抗老化啤酒酵母研究进展

啤酒酵母是啤酒酿造的核心,对啤酒风味多样性及风味稳定性具有重要影响。风味稳定性是啤酒重要的质量指标之一,筛选或选育综合抗老化能力高的优良啤酒酵母菌株将成为有效解决该问题的途径之一。近年来,随着基因工程技术的发展及啤酒酵母基因组的不断阐明,人们对啤酒酵母菌种改良展开了大量的研究,以期解决啤酒酿造问题,改善啤酒质量。本文对采用传统方式及基因工程手段选育高产抗氧化物质或低产啤酒老化物质及老化前驱物的啤酒酵母的最新研究进展进行了综述。其中,对抗老化啤酒酵母的选育目标、评价方法及选育策略进行了讨论,并对抗老化啤酒酵母选育的研究热点及发展趋势进行了展望。     

啤酒酵母代谢工程研究进展

啤酒工业上应用的啤酒酵母菌株在生产中都会存在着某些方面的缺陷。通过分析啤酒酵母某些代谢产物的代谢途径,寻找改变其代谢流量的方法,然后用分子生物学手段对其代谢流量加以改变,来调节啤酒酵母某些产物的代谢水平已经成为啤酒酵母育种的新方式。对酵母的底物利用、可操作性、控制有害副产物的产量及改善啤酒风味等方面的研究成果进行了综述。     

自克隆技术在工业啤酒酵母改良中的研究概况

自克隆技术由于具有生物安全的优点,已成为对工业微生物、尤其是食品微生物进行遗传修饰的首选技术,简要介绍了自克隆技术在工业啤酒酵母菌种改良中的研究概况。     

啤酒酵母ECM25/YJL201W基因敲除对啤酒风味稳定性的影响

以pUG6为模板, 设计含有与ECM25基因两侧序列同源的长引物, 构建了带有卡那抗性基因(kanMX)破坏盒, 转化啤酒酵母G-03, 获得一株G-03/a转化菌, 遗传稳定性良好, 测序结果证实ECM25基因敲除是成功的。有氧条件下11oC和28oC培养时转化菌G-03/a的胞外谷胱甘肽(GSH)分泌量在对数生长期分别比原菌高21.4%和14.7%。在锥形瓶中连续发酵4代后, 与原菌株相比, 转化菌G-03/a发酵液、成品酒中GSH含量分别提高32.1%和13.8%, 发酵液和成品啤酒SI系数分别提高7.7%和5.3%, 成品啤酒RSV值提高45.0%。EBC管发酵6 d后, 与原菌株相比, 转化菌G-03/a发酵液中GSH含量提高34.0%。转化菌G-03/a与G-03所酿制成品啤酒的常规指标没有显著差别。表明G-03/a是一株具有抗老化能力的优良啤酒酵母, 能够提高啤酒的风味稳定性。     

选育抗老化啤酒酵母提高啤酒风味稳定性的研究

对一株啤酒酵母青②进行紫外线诱变 ,在蛋氨酸浓度为 15g L的耐性平板上筛选获得一株A₂₇菌株。为使A₂₇菌株的蛋氨酸耐性特征稳定遗传 ,在 11℃、稀释率为0.035h^-1 的条件下对A₂₇菌株进行高浓度蛋氨酸 (20g/L)连续驯养 ,然后分离得到一株M^I₄菌。在锥形瓶中连续发酵5代后 ,与A₂₇菌株相比 ,M^I₄ 菌株发酵液中GSH浓度高44% ,TBA值低 24% ,主酵液RSV值高 77% ,且遗传稳定性明显提高 :连续传代 5次后 ,M^I₄ 菌株胞内GSH含量基本不变 ,而A₂₇菌则下降了22%。在相同的糖化和发酵工艺条件下 ,对优选株M^I₄和出发株啤酒酵母青②进行 1m3发酵罐中试。与出发株青②相比 ,两者的总高级醇与酯量几乎不变 ,常规指标没有显著差别 ,品尝风味也基本一致。但M^I₄菌株发酵液中GSH浓度提高了 30% ,TBA值降低了19% ,成品啤酒的RSV值则提高了92% ,表明优选株M^I₄是一株具有抗老化能力的优良啤酒酵母 ,能够提高啤酒的风味稳定性.     

构建高产谷胱甘肽啤酒酵母基因工程菌提高啤酒抗老化能力的研究

根据同源重组的原理,将来源于啤酒酵母工业菌株G03的γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶基因（GSH1）和筛选标记Kan取代质粒pRJ-5中18S rDNA内部约340bp的DNA片段,构建重组质粒pRKG。以pRKG为模版,PCR得到以18S rDNA为整合位点包含GSH1和Kan的基因片段18S rDNA::(Kan-GSH1)。用此片段转化啤酒酵母工业菌株G03,通过G418抗性筛选得到啤酒酵母工程菌。实验室小试表明,工程菌的谷胱甘肽含量比受体菌株提高16.6%,啤酒的抗老化能力得到了显著提高,而常规指标没有发生显著变化。连续传代5次后胞内GSH含量基本不变遗传稳定性良好。由于表达γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶的基因来源于受体菌株自身,是通过自克隆技术改造工业啤酒酵母的一次有益的尝试。     

构建高产谷胱甘肽啤酒酵母基因工程菌提高啤酒抗老化能力的研究

根据同源重组的原理,将来源于啤酒酵母工业菌株G03的γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶基因(GSH1)和筛选标记Kan取代质粒pRJ-5中18S rDNA内部约340bp的DNA片段,构建重组质粒pRKG。以pRKG为模版,PCR得到以18S rDNA为整合位点包含GSH1和Kan的基因片段18S rDNA::(Kan-GSH1)。用此片段转化啤酒酵母工业菌株G03,通过G418抗性筛选得到啤酒酵母工程菌。实验室小试表明,工程菌的谷胱甘肽含量比受体菌株提高16.6%,啤酒的抗老化能力得到了显著提高,而常规指标没有发生显著变化。连续传代5次后胞内GSH含量基本不变遗传稳定性良好。由于表达γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶的基因来源于受体菌株自身,是通过自克隆技术改造工业啤酒酵母的一次有益的尝试。     

Lager啤酒酵母RLM1基因调控对其抗自溶性能的影响

啤酒酵母的自溶会严重影响啤酒的品质,而酵母的质量也被认为是啤酒酿造的关键因素之一。前期在啤酒酵母自溶的研究中发现细胞完整性途径中重要的转录因子RLM1基因与酵母自溶有密切关系。本研究在啤酒酵母单倍体菌株中对RLM1进行敲除与过表达,发现RLM1敲除后,酵母菌抗自溶性能差,而RLM1过表达则有助于酵母的抗自溶。另外,发现RLM1基因的敲除影响了酵母的抗渗透压性能、细胞壁损伤的耐受性、抗氮饥饿性能和温度耐受性。研究发现细胞壁组装及DNA损伤应答相关基因GAS1的表达随RLM1的过表达与敲除而调整,而CWI途径中其他相关基因的调控方式并没有明显的规律,推测RLM1可能主要影响了CWI途径中GAS1基因的表达,进而提高啤酒酵母在恶劣环境中的抗逆性。此研究结果对于进一步选育抗自溶啤酒酵母以及了解啤酒酵母的自溶机制提供了基础。     

ILV2基因缺失对啤酒酵母生长与双乙酰代谢的影响

【目的】旨在应用分子生物学方法降低啤酒发酵液中双乙酰含量,改善啤酒感官质量。【方法】以酿酒酵母S2(Saccharomyces cerevisiae)为出发菌株,通过同源重组敲除四倍体啤酒酵母α-乙酰乳酸合成酶部分基因(ILV2),构建缺失一个和两个ILV2等位基因的突变株QI2-1和QI2-2,并进行啤酒发酵实验。【结果】ILV2基因的缺失,会导致菌株初始生长速率的降低。其中QI2-2较为明显,12 h时,突变株与出发菌株的生长速率达到一致。啤酒发酵结果表明,与出发菌株相比,突变株QI2-1双乙酰峰值与双乙酰最终含量分别降低17.50%和17.83%,而QI2-2分别降低51.67%和45.65%。其他啤酒指标如酒精度、发酵度、残糖和风味物质等略有变化,但都在优质啤酒指标范围内,符合啤酒发酵的质量要求。【结论】通过同源重组敲除部分ILV2基因和选育低产双乙酰菌株是降低啤酒双乙酰含量、提高啤酒质量的有效方法,具有一定的实际应用价值。     

啤酒酵母细胞壁环境压力应答机制研究进展

酵母细胞壁在细胞形态学的建立和维持中起重要作用,有助于细胞抵御环境变化。细胞壁主要由β-葡聚糖、甘露糖蛋白和几丁质组成,其组成和结构会由于压力胁迫发生动态重构。同时为了适应环境压力变化,啤酒酵母细胞壁在长期驯化过程中表现出相关压力应答机制。文中介绍了啤酒酵母细胞壁组成与结构,并综述了细胞壁重构与信号通路调控的分子机制。     

乙醇脱氢酶Ⅱ活性低谷胱甘肽含量高的啤酒酵母工程菌

微生物代谢工程是当前国内外研究的热点.在食品、能源、环境等领域,通过遗传修饰改变微生物的物质和能量代谢流向以获得期望产物的研究已广泛地开展.乙醛是啤酒中重要的风味物质之一,过高的乙醛含量已成为国内啤酒风味改良的瓶颈,一直难有突破.     

低乙醇脱氢酶Ⅱ活性的抗老化啤酒酵母工程菌的构建

采用自克隆技术,破坏啤酒酵母工业菌株YSF31的ADH2基因,在ADH2基因位点插入来源于YSF31的编码γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶的GSH1基因和铜抗性筛选标记CUP1基因.通过铜抗性筛选转化子,经PCR和乙醇脱氢酶Ⅱ(ADH Ⅱ)活性测定验证,获得了1株啤酒酵母工程菌.10°P麦芽汁发酵实验显示,自克隆菌株的乙醇脱氢酶Ⅱ活性是受体菌的65%,谷胱甘肽含量比受体菌YSF31的高34%.其他发酵指标并没有发生明显改变.由于DNA操作过程中没有外源基因介入,因此啤酒酵母工程菌为生物安全的自克隆菌株,具有重要的应用价值.     

具有a-淀粉酶分泌活性以及低双乙酰产量的啤酒酵母工程菌的构建

扣囊复膜酵母(Saccharomycopsis fibuligera)因具有较强的a-淀粉酶以及葡聚糖酶活性, 使其在以淀粉为唯一碳源的培养基上能够良好的生长。从其基因组中克隆了a-淀粉酶的编码区, 构建了由酵母磷酸甘油酸激酶基因(PGK1)启动子、酿酒酵母a-因子信号序列以及扣囊复膜酵母a-淀粉酶基因编码序列组成的基因表达盒。将该表达盒插入到质粒pPLZ-2的ILV2基因序列内部, 使其两翼具有ILV2基因的同源区。将该表达盒通过同源重组的方式整合到啤酒酵母工业菌株YSF-5的a-乙酰乳酸合成酶(AHAS)基因ILV2内部。在以淀粉为唯一碳源的培养基上进行转化子的筛选。通过多对引物PCR、a-淀粉酶活性以及AHAS活性分析对转化子进行鉴定, 得到一株具有a-淀粉酶分泌表达活性、较低AHAS活性, 并且发酵液中双乙酰产量也相对较低的啤酒酵母工程菌。该菌株在非选择压力条件下连续培养50代后仍然保持其遗传稳定性。还对pH、温度以及金属离子对该转化菌株的a-淀粉酶活性的影响进行了研究。由于所构建的菌株不含有非酵母来源的DNA, 所以生物安全性相对较高, 对酵母育种以及啤酒生产工业都具有较为重要的意义。     

具有a-淀粉酶分泌活性以及低双乙酰产量的啤酒酵母工程菌的构建

扣囊复膜酵母(Saccharomycopsis fibuligera)因具有较强的a-淀粉酶以及葡聚糖酶活性, 使其在以淀粉为唯一碳源的培养基上能够良好的生长。从其基因组中克隆了a-淀粉酶的编码区, 构建了由酵母磷酸甘油酸激酶基因(PGK1)启动子、酿酒酵母a-因子信号序列以及扣囊复膜酵母a-淀粉酶基因编码序列组成的基因表达盒。将该表达盒插入到质粒pPLZ-2的ILV2基因序列内部, 使其两翼具有ILV2基因的同源区。将该表达盒通过同源重组的方式整合到啤酒酵母工业菌株YSF-5的a-乙酰乳酸合成酶(AHAS)基因ILV2内部。在以淀粉为唯一碳源的培养基上进行转化子的筛选。通过多对引物PCR、a-淀粉酶活性以及AHAS活性分析对转化子进行鉴定, 得到一株具有a-淀粉酶分泌表达活性、较低AHAS活性, 并且发酵液中双乙酰产量也相对较低的啤酒酵母工程菌。该菌株在非选择压力条件下连续培养50代后仍然保持其遗传稳定性。还对pH、温度以及金属离子对该转化菌株的a-淀粉酶活性的影响进行了研究。由于所构建的菌株不含有非酵母来源的DNA, 所以生物安全性相对较高, 对酵母育种以及啤酒生产工业都具有较为重要的意义。     

微生物菌种改良筛选新技术研究进展

从自然界筛选出来的微生物菌株往往活性比较低,耐受性比较差,不能满足工业化生产的要求.而采用新颖的诱变技术,如微波、离子注入、原生质体诱变和原生质体融合、基因工程技术等能有效改良菌种,提高菌种的活性,降低生产成本,满足工业化生产的要求.同时,构建一种简单易行的改良路线和快速有效的筛选模式是菌种改良选育的关键.     

双功能乙醛/乙醇脱氢酶AdhE参与细菌与宿主互作的机制研究进展

双功能乙醛/乙醇脱氢酶AdhE具有乙醛脱氢酶和乙醇脱氢酶的催化活性,是细菌乙醇厌氧发酵途径中的关键酶之一。近年,有关细菌与宿主相互作用的研究表明,AdhE在细菌适应宿主内环境变化和发挥毒力时具有重要的调控作用。本文对AdhE参与调控细菌感染宿主的致病机制和参与细菌对宿主免疫功能调节的作用机制进行综述,以期为AdhE的功能研究提供新的思路。     

微生物发酵法生产辅酶Q10研究进展

微生物发酵法是生产辅酶Q10很有前景的方法.本文综述了辅酶Q10产生菌的种类、生物合成机制、辅酶Q10产生菌的改良以及发酵条件优化等方面的研究进展.     

啤酒腐败微生物与啤酒微生物稳定性研究进展

尽管生产环境和卫生条件已经得到大幅改善,但啤酒生产过程中仍然会发生微生物污染,因此,真正意义上的啤酒纯种酿制是很难实现的。为了有效控制生产过程中的微生物污染,本文系统介绍了啤酒微生物的多样性及其在生产工序中的分布,探讨了啤酒环境对抑制啤酒微生物污染的影响,讨论了啤酒微生物对啤酒质量与风味的积极贡献,提出合理控制外源微生物侵染是形成不同啤酒典型特征的关键。     

亚麻籽油的营养特性研究进展

亚麻籽油的营养价值已得到普遍认可,对于其功效及作用机制分别以人或动物为实验对象开展了广泛的研究.本文首先对油脂风味、脂肪酸组成、微量营养成分和氧化稳定性四个影响亚麻籽油营养价值的因素进行了阐述,在此基础上重点综述了亚麻籽油在降血脂、降血压、降血糖、改善认知功能和改善眼睛疾病等方面的最新研究进展.     

芝麻香型白酒微生物菌群及风味物质研究进展

芝麻香型白酒是建国后通过学创结合、自主创新的两个香型之一,以其独特的浓、酱、清香融合的生产工艺特点和优雅的芝麻香而在国内闻名。芝麻香型白酒酿造机理和呈香呈味机理目前还不是很清楚。本文主要从芝麻香型白酒酿造工艺特点、微生物菌群种类及作用、风味物质种类与特点等三个方面进行阐述及展望。