵母菌既可进行有氧呼吸,又可进行无氧呼吸,是一种兼性厌氧呼吸的真核微生物。
单细胞真核生物酿酒酵母基因组为12,068kb,比单细胞的原核生物和古细菌大一个数量级。
酿酒酵母基因组共有5887个ORF,这比原核生物和古细菌要多很多。
酿酒酵母的基因密度为1个基因/2kb,密度小于原核生物流感嗜血杆菌和尿殖道支原体等。
酿酒酵母是最小的真核基因组,裂殖酵母其次,其密度是1/2.3kb,简单多细胞生物线虫的基因密度为1/30kb。
第二、酿酒酵母只有4%的编码基因有内含子,而裂殖酵母则有40%编码基因有内含子。
1、酵母的生长条件1.1 无机盐无机盐类是微生物生命活动不可缺少的物质, 其主要功能是参与构成菌体成分、作为酶的组成部分, 或维持酶的活性、调节渗透压等。
王蓬际[8](2005)在完全合成培养基条件下,就硫酸镁、磷酸二氢钾、磷酸氢二氨3 种无机盐对1 株产高浓度酒精的酿酒酵母A12( 大连轻工业学院菌种保藏室保藏) 的间歇发酵影响进行了初步研究, 得到了不同无机盐浓度与最终酒精浓度之间的关系, 初步找到了该株酵母所需无机盐的临界值: 硫酸镁5g/L; 磷酸二氢钾为5g/L(或<5g/L); 磷酸氢二氨为5g/L。
并指出该株酵母发酵时间仍然过长。
但对硫酸镁浓度较高时对酵母发酵的抑制作用未做深入研究。
1.2 碳源、氮源的吸收与利用氮源是构成菌体物质和一些代谢产物的必需营养元素,定性和定量地分析了两种酿酒酵母发酵前期在不同含氧条件下利用和吸收氮源的差异, 这些差异主要受发酵前期氧和酿酒酵母的影响, 在后发酵阶段, 通过NAD(P)H再氧化释放氨基酸来保持氧化还原平衡。
王蓬际比较了尿素和硫酸铵两种氮源对A12 发酵的影响, 发现硫酸铵比尿素较好, 最终酒精浓度可以达到119.9g/L。
1.3 碳源、氮源缺乏的影响S.cerevisiae 与碳源、氮源的关系,目前的研究主要集中在吸收与利用上, 碳源、氮源缺乏对S.cerevisiae 的影响却很少有人研究, Elisabeth Thomsson 等针对碳源、氮源缺乏对S.cerevisiae 的影响进行了连续研究。
2003 年的研究显示, 缺氮培养后, 发酵能力依菌株不同减少70%-95%, 缺碳培养后, 几乎所有供试菌株都丧失了发酵能力。
2005 年发现碳( 非氮) 缺乏对发酵性能的影响取决于缺乏培养前的生长条件。
而氮缺乏培养后所有供试菌均保持了大部份原有的发酵能力, 与缺乏培养前的生长条件无关。
氮缺陷型菌株在碳缺乏培养后, 丧失了大部分发酵能力。
碳缺陷型菌株在碳缺乏培养后仍保持大部分发酵能力。
碳缺乏培养前葡萄糖含量与碳缺乏培养后的发酵性能、胞内ATP 含量存在相互关而发酵力与葡萄糖的吸收率没有相关性。
并指出在工业发酵中, 在厌氧条件下为保持酿酒酵母发酵能力强的菌株数量, 应避免酵母菌株碳源缺乏。
2、酵母发酵酒精技术的研究进展2.1 混合菌种发酵葡萄酒的传统自然发酵工艺一般采用混合菌种发酵。
朱一松用Debaryomyces vanriji 和S. cerevisiae 的混合培养发酵来生产葡萄酒, 发现混合培养比纯培养得到的β- 葡萄糖苷酶的活性更高, 发酵后的葡萄酒中脂肪酸、酯、萜烯醇等的含量更丰富, 从而改善了葡萄酒的风味。
南阳1308酵母混合发酵能解决酒精产率不高和有机酸等副产物的存在问题。
2.2 固定化酵母技术固定化细胞技术是现代生物工程技术的重点内容之一,它是运用物理或化学的手段将游离的细胞定位于限定的空间区域, 使其保持催化活力, 并可反复使用。
目前, 已对包埋剂和控制技术参数等取得了一定的科研成果。
廖朝晖以陶瓷为载体的实验中发现, 采用陶瓷固定技术比藻酸钙固定化的技术要好, 其原因可能是陶瓷载体较重, 能保护S. cerevisiae 细胞及其生理活性, 使S. cerevisiae对糖和酒精体现出较高的耐受能力。
空心柱状的载体材料比实心球状的载体材料速度要快, 小颗粒载体速度最快, 但影响系数并不是最高。
Mansour 对S. cerevisiae 中的转化酶用硅藻土和聚丙烯酰胺固定的研究表明, 硅藻土(celite)固定比聚丙烯酰胺固定有更好的稳定性。
在最佳温度60℃, 最佳pH4.6 时, 其转化酶的活性分别为92%和81%。
并且pH在4.0-6.5 和温度40-60℃范围内, 在室温下贮藏90d 和重复使用20 个批次后仍有特别好的稳定性。
侯红萍等采用海藻酸钠包埋法和明胶包埋法, 通过对比重复试验, 发现用6%明胶-戊二醛为包埋剂固定酿酒酵母和生香酵母的方法较好。
固定化的最佳方法是: 取40mL6%明胶、1.0g 酿酒酵母湿菌体和1.5%的生香活性干酵母混合包埋后, 再用1.5%戊二醛溶液交联3h。
固定化酵母菌的最适糖化发酵时间为9d。
固定化酵母比游离酵母发酵速度快, 出酒率提高了2.2%, 产酯量提高了20%。
连续使用10 个批次后, 其机械强度良好, 酿酒性能稳定2.3 浓醪酒糟发酵国内传统发酵法酒精工业已有近一个世纪的发展历程,生产上酒精出率已经达到国际的先进水平,从生产消耗、能耗及发酵强度方面看仍具有很大的潜力;这要以先进的工艺为依据。
于1995年底,成功研究的“酒精浓醪发酵工艺”具有设备利用率高、能源消耗低和酒糟处理量少等一系列明显的优点。
原料经精选、除杂(玉米经脱皮、去胚)后粉碎,通过低温蒸煮(双酶法)液化、糖化和浓醪间歇发酵后,发酵成熟醪中的酒精浓度可达14%~16%(v/v);发酵温度30~37℃,发酵时间在50小时之内,淀粉利用率达90%。
3、新型酵母菌株的研究进展3.1 诱变育种诱变的机理是:碱基臵换:又分为转换和颠换。
DNA链中的一个嘌呤被另一个嘌呤或一个嘧啶被一个嘧啶臵换称为转换;一个嘌呤被一个嘧啶或一个嘧啶被另一个嘌呤臵换的称为颠换。
移码突变和染色体畸变。
用于酵母变育种的理化因素有:1、物理诱变剂,如紫外线、γ射线(60Co照射)、 X射线、离子束、质子、激光、微波、电磁波、空间辐射等。
2、化学诱变剂。
(1)烷化剂类化合物,如N-甲基-N-硝基-N-亚硝基胍(NTG)、二乙基亚硝胺(DEN)、乙基磺酸甲酯(EMS)、重氮甲烷、乙烯亚胺、氮芥等。
(2)碱基类似物,如5-溴尿嘧啶(5-BU)、5-氟尿嘧啶、5-氨基尿嘧啶(5-AU)等。
(3)移码诱变剂:吖啶黄、吖啶橙等吖啶类化合物。
(4)脱氨基诱变剂:亚硝酸。
利用诱变育种方法已经筛选到很多种工业酿酒酵母。
3.2 原生质体的融合原生质体融合技术广泛应用于各类微生物遗传育种中, 单亲灭活原生质体融合技术的最大优点, 就是可以省去亲株细胞的遗传标记和提高筛选效率,也可通过双亲灭火或抗性筛选方法建立筛选体系。
目前的生料发酵仍需添加糖化酶系, 构建可降解淀粉直接发酵酒精的菌株则可不必添加糖化酶而直接发酵, 不仅可以缩短工艺过程, 而且可以节约设备和投资, 增强了市场竞争力。
张华山通过酵母属间融合成功地构建了直接转化淀粉生产燃料酒精的新型菌株。
文铁桥通过PEG诱导碘乙酸灭火呼吸缺陷克鲁维酵母原生质体与酿酒酵母原生质体融合,获得45℃发酵产酒率高达8.7%的高温酵母菌株。
毛华等人利用原生质体融合技术进行属间融合,得到能发酵木糖产生乙醇的酵母菌融合子。
细胞原生质体拆合技术是在细胞融合基础上、结合了基因工程技术而发展起来的一项新兴技术。
林炜铁选择具有耐高温(42℃)、耐高酒精度(15%)特性的K 氏酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的细胞核,与耐高糖(55%)的H15蜂蜜酵母(Nectaromyces sp.)经紫外线灭活的无核原生质体,进行原生质体拆合技术的研究,建立一条遗传育种的新型途径,为工业微生物育种提供了一个新的方法,并构造细胞核转移和真核细胞无核系统的实验模型。
3.3 外源基因在酵母中的表达国外对糖酵解途进中的3个激酶及14个相关基因进行过量表达研究表明对产酒率和酒精耐受性都没有明显变化。
酒糟中存在着一些未能被酵母消耗的糖,含量较高的如纤维二糖、蜜二糖等,有效利用酒精发酵过程中产生的纤维二糖,具有一定理论和实际意义。
采用异硫氰酸胍-酚-氯仿法提取里氏木霉总RNA,分离polyA+mRNA2;通过RT-PCR方法扩增得到葡萄糖苷酶基因。
构建了重组质粒Pyx-BGL,并在酿酒酵母中获得表达,得到的转化子能以纤维二糖为唯一碳源生长。
虽然半纤维素多聚体的降解比较容易,但其降解产物戊糖(主要是木糖) 发酵产生乙醇则要比纤维素的降解产物葡萄糖的发酵困难得多。
将P. stipitis 的基因XYL1 和基因XYL2 克隆于多拷贝载体在酿酒酵母启动子如PGK、ADHI ,或在其自身的启动子下,均可以在酿酒酵母菌中得到较高的酶活表达。