啤酒酵母诱变育种的研究进展
高新技术在啤酒发酵中的应用
高新技术在啤酒发酵中的应用啤酒的种类很多，其生产工艺也不尽相同。
从大麦制成啤酒是一个比较复杂的过程。
其基本流程是：一是制作麦芽，大麦必须通过发芽过程将内含的难溶性淀粉转变为用于酿造工序的可溶性糖类。
二是添加酒花。
酒花属于荨麻或大麻系的植物，生有结球果的组织，正是这些结球果给啤酒注入了苦味与甘甜，使啤酒更加清爽可口，并且有助消化；三是发酵。
酵母是真菌类的一种微生物，在啤酒酿造过程中，酵母把麦芽和大米中的糖分发酵成啤酒，产生酒精、二氧化碳和其他微量发酵产物。
这些发酵产物与来自麦芽、酒花的风味物质一起，组成了成品啤酒诱人而独特的感官特征；四是选择用水。
每瓶啤酒90%以上的成份是水，水在啤酒酿造的过程中起着非常重要的作用，水质不但要洁净，还必须去除水中所含的矿物盐，使其达到近乎纯水的程度，再用来酿造啤酒。
啤酒酿造的几个关键性指标为：啤酒酵母和水的选择、过程控制和风味等等物质，下面我主要从以上几方面对啤酒酿造中的高新技术做一简要概括。
一、酵母选育中的高新技术啤酒是以麦芽为主要原料，添加酒花，经酵母发酵酿制而成的，是一种含二氧化碳、起泡、低酒精度的饮料酒。
其中酵母的特性决定了啤酒的风味特征。
好的酿酒酵母能够提高酒的质量和产量，赋予啤酒良好的风味;能够简化工艺流程减少设备投资，缩短发酵周期，降低运转费用。
所以酵母菌种是啤酒生产的关键。
优良的酵母菌种应具有细胞饱满、大小形态均一、发酵速度快、抗异变能力强等特点。
现在啤酒酵母的选育途径有以下几种情况。
一、自然选择；自然选择是指人工筛选、培育、鉴定获得新菌种，应用于生产实践的方法。
从生产或保藏的菌株中筛选自发突变的较理想生产菌株，是工厂生产中常用的较为简单直接的改良酵母菌株的方法。
二、啤酒酵母的驯养育种；微生物驯养育种是指通过不断对微生物培养物施加某种环境压力，如高温、高渗透压等，经数代培养后，使之适应这种环境压力并将这种特性保留下来，从而达到改造原有菌种的性能，更好的适应生产或其他需要。
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］。
微生物诱变育种方法研究进展_李荣杰
诱变筛选方法相对简便 , 是菌种选育的基本 、常规 和经典方法 。特别是对遗传背景不很清楚的对象 , 诱变 育种更是必不可少 。近年来 , 随着新诱变因子的不断发 现和筛选体系的进一步完善 , 微生物诱变育种有了长足 的发展 。
1 微生物诱变育种的作用
从自然界分离的野生菌种 , 不论是在产量上还是在 质量上 , 均难适合工业化生产的要求 。理想的工业化菌 种必须具备遗传性状稳定 、纯净无污染 、能产生许多繁 殖单位 、生长迅速 、能于短时间内生产所要的产物 、可 以长期保存 、能经诱变产生变异和遗传 、生产能力具有 再现性 、具有高产量和高收率等特性 。
常规的诱变育种方法主要为物理诱变育种和化学诱 变育种 。微生物的诱变育种 , 是以人工诱变手段诱发微 生物基因突变 , 改变遗传结构和功能 , 通过筛选 , 从多 种多样的变异菌体中筛选出产量高 、性状优良的突变 株 , 并且找出发挥这个突变株最佳培养基和培养条件 , 使其在最适的环境条件下合成有效产物 。以人工诱发突 变为基础的微生物诱变育种 , 具有速度快 、收效大和方 法简单等优点 , 是菌种选育的 1个重要途径 , 在发酵工 业菌种选育上具有卓越的成就 , 迄今为止国内外发酵工 业中所使用的生产菌种绝大部分是人工诱变选育出来的 。
紫外诱变法选育高产酒精及酯类酿酒酵母
紫外诱变法选育高产酒精及酯类酿酒酵母方佩佩;王世清;李静;谭海刚;刘晓莉;付均鹏【摘要】采用紫外诱变法进行酿酒酵母的诱变，选育发酵速度较快、产酒精能力较强的酿酒酵母工业菌株。
以致死率和正突变率为主要指标，以突变株的酒精发酵性能为参考，结合单因素实验和正交实验，确定出紫外诱变法的较佳诱变条件为：辐照功率20 W，紫外灯辐照时间10 min，辐照距离9 cm。
以出发菌株 F1为对照，对7株酵母突变株进一步进行全面的生理性能测试，结果表明，菌株F4的CO2失重量最高、残糖含量低、乙醇和酯类物质的产生量高，是一株优良的正向突变株。
对该菌株进行形态观察，其细胞个体饱满呈卵圆型，群体菌落颜色呈乳白色；用于紫甘薯汁发酵，起酵速度快、发酵液酒精度可达11.08％（V ／V），香气浓郁，具有良好的工业生产潜力。
%Saccharomyces cerevisiae induced by UV mutagenesis to breeding the strains of high fermenta-tion rate and alcohol production are investigated.Regarded fatality rate and percentage of plus mutants as main criterion,ethanol fermentation performance of mutant as reference,the proper condition of UV muta-genesis experimented by single factor and orthogonal experiment are as follows:UV radiation time for 10 min by ultraviolet lamp of 20w,distance from the lamp to sample at 9cm.And with the original strain F1 as control,physiological comprehensive performance tests of the seven mutant stains are conducted.The results are shown that an excellent positive mutated S.cerevisiae F4 is obtained,which has a high loss of carbon dioxide weight,low amount of residual sugar,superior production of ethanol and esters.The cell of this mutated strain F4 is full,its shape isoval,and its color is ivory -white or cream.It could be applied in the wine of purple sweet potato,of which the fermentation rate and alcohol production are high,the al-cohol degree of fermentation broth can reach at 11.08%,the aroma is strong.So the potential industrial production of this mutated strain is well.【期刊名称】《粮油食品科技》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】5页(P86-90)【关键词】紫外诱变;酵母菌;育种;紫甘薯【作者】方佩佩;王世清;李静;谭海刚;刘晓莉;付均鹏【作者单位】青岛农业大学食品科学与工程学院，山东青岛 266100;青岛农业大学食品科学与工程学院，山东青岛 266100;青岛农业大学食品科学与工程学院，山东青岛 266100;青岛农业大学食品科学与工程学院，山东青岛 266100;青岛农业大学食品科学与工程学院，山东青岛 266100;青岛农业大学食品科学与工程学院，山东青岛 266100【正文语种】中文【中图分类】TS201.3酵母菌，一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌[1]。
酿酒酵母的选育及其应用研究进展
酿酒酵母的选育及其应用研究进展0前言酿酒酵母（Saccharomyces Cerevisiae ）一直作为面包和馒头以及酿造葡萄酒和啤酒等产品的发酵菌株.随着石油资源的日益枯竭以及环境的持续恶化，能源和环境问题成为了全球关注的焦点.为了缓解能源危机给经济和环境带来的影响，各国一方面提高能源的利用率，另一方面大力开发新型能源.由于生物能源具有绿色性和可再生性，因此成为研究的热点与重点.研究发现[1]，通过酿酒酵母发酵代谢生产乙醇，然后将乙醇进一步脱水后再加上适量的变性剂就可获得变性燃料乙醇.因此，利用酿酒酵母发酵技术将甘蔗、玉米、木薯和纤维类废弃物等转化为燃料乙醇，已成为解决世界能源危机和开发生物能源的重要手段.燃料乙醇俗称酒精，是国民经济中十分重要的工业产品，用途十分广泛，如在食品行业用于配制各类白酒、果酒、药酒等；在化工行业用于合成化工产品（橡胶、苯胺、乙二醇等）；在燃料方面用于替代日益匮乏的石油资源，可有效减少环境污染，市场前景广阔；在医药工业用于提取医药制剂和作为消毒剂；染料生产、国防工业等也需要大量酒精；同时酿酒酵母中还含多种生理活性物质和营养成分，可用于食品和动物饲料的添加剂，不仅能提高其营养价值，而且还具有医疗保健功能，治疗机体因消化不良或维生素缺乏而引起的一些疾病.此外，酿酒酵母与动、植物同为真核生物，具有很多相同的细胞结构，并且具有生长繁殖快、代谢周期短、易于分离和培养等特点，在生命科学研究中被用作真核生物研究的模式生物.选育出优良的酿酒酵母菌种不仅能提高产品的产量和质量、降低生产成本、增加企业的利润和市场竞争力，还能缓解能源危机、减轻环境污染.因此，对酿酒酵母进行研发与利用具有重要的经济价值和科研意义.人们急切盼望获得具有多种优良特性的酿酒酵母菌株，尤其是转化乙醇能力强的酿酒酵母，其研究意义十分深远.1酿酒酵母研究进展酿酒酵母是人类使用较早的微生物之一，广泛用于食品和医药等领域.酿酒酵母是单细胞生物，同时也是一种典型的真核细胞模型和重要的模式生物，其生长繁殖快、代谢周期短、易于分离和培养等特性使酿酒酵母更方便于进行基因工程和遗传学研究.酿酒酵母作为传统的乙醇代谢菌株，具有耗糖快、遗传背景清晰、发酵工艺成熟和体内重组能力高效等特点，因此是生物质能源发酵的首选菌株.酿酒酵母全基因组测序早在1996年已完酿酒酵母的选育及其应用研究进展王卫国，张仟伟，赵永亮，李瑞静，林强，李晓丹，陶宜辰，王卫（河南工业大学生物工程学院，河南郑州450001）摘要：酿酒酵母中含有蛋白质、氨基酸、维生素、可食纤维以及微量元素等多种生理活性物质和营养成分，具有营养、保健和医疗等功能.此外，酿酒酵母还是酒精酿造的主要菌种，而酒精又是食品、医药、化工、燃料等工业的主要原料，因此，酿酒酵母在酿造、食品、医药保健、饲料、能源化工、环境保护和生命科学研究等领域中应用广泛，是一种十分重要的工业微生物资源.但由于目前很多企业缺少优良的酿酒酵母菌株，导致发酵的产品成本高、质量差.因此选育出具有多种优良特性的酿酒酵母具有巨大的经济价值和研究意义.综述了酿酒酵母菌种的筛选、育种及鉴定方法和目前的研究应用概况.关键词：酿酒酵母；菌种选育；菌种鉴定；应用概况中图分类号：TS201.3文献标志码：A河南工业大学学报（自然科学版）Journal of Henan University of Technology （Natural Science Edition ）第36卷第6期2015年12月Vol.36，No.6Dec.2015收稿日期：2015-06-18基金项目：河南省产学研合作项目（132107000061）作者简介：王卫国（1962-），男，河南汝州人，教授，研究方向为生物工程与生物制药.文章编号：1673-2383（2015）06-0104-09网络出版网址：/doc/b615913606.html,/kcms/detail/41.1378.N. 20151223.1630.038.html 网络出版时间：2015-12-2316:30:32 DOI:10.16433//doc/b615913606.html,ki.iss n1673-2383.2015.06.019第６期王卫国，等：酿酒酵母的选育及其应用研究进展成，是第一个完成基因组测序的真核生物.它包含16条染色体，全长为12068kb.编码专一性蛋白质的ORF（开放阅读框）有5885个，平均每个长度约为1450bp，只有极少数长度超过4500bp，最长的ORF约为14730bp，位于Ⅻ号染色体上，其功能尚不清楚[2].另外，酿酒酵母基因组的测序显示：其基因重组频繁地发生在高GC含量区.随着酿酒酵母全基因组测序的完成，对其基因的功能分析进入了一个新的阶段，相应的各种研究技术也随之迅速发展起来，如酿酒酵母表达系统的建立、酿酒酵母基因敲除技术、酿酒酵母基因定位技术、酿酒酵母双杂交技术、酿酒酵母功能基因芯片技术等，为研究酿酒酵母体内代谢合成乙醇机制以及分子传导通路等提供了便捷、高效的技术手段.但采用酿酒酵母菌株发酵也存在一些问题，如酒精耐受性低、不耐高温等.我国农产品资源丰富，但是利用率很低，如何提高生物能源乙醇的产率是当前亟需解决的问题.目前世界上90%的乙醇是通过酿酒酵母发酵生产的[3]，因此构建高转化率乙醇发酵菌株是燃料乙醇生产的重中之重.利用基因工程或代谢工程手段修饰或阻断酿酒酵母副产物的合成，提高乙醇产率是构建工程菌的主要策略.目前，酿酒酵母相关研究的主要方向是：⑴优良菌株的选育.工业上乙醇发酵的主要菌株是酿酒酵母，选育出发酵性能强、繁殖速度快、耐高浓度乙醇、适应性强的菌株是研究的主要方向.⑵发酵工艺优化.⑶基因工程菌的构建，通过生物工程技术选育和构建大量耐高温、耐乙醇等适应性强、高乙醇产量的菌株，如敲除酿酒酵母副产物代谢关键基因，促进乙醇的合成.酿酒酵母菌种质量的好坏对发酵工业的影响巨大，如何获得耐高渗透压且酒精发酵速率快、耐酒精和耐高温等特性的酵母菌种是目前研究热点.2酿酒酵母的选育酿酒酵母的选育包括筛选和育种两个部分.酿酒酵母菌株的筛选主要是通过杜氏管发酵试验，在高酒精度、渗透压、二氧化硫以及低温等条件下，根据产气量的多少和快慢来对酿酒酵母的耐酒精性、耐渗透压性、耐二氧化硫性、耐低温性等几个重要指标进行评价，从而对酿酒酵母进行特定筛选.随着分子生物学和基因工程技术的不断发展，酿酒酵母的育种方法也在不断更新，自然选育、诱变育种、杂交育种、原生质体融合、基因工程育种都是目前常用的育种手段，但各有利弊.在菌种的选育时需要多种不同的育种方法配合使用，才能达到理想的效果[4-7].2.1自然选育自然环境中存在多种低剂量的诱变物质，如宇宙射线和各种短波辐射等，可使野生酿酒酵母菌株发生低频率的基因突变.在不经过人工处理的情况下直接对酿酒酵母菌群进行筛选的育种方法叫做自然选育.Li等[8]从葡萄汁样品中分离出32株酿酒酵母，分别对其发酵特性进行评价，结果显示其中一株命名为MMf9的野生酿酒酵母不仅发酵速率快、产甘油快，而且对高温、乙醇、渗透压、pH耐受性好.由此看来，自然界中确实存在着优良酿酒酵母的野生菌株，通过人工的分离和筛选，有可能获得具有优良性状的野生酿酒酵母菌株.自然选育是一种简单易行的选育方法，可以达到纯化菌种、防止菌种衰退、稳定生产、提高产量的目的.但是自然选育的最大缺点是效率低、进展慢，从自然界直接筛选的野生酿酒酵母，很难具有理想的特性.然而，近年来为了获得安全、无外源遗传损伤且有地域风格的菌株，很多国家开始重新重视自然选育.2.2诱变育种诱变育种是指用物理、化学诱变剂和生物诱变剂作用于酿酒酵母细胞，使其基因的突变率大大提高，然后筛选出符合人们特定需求的优良酿酒酵母菌株，进而培育出新品种的育种方法.根据诱变方式的不同可分为3种[9-11]：物理诱变、化学诱变和航天诱变.2.2.1物理诱变紫外线、微波、超声波以及能引起电离辐射的射线或快中子等物理诱变因素都会增大酿酒酵母菌株DNA的碱基发生错配率，从而提高酿酒酵母的基因突变率.Son等[12]对一株啤酒酵母进行紫外线诱变筛选抗老化能力的菌株，筛选获得一株A27菌株，其发酵能力比诱变前提高了15.8%.Bourens 等[13]以絮凝性弱而其他发酵指标皆可的啤酒酵母菌为出发菌株，以激光-氯化锂为复合诱变剂诱变啤酒酵母得到一株絮凝性适中的啤酒酵母，絮凝性为37.9%，比原菌株提高了1.61倍.物理诱变具有操作简单、高效、无污染、变异率高和易推广等优点.但有些物理诱变方法如高压、超声波和高能离子束以及X射线等方法虽诱变效果很好，但电离性和穿透力都很强，如果不是专业的技术人员在相应的设备中操作，危险性较大.2.2.2化学诱变用化学诱变剂处理酿酒酵母，从而使酿酒酵母的基因突变率大幅提高，然后根据育种目标培育出新品种.Theis等[14]以啤酒酵母X为出发菌105第３６卷河南工业大学学报（自然科学版）株，用亚硝基胍（NTG）和甲基磺酸乙酯（EMS）连续诱变，通过初筛及复筛，得到一株产蛋白酶A活力低的啤酒酵母突变株GM235.与出发菌株X相比，GM235发酵的啤酒正丙醇含量高于出发菌株，蛋白酶A活力降低了19.83%，异戊醇和总高级醇分别降低了5.03%和4.87%.化学诱变育种是一种经济方便的育种方法，并且不同化学诱变剂对染色体、基因等的诱变还具有专一性.但是化学诱变剂大多是致癌物质，使用者必须做好防护措施.2.2.3航天诱变航天诱变育种是指利用高空气球或往返式航天器等能达到的空间环境对酿酒酵母的诱变作用而进行育种的方法.Vigentini等[15]对经航天诱变的啤酒酵母菌进行复壮，并对复壮后的酵母菌株从细胞大小、菌落形态、发酵力以及增殖情况等几方面进行了筛选.试验结果表明，诱变后菌株的发酵力、生长速度均优于出发菌株.航天诱变育种是集航天、生物、育种等技术为一身的尖端育种方法，具有育种周期短、突变率高、安全无污染等优点. 2.3原生质体融合育种原生质体融合是指将两个不同的酿酒酵母细胞通过酶解脱壁，在高渗条件下形成球形原生质体，然后由聚乙二醇（PEG）促融.原生质融合育种是利用两株酿酒酵母细胞质间相互融合时两套基因组会发生接触与交换，导致基因组间进行遗传重组，从而获得融合了两亲本优良性状的新酿酒酵母菌株的一种育种方法.Stanley等[16]将生产用的两种啤酒酵母分别进行单倍体化，再利用PEG 进行融合.经试验证明融合子是一株口味独特、发酵度高、絮凝性强、遗传性能稳定的啤酒酵母新菌株.Clemente等[17]用F-20-7与酒类酒球菌SD-2a 进行融合，获得的融合子降解苹果酸的能力高达85%，比已有报道的最高降酸率高出7%，与酒球菌的降酸能力不相上下.由此可知，原生质体融合育种可使基因重组的频率大幅提高.此外，原生质体融合育种还克服了远缘杂交不亲和等难题.2.4杂交育种杂交育种是指将具有不同优良性状的酿酒酵母个体间进行杂交，使控制优良性状的遗传物质进行重新组合，然后在其杂种后代中分离挑选出具有双亲优良性状纯合子的育种方法.Pawel等[18]用选自乳清的酿酒酵母与葡萄汁酵母为亲本进行杂交，获得的杂合子同时具有分解苹果酸能力强和生成乙酸能力弱的特点，其降酸能力提高了20%左右.Kapsopoulou等[19]曾将一株絮凝性强酵母与一株不产SO2的酵母杂交获得了一株絮凝性比较强且不产SO2的酵母，并用于生产中.杂交育种不仅扩展了变异范围，而且克服了酿酒酵母菌株在经历长期诱变剂处理后造成的菌株生长活力降低、生长周期变长、孢子量锐减、代谢缓慢、产量和性状难以继续提高等缺陷，并且杂种后代的生活能力、适应性和抗逆性都很强.但杂交育种还存在着不易产生新的基因且操作方法复杂、对技术和设备要求高、优良性状的分离和育种的周期长等不足.2.5基因工程育种基因工程不仅能改变原有的基因，甚至能创造新的物种.基因工程在微生物育种方面的技术目前已经相当成熟[20-24].基因工程就是在分子水平上将具有某种优良性状的外源目的基因（遗传物质片段）在体外经限制性内切酶与连接酶的“剪接”作用后，再与特定载体构成重组分子，然后插入酿酒酵母菌基因的特定位置中，并使这个目的基因能在酿酒酵母细胞内进行稳定的复制、转录、翻译和表达的一种育种技术.Caruso等[25]从S. cerevisae和S.nvarum品系中克隆编码乙醇乙酰转移酶的基因，转导至酵母细胞中，乙醇乙酰转移酶表现出高活性，提高了啤酒中乙酸戊乙酯和乙酸乙酯等产香气物质的生成，啤酒的香味更强烈.基因工程育种最大的优点是不受种属限制、可按照人们的需要对菌种进行定向改造.但是，基因工程育种对技术要求高，且外源基因的表达可能影响酿酒酵母的酿造特性，还有可能引起生态危机.2.6代谢工程育种代谢工程是指通过基因工程的手段改变酿酒酵母细胞的代谢途径[26].利用代谢工程方法对酿酒酵母进行改造育种时，首先要分别从酿酒酵母细胞的基因、RNA、蛋白质、代谢物、代谢通量等多个层次对酿酒酵母的代谢流量及代谢控制进行定量且系统的分析，寻找出最佳的代谢途径，然后再利用DNA重组技术和相关遗传学手段对酿酒酵母的细胞进行遗传修饰，例如改变酿酒酵母基因的结构、删除不良基因或加入新的优良基因等，从而合理设计出细胞的代谢途径.Hontz等[27]利用构建酵母菌-大肠杆菌穿梭质粒，将柄状毕赤酵母依赖木糖还原酶和木糖醇脱氢酶基因导入酿酒酵母菌体内，获得的转化子能同时有效的将木糖和葡萄糖转化为乙醇.代谢工程育种能扩展代谢途径、重新分配代谢流、转移或构建新的代谢途径，从而改变酵母菌种的底物利用，提高生产可操作性，减少有害副产物产生.106第６期3酿酒酵母的鉴定方法3.1传统鉴定传统的酿酒酵母的分类鉴定主要根据细胞繁殖类型，产孢子状况，菌落的颜色、大小和形态等，以及生理生化试验，再参照《酵母菌的特征和鉴定手册》和《微生物分类学》，进行相关菌种的鉴定.传统鉴定不仅工作量大、周期长、操作复杂且鉴定结果的重复性差[28-30].3.2现代分子鉴定现代分子鉴定法主要以核酸作为研究对象，研究的是基因型，而非表现型，因此能反映其遗传本质[31-33].现代分子鉴定法具有稳定性好、易确定同源关系、便于计算机分析等优点，不仅提高了鉴定的准确度，而且缩短了鉴定时间.近年来，随着分子生物学的高速发展，兴起了很多新的酿酒酵母鉴定方法，接下来对几种常见的酿酒酵母现代分子鉴定方法进行简单介绍.3.2.1DNA同源性分析不同酿酒酵母菌株之间的亲缘关系越远，那么它们之间共有的相同核苷酸序列就越少.研究表明[34]，同源率在70%以上代表同一种，同源率在40%～70%之间的代表同一种内亲缘关系比较远的菌株，在40%以下则被认为代表不同的种.采用分子杂交的方法就可以找到两株酿酒酵母之间的DNA同源序列，进而可知道同源百分率的高低. DNA 同源性分析方法不仅可以区分不同的酵母菌种，而且还能区分酿酒酵母种内不同菌株的亲缘关系远近.3.2.2脉冲电场凝胶电泳核型分析酿酒酵母的核型是指染色体的条数及大小，核型间接地反映了酿酒酵母所含有的遗传物质的多少及其组织形态，且会随物种的分化而变化[35-37].脉冲凝胶电泳核型分析是利用琼脂糖凝胶电泳可在凝胶中分离出完整的酿酒酵母染色体DNA，之后便可测定酿酒酵母细胞染色体条数及每条染色体DNA分子的大小.Andrea等[38]通过脉冲电场凝胶电泳分析并发现，在电泳核型上，酿酒酵母、贝酵母和巴氏酵母与少孢酵母具有很显著的差异.此方法是一种快捷、方便、有效的辅助手段.但在进行分类鉴定时必须以形态、生理、生化等指标为基础.3.2.3核糖体DNA序列分析酿酒酵母的核糖体RNA中包括26S、18S、5.8S 和5S4种不同沉降系数的核糖体RNA片段，其对应的基因片段在遗传上既相对稳定性又有一定的突变性.大亚基上的26S rDNA分子可分为D1、D2、…、D12等多个区域，但D1/D2区域序列的长度适中，适于酿酒酵母的鉴定.此外，酿酒酵母的ITS基因具有进化速度快、多态性等特点，适合亲缘关系较近菌株间的鉴定[39-42].Escot等[43]从酿酒葡萄产区采集了99份葡萄果粒利用菌落特征、细胞形态、生理生化特征结合26S rDNA D1/D2序列进行鉴定，成功将菌株鉴定.Romano等[44]通过26S rDNA D1/D2区域分析的方法，分析鉴定了自甘肃莫高葡萄酒厂分离的29株非酿酒酵母菌.核糖体DNA序列分析法在酿酒酵母菌种分类鉴定中效果很好.3.2.4PCR-RFLPDNA限制性内切酶作用片段多态性（Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP）是指每种DNA限制性内切酶都有特定的作用位点，酿酒酵母5.8S rRNA基因及两侧的转录间隔区（ITS）具有显著的种间差异性，将PCR扩增的基因组DNA用特定的限制性内切酶酶解后电泳分离可获得高度多态性的图谱，通过与模式菌株的图谱比较从而对菌株进行鉴定.Patel等[45]用5.8S-ITS 区域的PCR-RFLP方法结合ITS序列分析，得到东北山葡萄酒发酵酵母的19种酶切图谱，进行的分子鉴定的结果与已知的酵母种类完全一致.由此说明此方法鉴定结果准确、简便、快捷.除上述几种方法外，DNA G+C摩尔百分含量分析、等位酶分析、线粒体DNA限制性酶切分析、DNA微卫星分析、DNA的RAPD分析、巢式PCR 扩增、rDNA序列分析、可溶性蛋白酶分析、显微傅里叶变换红外光谱分析等[46-49]也是酿酒酵母现代分子鉴定的常用方法.4酿酒酵母的应用概况酿酒酵母虽然形态简单但其代谢产物多、生理结构复杂且富含多种生理活性物质和营养成分，在酿造、医药保健、饲料、能源化工以及生命科学研究等领域中广泛应用.4.1酿酒酵母在酿酒工业中的应用由于酿酒产业是我国的支柱产业之一，因此酿酒酵母在国民经济中有着举足轻重的作用[50].酿酒酵母所酿酒的种类繁多，如白酒、啤酒、黄酒和果酒等，并且形成了各种类型的名酒，如贵州茅台酒、绍兴黄酒、青岛啤酒和张裕解百纳等.一般来说，酒的品种不同，所用的酿酒酵母以及酿造的工艺也不同.但就算是同一类型的酒，不同的地区也有独特的酿造工艺和不同的风味[51].王卫国，等：酿酒酵母的选育及其应用研究进展107第３６卷河南工业大学学报（自然科学版）4.2酿酒酵母在医疗保健中的应用我国古代就有用酿酒酵母来治疗疾病的记载[52]，中医将其称为“神曲”.现代医药上将酿酒酵母制成酵母片，即市售的食母生片，可用于提高新陈代谢机能，治疗消化不良症、肝脏疾病和药物中毒以及白血球减少症和肝炎等疾病.另外，酿酒酵母还可作为一些微量元素的载体，如在酵母培养过程中，添加硒可用于治疗克山病、大骨节病和防止细胞衰老，添加铬的酿酒酵母可用于治疗糖尿病等.在医药生产中，可从酿酒酵母细胞中提取凝血脂、麦甾醇（纤维素的前体）、卵磷脂、核酸、核苷酸、多糖、氨基酸、谷胱甘肽和核苷类药物等多种生化药物[53].此外，利用现代分子生物学技术可以制备相应的基因重组酵母育苗，为攻克及预防相关疾病提供试验支撑.4.3酿酒酵母在饲料生产中的应用酿酒酵母蛋白质含量高达50%以上，在畜牧业中一直作为单细胞蛋白的主要来源而被广泛使用.单细胞蛋白是从含蛋白的微生物中提取的蛋白质，具有促进动物的生长发育、缩短饲养期、增加肉量和蛋量、改善肉质和提高瘦肉率、改善皮毛的光泽度和增强幼禽的抗病能力的作用.此外，酿酒酵母还存在于动物肠道中，不仅可以提高反刍动物对饲料干物质、纤维素、半纤维素、蛋白等有机物和磷酸的消化率，增强机体的免疫力，还能提高饲料中矿物质利用率，有助于动物充分利用饲料中的养分.随着家畜摄入酿酒酵母量的增加，酿酒酵母会在家畜的肠胃道上大量繁殖，可有效改善家畜肠胃的菌群结构，增强家畜的免疫力和抗病力.4.4酿酒酵母在能源化工中的应用酿酒酵母在能源化工中主要用于生产酒精，酒精除了可作为“绿色”燃料外还是许多化工行业中不可缺少的基础原料和溶剂，如合成橡胶、聚丙乙烯、乙二醇、冰醋酸、苯胺、聚氯乙烯、乙醚、脂类、环氧乙烷和乙基苯等化工产品.另外，酒精还是香料、染料、油漆、树脂等工业生产部门必不可少的有机溶剂，还可作为珠宝、钟表等的洗涤剂.酒精也是生产和加工油漆和化妆产品中不可缺少的溶剂.我国农副产品资源丰富，把农副产品用于工业酒精生产也是农产品深加工和保护环境的一条有效途径[54].4.5酿酒酵母在生命科学研究中的应用酿酒酵母与动、植物同为真核生物，且全基因组比较小、遗传背景相对清楚，因此被广泛作为真核模式生物[55].通过对酿酒酵母基因进行连锁分析、定位克隆和测序验证等一系列检测后就可获得与人类某些疾病相关的基因序列，使构建精细的遗传图谱成为可能，可大大提高人类基因遗传性疾病（如糖尿病、小肠癌等）的诊断和治疗水平.酿酒酵母作为真核生物的模式菌株，与分子生物学技术结合后会使人类对真核生物的功能基因组信息、生物信息学、蛋白组学、DNA芯片、基因敲除、药物基因等方面的研究更加深入，同时还有助于菌株的改良.5存在的问题和解决办法5.1存在的问题目前酿酒酵母在选育和研究应用中还存在以下问题：⑴酿酒酵母各种耐受性的机理还不清楚，有关耐低温、耐酒精、耐高渗等的研究很多，虽然在应用研究上，通过添加培养基成分、改变培养条件以及菌种选育等方式已使酿酒酵母各种耐受性大大提高，但耐受性的机理还不清楚.⑵研究和应用还局限于传统领域，还需扩展.⑶缺少酿酒酵母在工业生产中不同胁迫因素之间相互影响的研究，酿酒酵母在工业生产中除了受乙醇的毒性影响外，还受到高温、高渗透压等胁迫因素的影响，目前的研究大都是单一胁迫因素对乙醇发酵性能的影响，很少研究各胁迫因素之间的联系.⑷已取得研究成果未能在生产中应用，例如啤酒废酵母对重金属的生物吸附应用没能在实际生产生活中大规模。
酿酒酵母的紫外诱变选育及发酵条件研究
酿酒酵母的紫外诱变选育及发酵条件研究作者：杨亚珍，查凡，果然，等来源：《湖北农业科学》 2015年第7期杨亚珍ａ，查凡ａ，果然ａ，张建民ｂ（长江大学，ａ．生命科学学院；ｂ．农学院，湖北荆州４３４０２５）摘要：以果园土为菌种来源，采用平板分离法得到５种酵母菌，对其进行紫外线诱变，筛选出７株酵母菌突变株，通过测定突变株的发酵性能，从中筛选出１株液化酶活力、糖化酶活力、蛋白酶活力及发酵力均较好的酵母突变株Ｎ４－４，其发酵液化酶活力、糖化酶活力、蛋白酶活力和发酵力比对照菌株分别提高了６．７％、７．５％、８．１％和３９．０％，通过单因素和正交试验确定该突变株的最佳发酵条件。
结果表明，在３０℃、１２０ｒ／ｍｉｎ的培养条件下，突变株最佳发酵条件为３％葡萄糖、３％（ＮＨ４）２ＳＯ４、ｐＨ５．０、３％接种量（Ｖ∶Ｖ）。
关键词：酵母菌；紫外线诱变；发酵条件中图分类号：TS261.1；Q93.3文献标识码：A文章编号：0439－８114（２０15）07－1664-04DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2015.07.034酵母菌是白酒发酵过程中的一种重要微生物，白酒风味的形成与发酵过程中各种酵母菌息息相关［１］。
酵母菌的主要作用是将原料糖化后的绝大部分糖类物质转化为乙醇和二氧化碳，同时生成甘油、高级醇、酯、醛等代谢产物，直接影响着白酒的色泽、香气及口感，决定着白酒的质量。
酵母菌的发酵特性常常因菌株的不同而存在明显的差异［２］，野生型酵母菌在工业发酵过程中不可避免地受到胁迫条件（如乙醇毒性、高温胁迫等）的影响，最终影响到乙醇产率和白酒品质以及其经济效益。
工业上常常采用紫外线诱变的方法，对酿酒酵母工业菌株进行改良来提高菌株对胁迫条件的耐受性［３］。
本试验采用紫外线诱变的方法对果园土中分离到的５株酵母菌进行诱变，以期筛选出发酵力较高的突变株，为提高白酒的产量和质量提供参考。
１材料与方法１．１材料菌种来源：分离自陕西省周至县邵家堡村苹果园土壤中。
微波诱变选育低产高级醇啤酒酵母菌株
中图分 类号 ： ２ １１ ； ３． ７ ＴＳ ６ ． １ Ｑ９ ９ ９ 文献 标识 码 ： Ａ
啤酒 是 以大麦 麦芽 为主 要原 料 ， 酒 花经 啤酒 酵母 发 酵 酿制 而成 ， 加 具起 泡 性 、 芽香 、 花 爽 口的苦 味 ， 麦 酒 含二 氧化碳 、 生素 和 １ 维 ７种 氨基 酸 的低酒 精度 的发 酵酒 口 。影 响 啤酒 风味 的物 质主 要有 高级 醇 、 类 、 乙 ］ 酯 双 酰及 二氧 化硫 等 。高级 醇对 啤酒 风味 有一 定 的影 响 ， 啤酒 中高级 醇含 量过 高 时 ， 饮后 会使 人产 生 头晕 、 头痛 、 上头 的感觉 ， 失 了啤酒 原有 的饮 后舒 服愉 快 的感觉 ＿ 。对 于 啤酒 中 高级 醇 的控 制 ， 响 因素包 括 很 多方 丢 ２ ］ 影 面， 比如 ： 菌种 、 温度 、 氧 、 拌 、 通 搅 接种 量 等 ， 啤酒 酵母 是 源 头 ， 株 优 良的 酵 母 菌才 是 优 质 啤 酒 酿制 的前 而 一
１ ２ ６ 发 酵 度 测 定 ．．
１ 表 观发 酵度 取 对 数期 生长 的 啤酒 酵 母菌 悬 液 ， １ 接 种 量接 种 于 装 有 １ ０ ｍＬ麦 芽 汁 的三 角 ） 按 ０ ５ 瓶 中 ，５℃恒 温发 酵 ； ８ｈ摇 动一 次三 角瓶 ， ６ｈ后 滤 去 酵 母菌 ， 发酵 液 的 比重 。平行 实 验 ３次 。表 观 ２ 每 ９ 测 发 酵度 的计 算公 式 为
第２卷 第 ２ ６ 期
２０ １ １年 ６月
青 岛大 学 学 报 （ 程 技 术 版 ） 工 Ｊ ＵＲ Ａ Ｎ Ｄ Ｏ ＵＮ Ｖ Ｒ Ｉ Ｙ （ Ｏ Ｎ Ｌ ＯＦＱＩ Ｇ Ａ Ｉ Ｅ ＳＴ Ｅ＆Ｔ）
浅谈啤酒酵母的研究与发展
浅谈啤酒酵母的研究与发展单连菊张双玲摘要：论述了优良啤酒酵母的所应具备的特点及性能要求，阐述了啤酒酵母的主要研究动态及研究进展，利用基因工程优化的酵母菌种，以及固定化酵母的研究和开发利用。
关键词：啤酒酵母菌种基因工程固定化酵母随着人们生活水平的不断提高，对啤酒的需求量越来越大，对啤酒质量的要求也越来越高。
在影响啤酒质量的诸多因素中，酵母菌种的好坏起着至关重要的作用，可以说酵母是啤酒的灵魂。
高质量的啤酒当然需要性能优良的酵母菌种。
评价酵母菌种优良与否，主要从以下几个方面考虑：1形态学上的要求：细胞形态为圆形或卵圆形，优良菌株酵母短轴与长轴之比为1∶(1.1-1.3)，细胞大小趋向于中小型体积为(100um3-160um3)，相同接种量，细胞比表面积大，发酵速度快。
2生理学要求：希望选择繁殖速度快的菌株，细胞倍增时间短，细胞密度增长快，缩短接种后的停滞期，很快进入对数生长期。
3发酵力的要求：主要指酵母对糖的发酵能力，希望酵母具有良好的合成麦芽糖和麦芽三糖渗透酶的能力，使酵母能利用麦芽糖、麦芽三糖进行发酵，提高发酵度。
4凝聚性和沉淀能力：凝聚性太强的酵母一般发酵速度较慢，发酵度偏低，双乙酰还原慢。
要求酵母凝聚性适中，即能达到较高的发酵度，又沉淀坚实，发酵完毕后能顺利从发酵液中分离。
5双乙酰峰值和还原速度：希望双乙酰峰值低，还原速度快。
6挥发性风味物质：要求酵母最终代谢产物赋予啤酒以良好的风味。
7酵母对压力的耐受力：希望酵母对压力有较强的耐受力。
8酵母的稳定性：希望酵母能抗变异，连续发酵10代以上发酵速度、发酵度、双乙酰含量及酒的风格无显著变化。
9主酵液和成品啤酒的风味品尝：不能有特殊的异香、异味。
10啤酒泡沫特性：希望泡沫洁白细腻。
对于啤酒酵母的研究大致可分为四个阶段：一、从自然界或生产过程中分离菌种，这是一个自然筛选阶段。
二、用物理、化学因子诱变菌种，即酵母的遗传与变异，其中物理因素包括高温、紫外线、X-射线、δ-射线、β-射线、快中子、激光等，其中认为快中子较为有效。