啤酒酵母

啤酒酵母酵母菌(Saccharomyces)的分类在分类学上的地位真菌门子囊菌纲原子囊菌亚纲内孢霉目内孢霉科酵母亚科酵母属酿酒酵母人们已知的有1000多个酵母种啤酒酵母☠啤酒酵母概述及生理特性☠啤酒酵母的生活史及选育方式初步☠啤酒酵母的生产特性☠优良啤酒酵母的评估啤酒酵母概述及生理特性✌分类学家进行分类时没有考虑次要差异，通常统分为啤酒酵母（Saccharomyces Cerevisiae) ✌根据生产技术特性以及传统习惯，仍把进行啤酒生产的啤酒酵母分成两类： 上面啤酒酵母—Saccharomyces Cerevisiae下面啤酒酵母—Saccharomyces Carlsbergensis两种啤酒酵母的主要区别两种啤酒酵母的区别-2上面啤酒酵母（爱尔啤酒酵母）具有一定的正电荷与带有负电荷的二氧化碳吸引形成团粒，浮力大于重力，故上浮至液面，可用撇沫法去除 下面啤酒酵母（贮藏啤酒酵母，lager酵母）带有一定的负电荷与二氧化碳互相排斥，酵母始终悬浮于发酵液中，到达一定的发酵度时，即细胞密度达到一定时，重力大于浮力，则沉于器底啤酒酵母的生理特性☞啤酒酵母的巨大菌落形态☞啤酒酵母的出芽及芽痕☞啤酒酵母的结构☞啤酒酵母的结构——啤酒酵母的细胞壁结构——啤酒酵母的细胞膜酵母巨大菌落形态的作用✉把明胶作为麦汁固化剂，比琼脂作固化剂更能增加菌落形态上的差别特征✉不同的酵母在明胶麦汁平板上的形态不一✂ ale酵母每个菌株都具有自己特征性的菌落形态✂ Lager酵母不明显，更趋向于具有比较单一的形态。

✉主要的缺点：✂为了获得特征性菌落形态，至少要在21℃下培养3周✂不能提供有关个别菌株是否具有酿造价值的信息✉这些照片能够鉴定出其它一些个性，而这些是麦芽制造者、酿造师和科学家不能提供的酵母的出芽及芽痕酵母细胞一般以出芽方式繁殖子细胞长到与母体一样大时，从母细胞脱落，母细胞上留下的痕迹称为“出芽痕”，子细胞上留下的痕迹称为“诞生痕”酵母细胞壁的同一位点上只能出一次芽。

通过出芽痕的数量可以知道某一细胞的出芽数量。

这可以用来测量细胞的年龄一般细胞的最多出芽次数为5~6次酵母细胞的细胞壁结构☎酵母细胞壁是一稳固结构，维持细胞的形状与强度☎细胞壁厚25nm左右，占整个细胞干重的25%☎主要结构是葡聚糖和甘露聚糖，还有少量蛋白质和几丁质酵母细胞壁成份— 葡聚糖位于与质膜相邻的细胞壁内侧，形成葡聚糖层是细胞壁的主要结构成份去除或降解葡聚糖，将导致整个细胞壁的破坏酵母细胞壁成份— 甘露聚糖☜是甘露糖单体的聚合物，与蛋白质一起构成细胞壁的外围结构☜去除或降解甘露聚糖，并不会破坏整个细胞壁结构☜如果机械破坏细胞壁，甘露聚糖层破坏后进入啤酒中，则会造成过滤不清的混浊☜甘露聚糖蛋白还会影响啤酒酵母的絮凝性酵母细胞壁成份—●几丁质☜几丁质是N-乙酰葡萄糖胺为单体的聚合物☜构成细胞壁的最外层——纤维层☜与出芽痕有关，主要位于出芽痕的四周酵母细胞壁结构—❍蛋白质☜占细胞壁干重的10%☜有一部分是与细胞壁相连的酶，如葡聚糖酶，甘露聚糖酶等☜这些酶具有“软化”细胞壁的功能，从而允许芽的形成酵母细胞壁对啤酒酿造的影响细胞强壮时，酵母细胞壁结构紧密，胞内大分子物质无法进入啤酒中细胞衰老、发生自溶、或受机械（及酶制剂）的处理后，细胞壁结构被破坏，通透性增加（壁上出现多处孔洞），则许多胞内大分子（水解酶类、蛋白质等）进入啤酒，造成啤酒混浊以及泡沫性能降低（尤其是纯生啤酒）有时利用酵母泥pH与啤酒pH的差值测定酵母的活力如何酵母细胞膜的作用在细胞壁内部，是一半透性膜能够摄取周围环境的小分子营养物质，同时把胞内的代谢产物排出体外酵母的絮凝性与细胞膜的组成有关细胞膜受到损伤后，对于染料的通透性也会增加，因此有时根据次甲基兰染色测定死亡率时，有较大的偏差啤酒酵母生活史及选育啤酒酵母的繁殖有无性和有性两种方式大部分情况下，啤酒酵母进行无性繁殖，以芽殖的方式传代在人为控制的条件下，也可以进行有性繁殖——可以进行细胞杂交啤酒酵母的无性繁殖周期啤酒酵母的生长几乎完全伴随着芽的生长在快速生长的酵母培养物中，芽的形成占据整个细胞周期，所有细胞上都可以观察芽的存在。

在生长很慢的酵母培养物中，可以看到不带芽的细胞，芽的形成仅占据细胞周期的部分时间通常酵母的细胞周期被定义为一次细胞分裂结束到另一次细胞分裂之间的这一阶段细胞周期的四个阶段可以分成G1、S、G2和M期S期是DNA开始合成的时期M期是有丝分裂期，染色体分开并分离G1期代表界于有丝分裂期与DNA合成期之间的这一时期G2期代表界于DNA合成期与有丝分裂期之间的这一时期啤酒酵母的有性繁殖周期啤酒酵母有性繁殖要进行有性繁殖，必须先形成单倍体的子囊孢子啤酒酵母只有在营养极度缺乏的情况下才会形成子囊孢子一般情况下野生酵母比培养酵母易形成子囊孢子呼吸缺陷型突变菌株呼吸缺陷型或“小”突变是啤酒酵母中最常出现的突变形式由于酵母线粒体DNA片段缺失，形成有缺陷的线粒体基因组，突变的线粒体不能正常合成某种蛋白质。

突变株通常比呼吸正常的普通菌株的菌落(也叫大菌落)要小很多发生频率通常为群体数量的0.5%~5%,但有时高达50%许多表现型，比如糖的摄取、代谢副产物的形成、对乙醇和温度等胁迫因子的耐受性等发生变化。

细胞絮凝性、细胞壁和质膜结构以及细胞形态等也受到影响啤酒酵母呼吸缺陷型的影响呼吸缺陷型酵母或具有大量呼吸缺陷型酵母的培养物发酵的啤酒往往具有风味缺陷和发酵上的问题，表现在：——双乙酰、高级醇的含量偏高——麦汁发酵速率下降——死亡细胞数升高——酵母细胞数和絮凝能力降低啤酒酵母生产菌株的呼吸缺陷型要求<1%啤酒酵母的选育方式自发突变株的筛选诱发突变细胞杂交（包括稀有结合）原生质体融合DNA重组技术自发突变株的筛选♒筛选自发突变株是行之有效的酵母改良技术♒避免使用破坏性的诱变剂对啤酒风味的改变♒自发突变率为10-6~10-8，筛选工作量较大♒用葡萄糖类似物2-脱氧葡萄糖作抗性筛子，可获得高麦芽糖利用率的啤酒酵母自发突变株。

同时去除了葡萄糖对摄取麦芽糖的阻遏效应，实现了麦汁的快速发酵，同时成品啤酒的原有风味并没有改变♒利用甲磺隆耐性筛子筛选低双乙酰峰值的啤酒酵母诱发突变利用化学或物质诱变物质处理，DNA分子结构发生缺失和损伤，从而引起酵母的变异把突变率提高至10-4~10-5，大大提高筛选几率不良之处——突变菌株往往会失掉亲本菌株许多好的特性，而出现一些不良特性，如发酵时生长变慢、产生不愉快的风味化合物等——啤酒酵母的多倍体/非整倍体的特性，在传代过程中容易丢失变异的基因，造成回复突变细胞杂交啤酒酵母很难产孢，且为多倍体/非整倍体细胞，很难得到单倍体孢子，进行细胞杂交稀少结合(强制接合)，不考虑酵母菌株几倍体和接合型的杂交技术，可以进行难以常规杂交技术处理的多倍体/非整倍酵母的杂交改良非接合型菌株高密度混合时，会形成一些带有融合核的杂合子，通过相应的选择标记可以分离。

可能的缺点是啤酒酵母的核基因进行整合时，会同时发生其它亲本(非啤酒酵母)的稀少杂合，带来不希望的特性啤酒酵母原生质体融合例子啤酒酵母(Saccaromyces cerevisiae)和糖化酵母(Saccaromyces diastaticus)融合，新建酵母具有淀粉发酵能力絮凝酵母与清酒酵母融合，获得高产乙醇的菌株糖化酶母(Saccharomyces diastaticus)和耐高渗酵母(Saccharomyces rouxii)融合，获得耐渗透压性能改良的菌株对啤酒风味改变较大，非特异性重组DNA技术对啤酒酵母的改良从黑曲霉中获得淀粉酶活性从枯草芽孢杆菌和大麦中获得葡聚糖酶活性基因从肠细菌和醋杆菌中获得 -乙酰乳酸脱羧酶基因分泌可去除冷沉淀的胞外蛋白酶以及对酵母的凝聚性进行修饰重组DNA技术的前景是定向的特异性改良安全性及伦理等方面存在一定的问题啤酒酿造中目前还没有重组酵母菌用于生产啤酒酵母的生产特性对营养物质的吸收与代谢——对糖的吸收利用——对氮的吸收利用——对氧气的利用——对维生素的需要酵母的分泌产物啤酒酵母的絮凝性酵母的保藏、接种和细胞活力、活性a.酵母细胞对糖的吸收与代谢吸收顺序为：葡萄糖>果糖>蔗糖>麦芽糖>麦芽三糖酵母有编码 -葡萄糖苷酶(MAL S)，麦芽糖透性酶(MAL T)以及同时调节上述基因表达激活子(MAL R)的基因。

MAL S 和MAL T的表达调控受麦芽糖的诱导，葡萄糖的阻遏当葡萄糖浓度高于1%(w/v)时，MAL基因表达受到阻遏。

麦汁中的葡萄糖是影响麦汁发酵速率的主要因素以不能被酵母利用的葡萄糖结构类似物——2-脱氧葡萄糖作抗性筛子，筛选出自发突变的变异株，可以解除葡萄糖对麦芽糖摄取的阻遏效应。

提高麦汁发酵速率葡萄糖在细胞体内的去处首先通过EMP途径形成丙酮酸，然后分成两路：进行呼吸作用，细胞数量极剧增加，产生生物能量——消耗葡萄糖的速度较快进行发酵，细胞数量增加很少，产生大量的代谢副产物——消耗葡萄糖的速度慢得多酵母的碳代谢调控☜有氧气存在下，呼吸酶体系占主导，酵母进行呼吸作用——巴斯德效应☜葡萄糖浓度很高时，即使有氧气存在，也是发酵酶体系占主导，酵母进行发酵代谢，即发酵抑制呼吸——反巴斯德效应（Crabtree效应)☜麦芽糖和麦芽三糖对呼吸没有抑制作用b.酵母细胞对氮的吸收与代谢酵母必须从麦汁中吸收一定的氨基酸(转氨基作用)合成自身的蛋白质骨架及核酸类等含氮物质对氨基酸的吸收有一定的顺序氨基酸谱的组成会影响啤酒的风味氨基酸的先后利用顺序酵母对氮的代谢调控酵母摄取氨基酸的调控机制十分复杂，包括某些特异的氨基酸载体以及具有广谱底物特异性的氨基酸透性酶。

麦汁中氮的利用受到透性酶的种类、特异性以及酵母体内氨基酸组成的反馈抑制等因素的调控啤酒发酵过程中不利用脯氨酸，但在氧气和线粒体氧化酶存在下，当其它氨基酸被消耗完后，也能同化脯氨酸影响啤酒风味的氨基酸谱氨酸酸组成对啤酒风味的影响第一组氨基酸可以直接从麦汁中吸收，或在发酵后期由糖代谢及转氨基作用合成第二组氨基酸的缺乏，对成品啤酒质量造成直接影响，高级醇过高第三组氨基酸的缺乏不直接影响啤酒风味物质，但会扰乱酵母的氮代谢，是影响酵母生长的主要因素，从而间接影响啤酒风味酵母氮代谢与高级醇的关系酵母合成氨基酸时需要少量的酮酸，其量受所需氨基酸的反馈抑制当发酵液中缺乏氨基酸时，对酮酸的反馈抑制建立不起来，酵母会形成过多的酮酸由于缺乏必要的氮源，氨基酸无法合成，酵母会把过多的酮酸排出体外，形成相应的醇氨基酸过多时，也会通过相应的转氨基、脱羧基作用形成比氨基碳原子数少一个的相应的高级醇c.酵母细胞对氧气的利用痕量的氧对酵母生长具有良好的刺激作用，是酵母的正常繁殖所必需的，麦汁过量充氧对成品啤酒风味有不良影响，并使酵母迟滞期延长、发酵比速率降低、成品啤酒中残糖增多，导致酵母“弱化”在厌氧条件下，酵母属菌株需要预形成的固醇和不饱和脂肪酸作为生长因子，作为细胞膜中的脂类，对维持膜的功能与完整性十分关键，其生物合成需要分子氧的参与脂肪酸的作用-1♍酵母中脂肪酸占脂质70~90%，以C16和C18酸为主♍有氧条件下生长的酵母含有较多的不饱和脂肪酸，其中油酸(C18:1)是主要成分。