酵母菌的分类及应用

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分子生物技术在酵母菌分类中的应用进展

毛志群,　张　伟,　马　雯①(河北农业大学食品科学技术学院,河北保定071001)

摘要:随着生物技术的发展,一些新方法应用于酵母菌分类中,使酵母菌分类学研究从过去的传统分类系统过渡到以遗传特征为

主要依据的现代分类系统。文章阐明了核磁共振氢谱、可溶性蛋白质凝胶电泳、脉冲电场凝胶电泳、REFP、RFLP和RAPD等6种

分子生物技术的方法、原理,以及在酵母菌分类鉴定方面的应用现状,并指出了各种技术的局限性和应用前景。

关键词:分子生物技术;酵母菌;分类

中图分类号:Q939.11 文献标识码:A

Theutilizationofmolecularbiologyinyeasttaxonomy

MAOZhi2qun,ZHANGWei,MAWen

(CollegeofFoodScienceandTechnology,AgriculturalUniversityofHebei,Baoding07100,China)

Abstract:Developmentofmolecularbiologyleadstotherapiddevelopmentoftaxonomyofyeastfromtraditionaltaxono2

mytomodernsystematictaxonomybasedongeneticcharacteristics.Thispaperelucidatesthebasicconcepts,principlesof

sixmethodscovers:ProtonMagneticResonanceSpectroscopy(PMR),SolubleProteingelElectrophorsis,PFGE,REFP,

酵母菌在食品制造中的应用

酵母菌广泛存在于自然界中，是生产中较为常用的微生物，主要用于酿酒和面包发酵。在酱油、腐乳等产品的生产过程中，有些酵母与乳酸菌协同作用，使产品产生特殊的香味。此外，还可以利用酵母生产单细胞蛋白。

一、酵母菌与酒类酿造

酵母菌作为酒类发酵的微生物主体，主要代谢产物有酒精和二氧化碳，另外还有一系列的发酵副产物，如高级醇类、醛类、双乙酰、有机酸和酯类等，与酒精和二氧化碳共同组成酒类的酒体并形成特有的风味。

酿酒酵母是工业上应用最广泛的酵母菌，用来生产啤酒、葡萄酒、果酒、酒精和其他酒类。下面以啤酒为例介绍酵母菌的发酵原理。

（一）啤酒

啤酒是以优质大麦芽为主要原料，以大米、酒花等为辅料，经过制麦、糖化、啤酒酵母发酵等工序酿制而成的一种含有CO2、低酒精浓度和多种营养成分的饮料酒。它是世界上产量最大的酒种之一，营养丰富，深受消费者喜爱。

（二）酿造啤酒的微生物

(1)啤酒酵母。细胞呈圆形、卵圆形或腊肠形，根据细胞的长宽比例不同分为三组类型。第一类细胞长宽比小于2，主要用于酒精和白酒等蒸馏酒的生产；第二类细胞长宽比为2，细胞出芽长大后不脱落，继续出芽，易形成芽簇，主要用于啤酒和果酒的酿造以及面包发酵。在啤酒酿造中，酵母易浮在泡沫层中，可在液面发酵和收集，所以这类酵母又称“上面发酵酵母”；第三类细胞长宽比大于2，此类酵母能够耐高渗透压，用于糖蜜酒精和朗姆酒的生产。啤酒酵母是化

能异养型，能发酵葡萄糖、麦芽糖及蔗糖，不能发酵乳糖和蜜二糖，只能发酵30%左右棉子糖。

(2)葡萄汁酵母。也叫卡尔酵母。细胞呈椭圆形或长椭圆形，细胞以出芽方式进行无性繁殖，形成有规则的假菌丝。培养后期菌沉于容器底部，因此而称“下面发酵酵母”。葡萄汁酵母能发酵葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、麦芽糖及全部发酵棉子糖。

(3)常见的杂菌。最重要的杂菌有乳杆菌、啤酒片球菌和某些野生酵母。变形黄杆菌在啤酒中留下杂味，产气气杆菌是污染麦芽汁的杂菌。

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计数原理　酵母菌是一种在适宜条件下进行出芽生殖的　单细胞真核生物，个体较大，能在高倍显微镜下清　晰可见。酵母菌的生长周期短，增殖速度快，在实验　室条件下，用液体培养基培养酵母菌，可以观察酵　母菌种群数量随时问变化的情况。对培养液中的酵　母菌逐个计数是非常网难的，可以采用抽样检测法　进行估算。利用血球计数板在显微镜下直接进行测　定，观察在一定的容积中酵母菌的个体数目，然后推　算出含菌数。　血球计数板是一种专门用于计算较大单细胞微　生物的一种仪器。在血球计数板的方格网上刻有９　个大方格，只有中间的一个大方格为计数室，供微生　物计数用。计数室刻度有２种：一种是２５中格ｘ１６　小格，而另一种为１６中格ｘ２５小格（如下图），它们　都是由４００个小格组成。　

中间的小方格网是计数室　２５中格ｘ１６小格计数板　ｌ６中格ｘ２５小格计数板　每个计数室边长为１　ｍｍ，则每个计数室面积为　１　ｍｍｚ。盖上盖玻片后，载玻片与盖玻片之间高度为　０．１　ｍｍ。所以每个计数室的体积为０．１　ｍｍ　。　计数时，如果使用１６中格ｘ２５小格规格的计数　室，要按对角线位，取左ｆ：、右上、左下、右下４个中　格（即１００小格）的酵母菌数。如果规格为２５中格Ｘ　１６小格的计数板，除了取其４个对角方位外，还需　再数中央的一个中格ｆ即８０小方格）的酵母菌数。注　意：计数时中格的边界足双线，要以内线为边界。每　毫升培养液中酵母菌总数＝每小格平均菌数ｘ４ＯＯｘ　ｌ０４Ｘ菌液稀释的倍数。　二、取样、制片和观察中的几个要求　１．看懂血球计数板上板面数值的含义　Ｉ　Ｉ　Ｏ．１　ｍｍ　ＸＢ—Ｋ　２５　１　，同　Ｉ４【】（】ｍｍ‘　ｌ　Ｊ　

Ａ．血球计数板的正面　０．１　ｍｍ——两嵴的表面比两个平台的表面高，　即载玻片与盖玻片之间高度＝所加菌液的厚度。　１／４００　ｍｍＬ＿＿每个小格的面积。ＫＢ—Ｋ一２５中的　“２５”——计数室有２５个中格。　２．从试管中吸取出培养液进行计数之前，建议　将试管轻轻震荡几次。这是为什么？　轻轻震荡几次是为了使试管中酵母菌分布均　匀，减少实验误差，使实验更加准确。　３．制片时为什么不直接向计数室滴加酵母液？　因为滴管的１滴体积远大于计数室的０．１　ｍｍ　，直　接滴加会使盖玻片浮起，所以需要摇匀稀释的酵母　菌液，用无菌滴管吸取少量菌液，从盖片边缘滴一　小滴，使菌液自行渗入计数室。注意：计数室内不能　有气泡，若有气泡则重新制片。　４．发现视野内酵母菌数目太多，挤成一堆，无　法进行计数，应进行怎样的处理后，才能进行精确　地计数？　用１／１０稀释法处理。另取一试管，加入９ｍＬ的无　菌水；充分振荡培养液后，量取１　ｍＬ培养液；加入９　ｍＬ无菌水的试管中，完全混合后，使其稀释１０倍。　稀释后，取０．１　ｍＬ进行计数。依次进行稀释到每小　格３～５个为宜ｆ

发酵工业中常用常见的酵母菌

（一）酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）

这是发酵工业上最常用的菌种之一（图2-84）。按细胞长与宽的比例可将其分为三组。

1）细胞多为圆形或卵形，长与宽之比为1～2。这类酵母除了用于酿造饮料酒和制作面包外，还用于乙醇发酵。其中德国2号和12号（RasseII和RasseXII）最有名，但因其不能耐高浓度盐类，故只适用于以糖化的淀粉质为原料生产乙醇和白酒。

2）细胞形状以卵形和长卵形为主，也有些圆形或短卵形细胞，长与宽之比通常为2。常形成假菌丝，但不发达也不典型。这类酵母主要用于酿造葡萄酒和果酒，也可用于酿造啤酒、蒸馏酒和酵母生产。葡萄酒酿造业称此为葡萄酒酵母（Sac．ellisoideus）。

3）大部分细胞长宽之比大于2，它以俗名为台湾396号酵母为代表。我国南方常将其用于糖蜜原料生产乙醇。其特点为耐高渗压，可忍受高浓度盐类。该酵母原称魏氏酵母（Sac．willanus）。

在啤酒酿造中最早采用的酵母是卡尔斯伯啤酒厂的E．C．Hansen（1842～1909年）在1883年分离的卡尔斯伯酵母（Saccharomyces carlsbergensis），这是一种底面发酵酵母。酿酒酵母也可用于啤酒酿造，但属上面发酵酵母，这两种酵母发酵的过程和啤酒风味都有所不同。

目前在分类上皆采用酿酒酵母的学名。

底面发酵酵母其细胞为圆形或卵圆形，直径为5～10μm。它与酿酒酵母在外形上的区别是，卡氏酵母部分细胞的细胞壁有一平端。另外，温度对这两类酵母的影响也不同。在高温时，酿酒酵母比卡氏酵母生长得更快，但在低温时卡氏酵母生长较快。酿酒酵母繁殖速度最高时的温度为33℃，而卡氏酵母需在36℃。但在8℃时卡氏酵母较酿酒酵母繁殖速度几乎快一倍。

（二）异常汉逊酵母（Hansenula anomala）

细胞为圆形，直径4～7μm，椭圆形成腊肠形，大小为（2.5～6）μm×（4.5～20）μm，甚至有长达30μm的长细胞，多边芽殖，发酵，液面有白色菌醭，培养液混浊，有菌体沉淀于管底（图2-85）。