啤酒酵母在传代过程中的生理与自溶性能研究

啤酒酵母在传代过程中的生理与自溶性能研究在工业化啤酒酿造过程中,为降低经济成本,酵母细胞会被多次传代重复使用,然而在传代过程中,啤酒酵母需要重复应对环境中的氧化压力、渗透压力等各种压力,这些压力会引起酵母质量的下降。

当酵母细胞无法抵御所受压力时,细胞开始自我降解,从而引起酵母的自溶衰亡,而酵母自溶又会给啤酒的风味、品质带来极其不利的影响。

了解啤酒酵母在传代过程中的生理和自溶性能变化,阐述啤酒酵母在传代培养发酵过程中的生理应答机制,对选育优良啤酒酵母具有重要指导意义。

本文通过研究啤酒酵母在传代过程中细胞形态、自溶性能、细胞活性活力以及压力相关基因表达水平等指标,分析了啤酒酵母在传代发酵过程中的生理与自溶性能变化。

论文主要研究结果如下:1.细胞形态分析:表面圆润饱满呈椭圆型的啤酒酵
母细胞经多次传代发酵后细胞表面会出现褶皱,甚至因为细胞内部结构的严重水解而干瘪失型。

同时,酵母细胞壁中β-葡聚糖含量在传代过程中逐渐下降,其中菌株Pilsner的β-葡聚糖含量从0代到5代下降了41.2%,而菌株5-2只下降了22.6%。

细胞壁中甘露聚糖含量几乎不变,而几丁质含量则出现不规则的波动。

由于几丁质的含量很少,因此在传代过程中,细胞壁总多糖含量表现出不断下降的趋势,从而导致啤酒酵母的细胞壁厚度在传代过程中逐渐变薄,出现了细胞形态的
改变。

2.自溶性能分析:在模拟自溶液中,菌株的抗自溶能力随着传代次数的增加
而逐渐减弱,其中菌株Pilsner自溶程度和死亡率明显高于5-2。

另外,在模拟自溶条件下,两菌株胞外蛋白酶A活性总体上都是出现递增现象,菌株5-2胞外蛋白
酶A分泌量低于Pilsner,说明菌株5-2的抗自溶性能强于Pilsner。

3.细胞活性活力分析:细胞死亡率反映了细胞的活性,而胞内ATP含量则反映了细胞的活力。

在传代发酵及自溶过程中,两个菌株的细胞活性均呈缓慢下降趋势,而两者的细胞活力则呈现迅速下降趋势。

在细胞活性下降5%时,Pilsner和5-2的胞内的ATP水平已经急剧下降达到70%。

高活力的菌株所表现的抗自溶能力、抗压能力都强于低活力的菌株,而且高活力的菌株所产生的ROS含量相对少、且稳定,DNA损伤速度也相对缓慢。

4.压力相关基因表达水平分析:分析两个菌株0代细胞的转录组学信息,发现两菌株中约一半基因的调控模式相似,只有1375个基因出现了差异性表达。

选取了与衰老、压力应激、DNA损伤修复等相关的基因研究了其在传代过程中的表达水平变化,发现两菌株中与衰老、压力应激相关基因的表达在传代过程中都出现一定程度上调,而与DNA损伤修复相关的基因在两菌株中都出现表达下调,其中在菌株5-2中与压力应激相关的大多数表达上调的基因主要涉及线粒体功能。