酵母菌絮凝机理研究进展及应用前景

酵母菌絮凝机理研究进展及应用前景张博润,任健,刘玉方（中国科学院微生物研究所,北京１０００８０）近十年来,酵母絮凝机理的研究日益受到重视,这主要是由于絮凝是发酵工业,如啤酒酿造、酒精发酵和单细胞蛋白生产中使用的酵母菌的一个重要特性。酵母的絮凝对产品的...     

酵母菌的分离培养及发酵实验方法

通过分离培养得到纯种酵母菌并对其进行观察区分;用几种酵母菌进行糖发酵实验,比较酵母菌对不同糖的利用能力;利用培养所得到的酿酒酵母和假丝酵母酿造葡萄酒,测量葡萄酒的酒精度数,对比确定哪一种酵母菌的酿酒效果更好、产酒率更高。通过平板划线法及稀释涂布法获得纯种的酵母菌种,同时结合菌落形态观察法初步区分酵母菌的种类;通过压滴法区别酵母菌的细胞形态;通过美蓝染色法鉴别酵母菌的死活;采用穿刺接种法分别将酵母接种在带有指示剂的半固体培养基上。3种实验酵母都不发酵乳糖,酿酒酵母的发酵蔗糖和葡萄糖的能力远不及红酵母和假丝酵母。酿酒酵母所酿造出的葡萄酒酒精度数高于假丝酵母。     

酵母菌的高密度发酵

高密度发酵是酵母工业的发展趋势。本文分析了限制酵母菌高密度发酵的可能的因素,并讨论了高密度发酵的研究进展和发展方向。最后介绍了高密度发酵的清洁生产工艺。     

重组酵母菌的高密度发酵表达

酵母作为一类外源基因的表达系统具有很多优点 ,有许多外源基因在工程酵母菌表达生产重要的外源蛋白[1] 。从生理学角度看 ,作为外源基因的受体细胞 ,酵母的生理和遗传特性影响着外源基因的表达。同时 ,外源基因的表达 ,特别是高表达的外源蛋白对宿主细胞有抑制作用甚至会导致细胞中毒或死亡。再加上工程菌的培养过程中的不稳定性问题的存在 ,因此 ,菌体细胞的高浓度和目的基因的高表达是一对矛盾 ,它们互相制约 ,构成生物工程研究的重要工作之一。1 .工程酵母菌的高密度发酵酵母的高密度发酵是一个相对概念 ,一般指发酵液中酵母浓度在 30 …     

采用新型药物抗性选育高效黄酒酵母菌株

【目的】黄酒酵母菌种是影响大罐黄酒生产效率的关键因素之一,高发酵性能黄酒酵母的选育对于提升黄酒生产效率具有重要的实用意义。【方法】以一种药物抗性为基础设计快速初筛方法,对黄酒酿酒酵母XY进行诱变筛选得到克霉唑(CTZ)抗性的黄酒酵母突变株,进一步以酵母发酵性参数为指标筛选得到发酵速率提高的黄酒酵母新菌株XY-3。【结果】比较突变菌株与原始菌株酿造性能发现,XY-3菌株最大发酵速率较原始菌株提高5.21%。黄酒酿造小试结果显示发酵前4天XY-3菌株乙醇生成速率明显高于原始菌株,其最大乙醇生成速率从XY菌株的14.77 g/d提高到15.30 g/d。XY-3酵母菌株发酵速率的提高能够缩短黄酒发酵周期1-2天,有助于提高发酵设备的利用效率。进一步研究发现XY-3发酵速率的提升可能与XY-3菌株多药物抗性(PDR)有关。【结论】联合使用传统诱变和药物抗性筛选策略选育得到高效黄酒酵母新菌株,这种筛选策略也为发酵食品行业优良菌株的选育提供了一种新的思路。     

利用酵母菌生产有机酸的研究进展

有机酸是含有一种或多种低分子量酸性基团(如羧基、磺酸基)的可生物合成的有机化合物,广泛应用于食品、农业、医药、生物基材料工业等领域。酵母菌具有生物安全、抗逆性强、底物谱广泛、方便遗传改造,以及大规模培养技术成熟等独特优点,因此利用酵母菌生产有机酸的研究日益受到国内外学者的关注。目前利用酵母生产有机酸还存在浓度低、副产物多,以及发酵效率低等缺陷。随着酵母菌代谢工程和合成生物学技术的发展,利用酵母菌生产有机酸取得了快速进展。本文总结了利用酵母合成11种有机酸的研究,包括内源和异源合成的大宗羧酸和高价值有机酸,并对该领域的未来研究方向进行了展望。     

酿酒酵母乙醇耐性的分子机制及基因工程改造

提高工业微生物对毒性代谢产物及高温等环境胁迫因素的耐受性对工业生产具有重要的意义。发酵过程中产生的乙醇对酵母细胞的生长和代谢都具有较强的抑制作用,是酿酒酵母的重要环境胁迫因素之一。对酿酒酵母乙醇耐性的分子机制的研究可为选育具有较强乙醇耐受性的酵母菌种提供理论基础。近年来,通过细胞全局基因转录分析和基因功能分析,对酿酒酵母乙醇耐性的分子机制有了更多新的认识,揭示了很多新的与乙醇耐性相关的基因,并在此基础上,通过对相关基因进行过量表达或敲除,成功提高了酵母菌的乙醇耐性。以下综述了近年来酵母菌乙醇耐性的生物化学与分子生物学机制的研究进展,以及构建具有较高乙醇耐性的酵母菌的基因工程操作。这些研究不仅加深了对酿酒酵母乙醇耐性的机理认识,也可为高效进行生物转化生产生物质能源奠定理论基础。     

酿酒酵母的工业化应用

酿酒酵母广泛应用于食品、酿造、化工、医药等领域.基于已建成投产或工业示范化生产的酿酒酵母生产线,回顾酵母生物质制造产业的发展历程和关键技术;综述酵母生物质在酿酒行业的应用,酵母生物质用于开发和制造功能性食品和食品添加剂的进展;总结酵母细胞工厂的发酵生产优势,介绍酿酒酵母制造大宗化学品、天然产物和生物燃料等产品的产业化进...     

酿酒酵母的工业化应用

酿酒酵母广泛应用于食品、酿造、化工、医药等领域。基于已建成投产或工业示范化生产的酿酒酵母生产线,回顾酵母生物质制造产业的发展历程和关键技术;综述酵母生物质在酿酒行业的应用,酵母生物质用于开发和制造功能性食品和食品添加剂的进展;总结酵母细胞工厂的发酵生产优势,介绍酿酒酵母制造大宗化学品、天然产物和生物燃料等产品的产业化进展;为生物制造从实验室走向工业化生产提供参考。     

汾酒酿造车间和车间外环境中酵母菌多样性研究

为解析汾酒厂区酵母菌资源的多样性，采用分离培养方法，从汾酒酿造车间和车间外环境中的微生物中分离纯化到300株酵母菌，经26S rDNA序列比对分析，检测到酵母菌包括6科15属21种。系统发育树结果表明，汾酒酿造车间和车间外环境中的酵母菌包括担子菌门（Basidiomycota）和子囊菌门（Ascomycota）两个分支。尽管汾酒酿造车间和车间外环境中各有特异的酵母菌，但是两者都存在与白酒酿造相关的酵母菌如酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、毕赤酵母（Pichia kudriavzevii）和扣囊复膜酵母（Saccharomycopsis fibuligera）等。汾酒环境中含有丰富的酵母菌资源，可能是大曲和酒醅发酵过程中酵母菌的主要来源。这些都为进一步研究指明了方向。     

纤维素酶酿酒酵母工程菌的研究进展

酵母菌是一类重要的工业微生物,广泛地应用于酿酒、食品、医药、饲料、化工原料和酶制剂的生产领域[1]。随着酵母转化系统的建立和重组DNA技术的发展,在某些重大课题的研究中,酵母已取代大肠杆菌成为重要的外源基因表达系统之一。传统的酵母生产菌株借助于现有的遗传工程手段和经典遗传学方法,可以改良某些性状或增加新的特性,这方面的可能性之一是提高工业酵母菌株分解复杂碳水化合物（纤维素、生淀粉）的能力,从而扩大可利用碳源的范围,缩短发酵时间,提高生产效率。在国外,已成功地将胞内葡聚糖酶基因转入啤酒酵母,并应用于啤…     

酱香型白酒发酵中酵母群落结构及其对风味组分的影响

【目的】研究酱香型白酒发酵过程中酵母群落结构,及其对酱香型白酒生产的影响。【方法】通过变性梯度凝胶电泳(DGGE)和实时荧光定量PCR(RT-q PCR)技术分别对产量、酒质较高的第五轮次和较低的第七轮次发酵过程中的酵母群落结构进行解析,同时利用顶空固相微萃取气质联用(HS-SPME-GC-MS)以及高效液相色谱(HPLC)技术分析酒醅中的代谢组分,初步分析了酵母群落对酱香型白酒产量及品质的影响。【结果】用DGGE方法从酒醅中的检测到Issatchenkia orientalis、Torulaspora delbrueckii、Pichia galeiformis、Schizosaccharomyces pombe、Galactomyces geotrichum、Trichosporon asahii、Zygosaccharomyces bailii、Saccharomyces cerevisiae和Pichia fabianii等9种含量丰富的酵母,其中G.geotrichum和S.cerevisiae是第五轮的优势酵母,而第七轮的优势酵母增加了I.orientalis和Z.bailii两种酵母,且Sc.pombe未检测到。第七轮发酵过程中5种酵母在发酵后期衰亡明显,第五轮酵母群落结构相对更稳定;发酵前期第五轮酵母总量是第七轮的2–5倍,而发酵结束时第五轮乙醇含量达到第七轮次的2.45倍。酒醅中挥发性风味组分种类丰富,第五轮中酯类等白酒中重要的风味物质含量明显高于第七轮,有机酸和杂醇油含量低于第七轮。【结论】酱香型白酒酿造过程中酵母菌群多样性较丰富,酵母菌群结构变化对白酒产量及品质影响明显,这为酱香型白酒酿造机制研究奠定了基础。     

清香型白酒固态酿造过程中酵母种群结构和多样性分析

【目的】探索清香型白酒固态酿造过程中酵母的种群结构和生态多样性变化规律,为科学认识白酒酿造的过程与机制提供理论依据。【方法】运用WL鉴别培养基和26S rRNA D1/D2序列分析方法对清香型白酒3种典型大曲和酒醅发酵过程的酵母进行分类学研究。【结果】从清香型白酒固态酿造过程中共鉴定出10种酵母,分别为Saccharomyces cerevisiae、Issatchenkia orientalis、Pichia anomala、Saccharomycopsis fibuligera、Pichia fermentans、Trichosporon asahii、Hanseniaspora osmophila、Pichia farinosa、Pichia membranifaciens和Clavispora lusitaniae。其中T.asahii、C.lusitaniae、H.osmophila、P.membranifaciens、P.farinose和P.fermentans为首次从清香型白酒酿造过程中分离获得的酵母种类。考察3种典型大曲(清茬、红心、后火曲)和大茬、二茬酒醅发酵过程的酵母种群结构变化规律显示,3种大曲具有相同的优势菌种S.fibuligera,但三者酵母结构组成差异较大,且清茬曲含有最多的酵母数量和种类。酒醅发酵过程中的酵母种群结构与3种大曲均明显不同,大茬和二茬酒醅酵母结构也不同,两种酒醅发酵后期的优势酵母均为S.cerevisiae,而发酵前期优势酵母则分别是H.osmophila和P.membranifaciens。【结论】深入研究了清香型白酒酿造过程中微生物的分布特征和规律,对认识清香型白酒酿造过程和群体微生物的发酵机制,以及丰富我国传统酿造食品微生物的研究,具有重要的理论和实践价值。     

鲁氏接合酵母盐胁迫适应机制及组学研究方法进展

鲁氏接合酵母(Zygosaccharomyces rouxii)是一种耐渗透酵母,被广泛应用于食品酿造生产领域。然而,其耐高渗和耐高盐特性通常会导致食品腐败,给企业造成了极大的经济损失。该文以鲁氏接合酵母盐胁迫适应响应机制为出发点,系统地阐述了高盐胁迫条件对鲁氏接合酵母表型特性的影响,概括了鲁氏接合酵母不同层次上的高盐胁迫响应机制。同时,探究了基因组、转录组和蛋白质组等技术在酵母耐盐机制上的应用,以期为后续研究提供新思路,有助于企业解决食品腐败问题,减少经济损失。     

酵母发酵生产辅酶Q10提取方法研究进展

辅酶Q10是存在于哺乳动物中,能与酶蛋白形成复合物以发挥酶学活性的有机小分子化合物,目前广泛应用于医药、日化、保健、食品等不同领域。辅酶Q10来源丰富,其中酵母是其工业生产的主要来源之一。广受关注的酵母发酵生产辅酶Q10的提取分离手段不断革新,产量不断增加,处理方式更加环保,应用日渐拓宽。本文就近年来国内外酵母发酵生产辅酶Q10的提取分离方法进行了综述,包括酵母菌种的类型与优化、辅酶Q10提取检测方法、工业生产放大工艺以及与产品质量相关的各个影响因素,并对酵母发酵生产辅酶Q10的前景进行了展望。     

不同酿酒酵母(Schromycese cerovisea)对黄酒挥发性香气物质的影响

研究不同酵母菌株对黄酒挥发性香气物质形成的影响,采用4种不同酿酒酵母(黄酒活性干酵母、工业生产用黄酒酵母HJ-1,HJ-2、耐高温活性干酵母(NGW))菌株进行实验室黄酒酿造试验,采用固相微萃取-气质联用技术测定了发酵后四种黄酒中挥发性香气物质含量,检测出与酵母相关的27种挥发性成分.研究结果表明不同酵母菌株酿制黄酒样品挥发性香气物质存在明显的差别.其中,HJ-2菌株β-苯乙醇,总酯含量较高,香气较为纯正;NGW活性干酵母挥发性酸含量较高;黄酒活性干酵母挥发性酯含量较低.本研究发现通过选用不同酵母菌株能够有效的调节黄酒生产风味物质的形成.     

固定化对酵母细胞发酵产ATP能力的影响

通过试验对酵母菌细胞的固定化方法及固定化酵母细胞在发酵生产ATP方面的应用进行了探讨。综合固定化颗粒的性能指标(粒径、弹性和机械强度)和发酵产ATP的能力,通过正交试验对酵母菌细胞的包埋条件进行了优化,确定了固定化酵母细胞的较优组合为聚乙烯醇3.5%、海藻酸钠2%、CaCl23%及交联时间6h,发酵后ATP含量最高,达到0.716g/L。进一步发酵条件的试验证实,固定化能提高酵母菌细胞对温度适应范围,延长发酵生产周期,从而提高菌体的利用率。     

RIM21基因缺失对拉格啤酒酵母絮凝性能的影响

拉格啤酒酵母是我国啤酒酿造的主要菌种。细胞絮凝是啤酒酵母重要的生产性状,在不影响发酵性能的情况下适度提高酵母的絮凝能力,有助于发酵结束时细胞和产物的分离,有利于工业化啤酒生产,具有较高的经济价值。前期在对一株工业用拉格啤酒酵母G03及其絮凝突变株的研究中,挖掘到一个可能影响啤酒酵母絮凝性的候选基因RIM21。为了验证该基因的作用,文中在G03中对RIM21进行了敲除,发现RIM21敲除后,酵母在11 ℃发酵条件下的絮凝性能增强,基因FLO5、Lg-FLO1及细胞壁完整性途径中的部分基因表达上调。同时,CO2失重、酒精度、发酵度等发酵指标未有明显变化。另外,发现RIM21的缺失增强了啤酒酵母对细胞壁抑制剂的耐性。研究结果为阐释低温发酵条件下啤酒酵母的絮凝调控机理及菌株絮凝性的改善提供了基础。     

绍兴黄酒酒药中酵母菌的物种资源

酒药是绍兴黄酒酿造中使用的重要糖化发酵剂。2013年绍兴黄酒冬酿期间,从绍兴地区5个主要黄酒生产企业,采集古越龙山、会稽山、塔牌、沈永和、女儿红及鉴湖等6个品牌酒药样本,在数量、种类和分布规律等方面对黄酒酒药内酵母菌物种资源进行了系统研究。研究发现,会稽山酒药和沈永和酒药蕴含酵母菌数量较多而且与其他样本相比差异显著（P<0.01）,而塔牌酒药中酵母菌数量显著少于其他5个品牌（P<0.05）。遵循酵母菌分类原则,从绍兴黄酒酒药中分离鉴定出3种酵母菌,扣囊复膜孢酵母Saccharomycopsis fibuligera、酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae和隐球酵母Cryptococcus sp.。其中,扣囊复膜孢酵母Saccharomycopsis fibuligera在6个品牌黄酒酒药内的分布占有绝对优势,该种酵母菌可能对绍兴黄酒酒药的生产性能来说至关重要。比较分析酒药中酵母菌物种资源,可以为阐明绍兴黄酒的发酵机制提供基础数据和理论基础。     

毕赤酵母工程菌高密度发酵研究与进展

毕赤酵母表达系统是近年来发展最为迅速的一种新型外源蛋白真核表达系统,被广泛应用于多种不同领域且成功表达了许多基因工程产品。高密度发酵技术已被广泛运用到毕赤酵母工程菌发酵工程当中。主要从毕赤酵母的表达常用菌株、载体及表型等方面介绍了其表达系统,从外源基因自身的特性、培养基的组成、温度、pH、溶氧量及补料流加策略方面阐述了对毕赤酵母高密度发酵的过程及蛋白质表达结果的影响,并对毕赤酵母工程菌高密度发酵进行了展望,为其今后的研究及应用提供借鉴。