酵母的历史

3.1酵母产品的分类
（2）按产品含水量 干 酵 母：含水量＜10% 压榨酵母：含水量66~72% 酵 母 乳：含水量80~86% （3）按酵母产品的用途 食用酵母、饲料酵母、酿酒酵母、药用酵母
3.2食用酵母

用作食品发酵剂的面包酵母 ——具有香松可口、营养丰 富等特点。 作为食品添加剂或营养补充 剂的营养酵母——用来提高 食品的营养价值和改善口感 。

3.4酿酒酵母



我国酿酒活性干酵母（ADY）的科研与生产水平 已达世界先进水平，我室是研究酿酒活性干酵母 的主要单位之一。 我室在酿酒ADY方面的主要科研成果包括：酒精 活干酵母、葡萄酒活性干酵母、生香活性干酵母 和啤酒活性干酵母等。 目前，我国生产的酒精活性干酵母已大量出口美 国、英国等发达国家。

营养酵母：
★酵母是一种全营养素，其中 包括四大营养系列：

蛋白质：40~60%
核酸：8~10%
各种维生素：0.3~0.8% 矿物质：6~9%

根据全国营养调查，VB2是中国居民最缺乏的维生 素（钙是最缺乏的矿物质），全国人均每天摄入量 仅为RDA值（不影响健康的最低摄入量）的60%左 右。 酵母中 B 族维生素的含量最丰富，普通酵母 VB 2 含 量为50mg/kg左右，富集酵母可达100mg/kg以 上。 人体直接摄入药用VB2其吸收率只有15%左右，而对 酵母中 VB 2 的吸收率可达 60% 以上，为直接摄入的 4 倍左右，是一种理想的VB2补充源。
3.酵母细胞产品研究进展
3.1酵母产品的分类
3.2食用酵母 3.3饲料酵母
3.4酿酒酵母
3.5药用酵母
3.1酵母产品的分类
（1）按产品活性 活性酵母：产品中酵母细胞处于休眠状态，在适 宜条件下复水，即恢复正常细胞功能。 非活性酵母：酵母细胞大多自溶，并失去活性， 但其中某些生理活性物质仍具有活性。

从整个酵母工业的历史来看，酵母工业的发展大致可分成三 个阶段。

1）利用啤酒和酒精副产物阶段 此阶段的大致范围在18世纪末至19世纪末的100多年 时间内。自17世纪开始，很多年来人们一直使用泥状 啤酒沉淀物发面，但是这种泥状啤酒酵母变质很快， 运输和使用不便，其产品的商业化受到限制。1781年 ，在荷兰，从啤酒泡沫中经离心分离出来的啤酒上面 发酵酵母，经进一步压榨成块后，开始在市场上销售 ，这就是最早的商品面包酵母。 1846年，第一个酒精酵母工厂在维也纳建立，在这种 方法中，酵母与酒精是同时得到的，酵母是酒精的副 产物，因而被称为酒精酵母。
4.酵母提取物研究进展
4.1核酸类产品 4.2酵母味素 4.3海藻糖
4.1核酸类产品
核酸类物质包括：

核糖核酸（RNA） 脱氧核糖核酸（DNA） 嘌呤、嘧啶碱基、核苷、核苷酸及它们的衍生物
部分核酸产品的价格

5´-鸟苷酸钠（I）：50~60美元/公斤


5´-肌苷酸钠（G）：20~30美元/公斤

2）酵母生产工艺正式形成阶段 此阶段的大致范围是19世纪末至本世纪20年代 的大约50年左右的时间内。在此期间，面包酵母 的生产技术在荷兰、德国、奥地利等得到了迅速 的发展，我们今天所熟知的面包酵母生产工艺在 此时期内正式形成。

活性干酵母发展阶段 此阶段的大致范围是上世纪20年代至今。活性 干酵母使用方便、便于保存、发酵力强。目前国 内外的各种酵母多采用此工艺。
3.5药用酵母

普通药用酵母：酵母片、发酵培养基 富集酵母：富含某种微量元素 铬酵母——治疗2号糖尿病的特效药 硒酵母——可治疗某些癌症 铁酵母——补血剂 锌酵母——第三代补锌产品（蛋白锌）
（无机锌：硫酸锌；有机锌：葡萄糖酸锌、乳酸锌、甘草酸 锌）
4.酵母提取物研究进展
酵母细胞中具有重要经济价值的物质包括： 蛋白质、酶 脂肪 核酸类物质 糖类物质：葡聚糖、甘露聚糖、海藻糖等 凝血质、麦角固醇、谷光甘肽 多种维生素B和维生素D2原 辅酶A、辅酶Q、辅酶I、细胞色素C等

谈到酵母的发现要从公元前3000年说起，古埃及 人最先掌握了制作发酵面包的技术。最初的发酵 方法可能是偶然发现的：和好的面团在温暖处放 久了，受到空气中野生酵母菌的侵入，导致发酵 、膨胀、变酸，再经烤制便得到了远比“烤饼” 松软的一种新面食，这便是世界上最早的面包。 也就是人类对酵母最早的应用。
酵母工艺学

参考书《酵母生产与应用手册》，于景芝，中国 轻工业出版社，2008.
酵母发酵产品研究进展
1.酵母概述 2.酿酒酵母定向育种研究进展 3.酵母细胞产品研究进展 4.酵母提取物研究进展
一. 酵母概况
酵母发展简史:

酵母是一种单细胞微生物，至少包括100多个属， 700多个种，10,000多个独立菌株。 人们利用酵母的历史已有约9000年(酿酒)； 酵母工业的发展史已有200多年(啤酒沉淀物， 1781年，荷兰)； 人类认识酵母菌的历史为100多年（1860~1870 ）。
酒的组成：水+乙醇98% 风味物质0.1～１.0% 其他杂质1.0～1.9% 酒的品质——取决于0.1～１.0% 的风味物质，价格相差达万倍以 上。 风味物质主要组成——酯类物质 、酸类物质、高级醇、羰基化合物 、其他五大类。 酒的生理作用——各酒种基本相 同。
酿酒类酵母育种攻关点


菌种改造的目标——风味物质的 平衡。即减少有害物质生成量， 适量增加有益物质生成量。 菌种改造方法——微量代谢物质 的调节与控制。 改造难点： (1)许多微量物质代谢机理不明 ； (2)风味物质的平衡问题； (3)微量（mg/L，μ g/L）—— 筛选困难．
酵母是重要的工业微生物：
★ 到目前为止，酵母生物产品的产值占整个生物工业 产值的40%左右，产量占90%左右。
酵母菌
厌氧发酵 ↓ 胞外产品： 酒精 （燃料乙醇） 各种洒类 甘油等
好氧发酵 ↓ 细胞产品： 面包酵母 营养酵母 酿酒酵母 药用酵母 饲料酵母
好氧/厌氧发酵 ↓ 胞内产品： 蛋白质 核酸类产品 生理活性物质 多糖等
常规酵母与非常规酵母:



常规酵母(Conventional Yeast)——即生理和遗 传特性完全清楚的酵母: Saccharomyces cerevisiae; Schizosacharomyces（裂殖酵母） 非常规酵母(Nonconventional Yeast)——即生 理和遗传特性还末完全清楚的酵母： Candida; Hansenula; Kluyveromyces; Pichia; Schwanniomyces（许旺酵母）; Trichosporon（丝孢酵母） 工业上应用广泛的酵母：Saccharomyces
酒精生产菌种选育的热点：
（2）木糖发酵高产菌株的构 建
由于粮食供应的限制，淀粉质 原料生产酒精不可能无限发展。
纤维类物质是自然界中存量 最大的可再生资源，其有效利用 的关键之一是木糖的有效利用。 自然界中木糖的含量仅次于葡 萄糖，约占纤维类物质总量的1/4 。
木质纤维素生物转化：
木质纤维素 Lignocellulosic Materials 预处理 Pre-treatment 酶 解 Enzymatic Hydrolysis 固液分离 Solid- liquid Separation
4.2酵母味素


酵母味素又称酵母味精、酵母精和酵母浸出物（ Yeast extract）——是利用现代生物技术将酵 母细胞内的蛋白质、核酸类物质进行降解、再经 提纯精制而得到的粉状、膏状或液体状产品。 酵母味素集调味、营养和医疗辅助于一身，被称 为第三代味精（I+G称为第二代味精）。 生产酵母味素的酵母来源：专门培养的酵母、干 酵母生产厂的尾粉、啤酒酵母泥。

自然筛选 诱变育种 杂交育种 原生质体融合育种 分子育种 （即基因工程技术育种）
自然筛选



从自然界中分离筛选； 从收集到的不同来源的工业 用酵母菌筛选符合厂家生产 需要的酵母菌种； 从生产中分离符合需要的酵 母菌种等。
诱变育种

物理因子——UV 、X、 、快中子 、高温 等 化学因子——亚硝酸、NTG、硫酸 二乙酯、甲基磺酸乙酯、5-氨基尿 嘧啶等
分子育种
☆酵母菌分子育种技术主要包括如 下几方面： 异源基因在工业酵母中的克隆和 表达； 同源基因在工业酵母中的克隆和 表达（自克隆技术）； 基因敲出； 增加有用基因的考贝数； 依据代谢控制理论进行基因重组 。
2.3 酒精酵母的育种
•到目前为止，酒精是惟 一可代替石油的一种可 再生能源。 •全世界已探明的石油储 量约1500亿吨，按目前 的消耗速度，可用约50 年。


食用酵母人均年消耗量（g)
2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
120g/人年
全世界
欧美
香港
中国大陆
3.3饲料酵母

广泛用作各种家禽、家畜、鱼虾、蜜蜂等的蛋 白质添加剂。 全世界饲料酵母年总产量：150~200万吨 我国年产量：0.5~2.0万吨


自然界中有糖的地方就会有酵母菌。 从自然界中可筛选到酿酒效率高达90%以上的 酵母菌，到目前为止这是其它微生物很难达到 的高度（包括经各种方法改造后的菌株）。 乙醇是酿酒酵母惟一的主要代谢产物，含量可 达10-20%，其它代谢产物总和一般不超过 0.5%（CO2除外）。
2.2 酿酒酵母的育种方法
二.酿酒酵母定向育种研究进展
2.1 酵母与酿酒 2.2 酿酒酵母的育种方法 2.3 酒精酵母的育种 2.4 酒类酵母的育种
2.1酵母与酿酒

关于酒的起源
(1)成熟的水果 (2)发芽的谷物
(3)发霉的谷物
酵母 酵母
蒸馏
葡萄酒→白兰地
蒸馏
啤 酒→威士忌
蒸馏
酵母
黄 酒→白
酒
酵母菌是天然的酿酒微生物 ——家养微生物
cerevisiae, Candida Berkhout， Pichia.
酿酒酵母基因工程表达系统的不足有：
(1)其质粒表达载体常不稳定，易丢失； (2)表达载体缺乏高效可调控的启动子；
(3)较难实现高密度培养等。
非常规酵母表达系统的研究:

已开始建立基因表达系统的非常规酵母有： Pichia、Hansenula、Kluyveromyces等。 其中，巴斯德毕赤氏酵母的基因表达系统发展 最为迅速，已有数百种外源蛋白质在巴斯德毕 赤氏酵母中表达，其产量比酿酒酵母系统高 10~100倍。预示着非常规酵母在基因工程表 达系统中有着良好的应用前景。
I+G：30~40 美元/公斤


5´-胞苷 万美元/公斤
由酵母生产核酸类产品
酵母中核酸含量：一般酵母8~10%，高核酸酵母14~16%
阳离子交换 I+G 酶法水解 阴离子交换胞苷酸


高核酵母 稀碱法或盐溶法核糖核酸
聚肌胞 CDP胆碱 阿糖腺苷 环胞苷
木 糖 Xylose
纤维素 Cellulose
酶 解 Enzymatic Hydrolysis 2,3-丁二醇 2,3-butanediol 乙 醇 Ethanol 单细胞蛋白 Single Cell Protein 谷胱甘肽 GSH
葡萄糖 Glucose
乙 醇 Ethanol
2.4 酒类酵母的育种


特点：方法简单，收效显著，因此 在科研和生产上得到广泛应用，但 缺少育种的定向性，存在副作用。
杂交育种
细胞 X 细胞 细胞 X 孢子
孢子 X 孢子

获得具有优良特 性的酵母菌种
原生质体融合育种
原生质体 ＋ 原生质体 原生质体 ＋ 灭活原生质体
细胞器 ＋ 原生质体融合
异源细胞 ＋ 酵母原生质体 获得具有优良特 性的 酵母菌种。

公元2世纪末，罗马的面包师行会统一了制作面包 的技术和酵母菌种。他们经过实践比较，选用酵 酒的酵母液作为标准酵母。
17世纪时，一位懂得酿酒的面包师试用啤酒沉 淀物（即酵母）来发面，发现啤酒沉淀物具有强 力发酵面团的作用。与传统的“发面起子”比较 ，发酵速度快，产酸少。因而这种发面的方法很 快传遍了全世界。酵母工业的发展可以说从这时 起就开始起步了。
•目前全世界酒精产量的 80%用于汽油醇，总产 量约5000万吨。
酒精生产菌种选育的热点：
（1）耐乙醇、耐高温、耐高 渗菌株的构建
耐乙醇（16~22%）——高浓发 酵、节约能耗、降低成本。 耐高温（40~45 ℃ ）——提高 生产速率、节约水耗。 耐高渗（耐糖30%以上）—— 是实现高浓发酵的前提。