酵母菌的研究概况

目录1酵母菌的种类 (3)2 选育技术 (4)2.1 自然选育 (4)2.2杂交育种 (4)2.3原生质体融合育种 (4)2.4诱变育种 (4)2.5分子生物学育种 (5)2.6基因工程育种 (5)3鉴定及筛选 (5)3.1 传统鉴定 (5)3.2 现代分子鉴定 (5)4 酵母的应用 (5)4.1 食品工业上的应用 (6)4.1.1 传统食品 (6)4.1.2 调味剂 (6)4.2医疗保健行业上的应用 (6)4.2.1保健品和营养品 (6)4.2.2制药 (6)4.3饲料工业上的应用 (6)4.3.1酵母培养物 (6)4.3.2单细胞蛋白 (7)4.3.3生产食用色素 (7)4.4酿造工业上的应用 (7)4.4.1酿酒 (7)4.4.2制酱油、醋 (7)5.展望 (7)参考文献 (8)酵母菌的研究概况摘要：对酵母的种类及其育种技术、鉴定及筛选方法、行业中的应用情况等方面作了综述。

关键词：酵母菌；选育；鉴定筛选；生产应用酵母菌(Yeast)是一类单细胞微生物,但不同于细菌,是一类以出芽生殖为主要繁殖方式的真菌,属真核微生物,yeast源自希腊语zestos,意思是“沸腾”，指酵母利用糖发酵产生二氧化碳形成泡沫的现象。

“酵母菌”这一名词不是分类学上的名词，而是一种习惯上的叫法。

酵母菌这一微生物最早是由列文虎克在1680年观察酒精发酵液时发现的。

1938年Schwann将此微生物命名为糖真菌(Sugerfungus)。

1937年Meyen将葡萄酒酵母命名为Sacharomyces，迄今沿用为酵母属。

在分类学上酵母菌属于子囊菌亚门(Ascomycotina)、担子菌亚门(Basidiomycotina)和半知菌亚门(Deuteromycotina)[l,2]。

因此,给酵母菌下一个定义很难，目前认为具有以下特点的真菌即为酵母菌：(l)个体一般以单细胞状态存在；(2)多数出芽繁殖，少数裂殖；(3)能发酵糖产能；(4)细胞壁常含甘露聚糖；(5)喜在含糖量高、酸度大的水生环境中生活。

酵母菌广泛分布于自然界，主要生长在偏酸性含糖丰富的环境，必须以有机碳化物，主要是葡萄糖等单糖为碳源物质[3]，特别喜欢聚集于植物的分泌液中，如水果、蔬菜、花蜜、蜜饯上，在果园的土壤中也大量存在[4]。

数千年来，酵母就和人类的日常生活有着紧密的联系，人们虽然没有见过酵母是什么样子，但却利用酵母的发酵能力来酿酒、发面。

早在史前时期，人类祖先就从成熟的落果自然发酵现象中学会了酿酒，6000年前埃及人就有利用酵母菌生产酸啤酒的记载，公元前1200年，埃及建立了酿酒和制作面包的工艺技术。

公元前1000年，我国已有蒸馏乙醇饮料的记载[5]。

随着现代微生物学和生物技术的发展,酵母菌在我们的生活中变的越来越重要。

1酵母菌的种类目前，国内外一般按产品的用途进行分类。

根据酵母产品分为以下几大类：（一）面包酵母类包括鲜酵母（压榨酵母）和活性干酵母两类。

根据面团含糖量的不同，又可分压榨酵母、活性干酵母和快速活性干酵母。

1.压榨酵母：采用酿酒酵母生产的含水分70～73%的块状产品。

呈淡黄色，具有紧密的结构且易粉碎，有强的,发面能力。

在4℃可保藏1个月左右，在0℃能保藏2～3个月产品最初是用板框压滤机将离心后的酵母乳压榨脱水得到的，因而被称为压榨酵母，俗称鲜酵母。

2.活性干酵母：采用酿酒酵母生产的含水分8%左右、颗粒状、具有发面能力的干酵母产品。

采用具有耐干燥能力、发酵力稳定的醇母经培养得到鲜酵母，再经挤压成型和干燥而制成。

发酵效果与压榨酵母相近。

3.快速活性干酵母：水分含量为4～6%。

它是在活性干酵母的基础上,采用遗传工程技术获得高度耐干燥的酿酒酵母菌株，经特殊的营养配比和严格的增殖培养条件以及采用流化床干燥设备干燥而得。

与活性干酵母相同，采用真空或充惰气体保藏,货架寿命为1年以上。

（二）酿酒用活性干酵母类按产品的用途分为：酒精活性干酵母，白酒活性干酵母，葡萄酒活性干酵母，黄酒活性干酵母和啤酒活性干酵母等。

其中白酒活性干酵母分为很少产酯的酒精活性干酵母和产酯能力较强的生香活性干酵母两类。

按发酵温度，酿酒酵母又可分为两类：常温活性干酵母，耐高温活性干酵母。

（三）药用酵母类用糖蜜，粮食为原料，经啤酒酵母，葡萄酒酵母或产沅假丝酵母发酵，未经提取其他成分，无发酵力的干燥菌体产品。

药用酵母一般作为饮食不合理引起的各种消化不良疾病的辅助治疗药剂，或者作为培养基使用，这主要是因其维生素及氨基酸含量丰富，有一定的营养和治疗作用。

（四）营养酵母类营养酵母只要指高核酸酵母，高铁酵母，含硒酵母和含锌酵母等微量酵母。

脱核算酵母菌体蛋白质含量在50%以上，是良好的蛋白质饲料添加剂。

已经工业化的微量酵母有含铁酵母，含硒酵母和含锌酵母等酵母菌的生理功能，可作为功能性发酵制品，应用于特定人群的需要，用以补充人体需要的有机铁，硒和锌等微量元素。

（五）饲料酵母类饲料酵母指利用农林废料及工业下脚料作原料，采用工业发酵方法而制的的酵母，主要用于饲养牧畜和家禽，这是开发的蛋白饲料资源的发展方向，可为饲料工业提供更多的蛋白饲料[6]。

2选育技术从上世纪中叶开始，随着科技的进步，一些选育方法也应运而生并且逐步得到发展和应用，除了传统的自然分离选育以外，杂交育种、原生质体育种、诱变育种、生物分子学育种、基因工程育种都是当前最普遍的育种手段。

2.1自然选育即不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程。

自然突变被认为是由多因素低剂量的诱变效应引起的，主要是自然环境中存在着低剂量的宇宙射线、各种短波辐射、低剂量的诱变物质和微生物自身代谢产生的诱变物质等的作用引起的突变。

这样的突变使得野生的酵母菌天然具有某种较突出的特性(例如耐酒精、降酸等)。

通过富集培养以及驯化之后，在一定程度上可以达到纯化菌种，防止菌种退化，稳定生产，提高产量的目的。

尽管如此，但由于自发突变几率很低，只靠从群体中筛选出个别有价值的优良突变体的机会很少，因此从自然界直接筛选的野生酵母，很难具有所要求的复杂的理想特性，需要进一步的人工干预，才能达到目的。

2.2杂交育种杂交育种是指不同种群、不同基因型的个体间进行杂交，并在其杂种后代中通过选择而育成纯合品种的方法。

酵母菌的杂交主要通过有性杂交，利用两种不同结合型的单倍体菌株或子囊孢子进行。

有的酵母如假丝酵母等不能进行有性繁殖，即不产生子囊孢子，它们的杂交与霉菌一样，是通过准性生殖进行的。

CORTE-REAL M等以能够将L-苹果酸作为唯一碳源和能源的异常毕赤酵母（Pichia anomala）为出发菌株，将抗葡萄糖阻碍的单倍体与相反结合型的单倍体杂交，获得了能够在酒精发酵进行同时降解苹果酸的双倍体酵母[7]。

杂交育种是选用已知性状的供体和受体菌种作为亲本，消除了菌株在经历长期诱变后所出现的产量性状难以继续提高的障碍。

因此不论在方向性还是自觉性方面，都比诱变育种前进了一大步。

但由于杂交育种的方法复杂，工作进度慢，因此还很难像诱变育种那样得到普遍的推广和应用。

2.3原生质体育种原生质体育种又称为细胞融合技术，是指两种不同的菌株经酶法去壁后，得到的原生质体(球)，置于高渗溶液中，在一定融合剂的促融作用下使两者相互凝集并发生细胞之间的融合，进而导致基因重组，获得融合了亲本优良胜能的新菌株的育种方法。

这种技术既可以在属内进行也可以在属间进行。

Gonzalez等人曾报道过一些重要的工业用酿酒酵母菌就是自然界中属间杂交的结果[8]。

此技术具有杂交频率较高、受接合型限制较小、遗传物质完整等优点，但是，由于所获得的融合子其遗传稳定性较差，通常理想特点的表达是偶然的。

2.4诱变育种诱变育种采用，如亚硝基胍、甲基磺酸乙酯、紫外线、γ射线[9]、重离子辐射[10]等理化因素对酵母菌株进行处理，然后从中筛出正突变的菌株。

因诱变具有随机性，而筛选则是定向的，因此筛选工作显的尤为重要，一个高效的筛选方法使育种的成功率和效率都大大提高了，否则如大海捞针，事倍功半。

从方法上讲，它具有简便易行、条件和设备要求较低等优点，故至今仍有较广泛的应用[11]。

2.5基因工程育种基因工程育种是把某一生物体的遗传物质片段克隆或插入到酵母菌基因的特定位置中，实现DNA重组，使理想的外源DNA片段在受体细胞内得到表达，并稳定遗传而不改变受体原有特性的一种技术。

自上世纪90年代以后，已有多种有效的质粒载体和基因转移方法,选择性标记、用于外源基因在酵母体内表达和产物分泌的表达和分泌盒研制成功，例如Thai等人通过DNA微矩阵分析发现某些与核糖体蛋白相关的基因在酒精适应菌中明显增加了，而在线粒体中与ATP合成相关的基因在酒精胁迫环境下对酵母菌的生长有重要影响，这些分析有助于我们理解酵母菌的酒精耐受性[12]。

因此这些工具的发展也为基因工程菌的构建做好了铺垫。

在研究中发现，当一个或者几个已知基因编码优良特征时，基因工程菌的构建是容易且可行的。

例如有人构建了具有果胶降解、葡聚糖降解和木聚糖降解能力的酿酒酵母,使葡萄酒澄清变得容易且不必再使用昂贵的酶[13]。

构建能够充分表达甘油一3一磷酸脱氢酶GPDI基因的高产甘油酵母菌,即可酿造出低醇的兼有圆润酒体香的葡萄酒[14]。

3鉴定及筛选3.1传统鉴定传统酵母菌的分类鉴定主要采用形态学、生理学及生物化学特征进行鉴定工作。

一般要经过形态观察，生理生化试验，再查索引表来确定所测菌株的种属。

需进行大量重复性试验，而且试验条件稍有所变化就会影响试验的重现性，使结果难以确定。

加之大部分菌株的种类多、分类广、形态特征简单，一些形态特征和生理生化指标甚至还会随环境变化而不稳定，所以难以准确判断，常发生意见分歧，引起分类系统的不稳定[15]。

随着生物技术的飞速发展，传统的微生物鉴定方法常常难以鉴定众多的生长习性复杂的微生物，因而基于基因组序列的分子鉴定受到广泛关注。

3.2现代分子鉴定分子分类学方法主要以核酸作为研究对象，研究的是基因型，而不是表现型，因而能反映其遗传本质。

分子分类方法稳定性好，易确定同源关系，便于计算机分析，因而提高了鉴定准确度，加快了鉴定速度。

近年来，随着分子生物学的发展而产生了很多鉴定酵母菌的新方法[16]：（l）等位酶分析；（2）DNAG+C摩尔百分含量分析；（3）DNA-DNA杂交；（4）染色体核型分析；（5）DNA微卫星分析；（6）巢式PCR（polymerase Chain Reaction）扩增；（7）DNA的RAPD （Random Amplified Polymorphic DNA）分析；（8）染色体DNA的RFLP（RestrictionFragment Length Polymorphism）分析；（9）线粒体DNA的RFLP；（10）rRNA基因5.8S-ITS区域的PCR-RFLP；（l1）rDNA序列分析；（12）显微傅里叶变换红外光谱分析；（13）T-RFLP(Terminal-Restriction fragment Length Polymorphism)；（14）酵母菌胞壁甘露聚糖核磁共振氢谱；（15）可溶性蛋白质凝胶电泳；（16）脉冲电泳核型分析。